基本介紹
- 中文名：液體鏡面望遠鏡
- 外文名：Liquid mirror telescope
歷史起源,製作原理,最大弱點,月球建造,
歷史起源
液體鏡面望遠鏡的概念最初是由發明反射式望遠鏡的英國著名物理學家牛頓提出的。1850年，義大利天文學家歐內斯特·卡波西建議，將盛有水銀的旋轉圓盤作為望遠鏡的主鏡。然而19世紀到20世紀初期美國進行了一些列實驗，但其粗糙的軸承導致鏡子出現振動，由於液體不能傾斜，無法跟蹤在天空中穿越的天體，結果不甚理想。
1993年，加拿大不列顛哥倫比亞大學的保爾·希克森（Paul Hickson）等人建造了一台口徑為2.7米（106英寸）的旋轉水銀面望遠鏡，獲得了與其相同口徑的傳統光學望遠鏡差不多的像質。1996年，他又為美國宇航局位於新墨西哥州的軌道碎片天文台建造了一台相同口徑的液體望遠鏡，用於監視人造衛星軌道上的空間垃圾。
1994年，不列顛哥倫比亞大學開始建造一台口徑為6米的旋轉水銀面望遠鏡——大型天頂望遠鏡（LZT），並於2003年建成，其空間解析度達到了1.4角秒。
製作原理
製作水銀反射式望遠鏡特別簡單，水銀反射式望遠鏡的凹面用45秒的時間就可以成形。技術人員先把水銀注入一個拋物面形的盤子中，使其覆蓋盤子的大部分表面。然後旋轉盤子，使水銀在離心力的作用下散開，形成一層1～2毫米厚的拋物面薄膜。
由於水銀有較大的表面張力，製作完成的水銀表面上有時會出一些小孔。當出現這種情況時，可以重複操作一次。一般的操作人員經過幾天的實際練習，都能“旋轉”出完全沒有小孔的光潔如鏡的水銀薄膜凹面鏡。
這種水銀反射式望遠鏡的價格比玻璃反射式望遠鏡便宜得多。
最大弱點
水銀反射式望遠鏡的最大弱點是只能垂直觀測上方的一小塊天空，不能傾斜，否則水銀就會溢出，因此觀測的天空區域狹窄，就像“坐井觀天”。後來，天文學家又製造出了可以旋轉的水銀反射式望遠鏡，這樣不僅能觀測正上方非常狹小的天空，而且在天體經過水銀反射式望遠鏡上方時望遠鏡還可以通過旋轉跟蹤天體半小時。對水銀反射式望遠鏡而言，這是一個不小的進展。現在，天文學家甚至能通過改變水銀盤的旋轉速度，改變水銀反射式望遠鏡的焦距。
水銀反射式望遠鏡的另外一個缺點就是會揮發出有毒的水銀蒸氣。在鏡面開始形成時，水銀蒸氣量較大，操作人員應戴上防護面罩。但幾小時後，在表面形成一層氧化膜，水銀的蒸發量就會大大減少。
水銀反射式望遠鏡還有一個缺點是怕振動和風吹。由於水銀形成的是凹面，望遠鏡微小的振動都會影響其凹面的精度，因此，水銀反射式望遠鏡需要安裝在混凝土底座上，並和周圍的建築物隔離。
月球建造
在月球沒有大氣，重力小，能排除人為干擾，月球是天文學家觀測宇宙的理想觀測地。科學家多年來夢想在月球上建造一種液體鏡面望遠鏡，用反射液體旋轉盤充當主鏡。已有加拿大和美國科學家宣布在這一研究上取得重大突破，找到了能替代易在低溫下凝固的水銀，作為反射液體的材料。
加拿大拉瓦爾大學物理學家埃爾曼諾·博拉領導的加美兩國科研隊伍在出版的英國《自然》雜誌上發表報告，宣布在月球液體鏡面望遠鏡研究上取得技術突破。
在月球上建立太空望遠鏡是天文學家長久以來的夢想。在沒有大氣和人為干擾的環境下，望遠鏡能更好捕捉到宇宙深處恆星的微弱光線。但是，望遠鏡的磨光鏡片成本非常高昂，精確度要求很高。即使造成，還有如何把它搬運到月球上的問題。
為了使月球觀測成為事實，科學界很早開始構想在月球上建造一種液體鏡面望遠鏡，用反射液體旋轉盤充當望遠鏡主鏡，既能降低成本，又能避免運輸途中的危險。 他們找到一種能替代水銀的反射液體材料，與水銀相比，它們更不容易在低溫下凝固。研究人員把一種防水溶劑ECOENG212加到液體鉻里，然後把水銀鋪在液體鉻上，得出的液體鏡面質量“極為出色”，而且液體鏡在持續數月的研究過程中始終保持穩定。
缺憾之處在於，鏡面反射性能還沒有達到標準，溶劑凝固點雖已降至零下98攝氏度，而月球溫度最低可能到零下130攝氏度。不過，科研人員認為，ECOENG212隻是眾多離子化合物中的一種，並不是唯一的溶劑選擇。因此，他們對找到替代水銀的最佳材料保持樂觀態度。
報告說：“至少還有100萬種單一成分的離子性液體以及一萬億種三重成分的離子性液體，因此我們還有很多選擇，足以找到最佳液體材料，儘量降低凝固點，提高穩定性。”科學家說，如果研製成功，月球液體鏡面望遠鏡何時登月將部分取決於人類何時重返月球。
報告說，小型月球液體鏡面望遠鏡能夠自動完成安裝，像傘一樣展開旋轉盤。然而大型月球液體鏡面望遠鏡不僅需要大量資金投入，還需要人工安裝。
也有一些人質疑這種月球望遠鏡還存在其他局限，因為液體鏡面不能傾斜，因此只能從部分角度觀察天空。觀察者如果想追蹤天空中某一物體的蹤跡，用月球望遠鏡恐怕很難做到。
