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《自然》:月球液体望远镜计划获新进展

2007-6-22 08:38:22
来源:科学网 www.sciencenet.cn/任霄鹏编译




新材料制成的“镜片”平滑度和反射能力堪称完美,且性能稳定

科学家试图在月球上制造液体望远镜的想法由来已久。最近,一个国际科学家小组找到了一种新的制镜材料,向这个目标又迈进了一步。相关论文发表在6月21日的《自然》杂志上。

液体望远镜不同于传统望远镜,它一般是由水银等液体材料而不是光亮的镜片构成。将水银倒入旋转的容器中,液体就会形成又薄又平的一层抛物形,这就是液体望远镜的“镜片”。论文第一作者、加拿大Laval大学的Ermanno Borra教授表示,“液体镜片真正的优势是简单易做,自然界的基本力量(万有引力)就能使液体形成理想的形状。”

因为月球缺少大气层,在月球上建造液体望远镜可以避免地球上的大气层扰动问题,观测能力和观测质量大大提高。早在1991年,加拿大Laval大学的Ermanno Borra教授就在《天体物理学杂志》上发表文章,论证了液体望远镜比传统望远镜在实际中的优越之处,并论述说这种不受大气层干扰的望远镜将加深人们对宇宙早期的认识。

这个在当时科幻色彩浓厚的设想于2004年得到了“新生”——NASA先进概念研究所(NASA Institute for Advanced Concepts)开始资助这项计划。该计划面临的主要挑战之一就是找到合适的制镜液体,既能适应月球表面的复杂构造,又能在红外观测所需要的低于-143摄氏度的环境中工作。

在最新的研究中,Borra和其他研究人员通过真空蒸发,实现了光学领域的重大创举——在几毫米厚的低温离子液体(ionic liquid)表面覆盖一层银薄膜。科学家发现,这层银膜的平滑程度和反射能力堪称完美,并且能够稳定地维持数月。此外,银膜所依附的离子液体也不容易在没有大气层的月球上蒸发消散。

科学家设计的月球液体望远镜的“镜片”直径大约为20到100米,它的感光度比下一代空间望远镜要高1000倍。但是,为了保持液体镜片的形状,目前新的液体望远镜只能朝上。不过,科学家已经提出了几种使液体望远镜能够倾斜的方案。

值得注意的是,建造月球液体望远镜还只处于理论阶段。NASA月球计划的实施有望为它的最终实现提供条件,但正如Borra所说,“首先我们必须重返月球。”