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人民網
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北半球最強望遠鏡上線!透過它能看見什么?

2024年03月29日13:40 |
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宇宙浩瀚無垠,并且時時刻刻都在發生著劇烈的天體運動。當重復觀測宇宙同一個區域,找出其中亮度或位置隨時間進行變化的天體,叫做“時域巡天”。

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墨子巡天望遠鏡的主鏡長什么樣?

墨子巡天望遠鏡位于青海省海西蒙古族藏族自治州冷湖鎮海拔4200米的賽什騰山天文臺址,是一臺大視場光學成像望遠鏡。該望遠鏡主鏡口徑2.5米,配備7.65億像素大靶面主焦相機,通光面積大、雜散光少,系統探測靈敏度高。

墨子巡天望遠鏡有一個大圓頂,圓頂上開有天窗,遙遠的星光就是從這個天窗照射到厚達12厘米的主鏡上,主鏡上會鍍一層銀色的鋁反射膜。

光學望遠鏡的觀測波段在360納米到920納米之間,波長越短,對鏡面的平整度的要求就越高。重力、微弱的氣流、熱脹冷縮等都可能小小地改變鏡面的形狀,而且鏡面越大,越難保持其精度。為了讓鏡面能夠在任何情況下都能完美成像,科研團隊開發了一項硬核技術——薄鏡面面型主動矯正技術。在鏡面背后有54個主動的光學支撐點,它們可以根據鏡面的形狀來實時改變力的大小,每照一張照片,鏡面都主動改變一次形狀。它能達到什么樣的平整度呢?打個比方,相當于一個足球場大小的面積,起伏不超過一根頭發絲。

每三個晚上,墨子巡天望遠鏡就能巡測一遍整個北天球,這么大的工作量,如何養護這塊主鏡呢?總設計師孔旭表示,如果灰塵比較少,就用風吹把灰塵吹掉;如果特別臟的話,就給它重新鍍膜。

國內最大靶面相機

主鏡會把星光繼續反射,穿過內部的七塊透鏡,達到正上方的主焦相機。它看上去和相機鏡頭很相似,但它有一個很大的特點,它的靶面很大,也可理解為成像面很大。

一般相機成像面(邊長)約2厘米大小,而墨子巡天望遠鏡是32.5厘米,是國內最大靶面的相機,也屬于國際先進行列。

這么大的相機它的成像效果如何呢?

它拍出來的一張照片,需要90塊4k超高清的電視顯示屏才能完全顯示,甚至連10公里外的一個乒乓球都能看清。

墨子巡天望遠鏡的探測器由9塊10厘米見方的電荷耦合器件CCD拼接而成。每一塊CCD上都排布著9000行9000列的像元。就是靠他們,照片的尺寸才能在尺寸巨大的基礎上還保持極高的清晰度。

為什么選址在青海省海西州茫崖市?

墨子巡天望遠鏡正式啟用的當天,發布了一張該望遠鏡在試觀測時拍攝的仙女座星系照片。仙女座星系是銀河系所在的本星系團中最大的星系,是一個巨大的旋渦星系,星系編號為M31,星系直徑約22萬光年,距離地球大約254萬光年。

在地球上,并非每個地點都適合進行宇宙觀測,天文臺址的選擇非常嚴苛:一要看得見,即云覆量小;二要看得透,即大氣要稀薄;三要看得真,即透明度好;四要看得清,即視寧度佳;五要看得深,即無光害或少光害;六要看得長,即晴夜數要多。

盡管在人口眾多的城市可以為科研工作提供極大的便利,但對望遠鏡來說,繁華地區就意味著人造光源影響大、人類活動影響大以及大氣污染嚴重等情況,這些非常不利于觀測活動。而青海冷湖鎮周圍人跡罕至,從冷湖鎮再開車100多公里,才能到達冷湖天文基地坐落的賽什騰山,墨子巡天望遠鏡的家就在這座山頂上。

賽什騰山氣候干燥,天氣晴朗,每天有將近10個小時的日照,每年天文觀測的可用時間高達300天。在位于海拔4200米的墨子巡天望遠鏡工作平臺,能看到天際有一條很明顯的分界線,這是柴達木盆地里的浮塵和純凈的天空之間的界限。分界線大概在海拔3200米的位置。山下天空灰蒙蒙,山頂依然藍天,幾乎不受灰塵的影響。

截至目前,青海冷湖天文觀測基地已有11家科研單位12個望遠鏡項目落地,全部建成后,這里將成為亞洲最大的天文觀測基地。

未來,墨子巡天望遠鏡可監測移動天體和光變天體,用于高效搜尋和監測天文動態事件,可在高能時域天文、太陽系天體普查、銀河系結構和近場宇宙學等領域發揮重要作用,為我國宇宙探測提供大量數據,推動我國的科技進步。

(責編:李思玥、謝龍)

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