1
00:00:03,520 --> 00:00:07,520
晴朗的夜空，是大自然最美的景象之一。

2
00:00:09,640 --> 00:00:14,280
眼睛适应黑暗后，瞳孔会扩大，收集更多光线，

3
00:00:14,900 --> 00:00:18,100
让更暗的星星显现出来。

4
00:00:18,860 --> 00:00:21,580
但人眼的集光面积非常小。

5
00:00:23,840 --> 00:00:26,080
想看向夜空更深处，

6
00:00:26,820 --> 00:00:31,940
天文学家就需要主镜巨大的望远镜，才能收集更多光。

7
00:00:38,260 --> 00:00:44,180
这里是ESO播客，带你了解前沿科学和ESO幕后故事。

8
00:00:44,260 --> 00:00:46,904
ESO就是欧洲南方天文台。

9
00:00:46,920 --> 00:00:52,840
主持人J博士，也就是乔·利斯克博士，将带我们探索终极疆域。

10
00:00:55,880 --> 00:00:58,280
天文学家为何想造越来越大的望远镜？

11
00:01:00,100 --> 00:01:02,180
其实很简单，只有两个原因。

12
00:01:03,780 --> 00:01:06,020
第一，望远镜的主镜越大，

13
00:01:07,640 --> 00:01:09,400
单位时间收集的光越多，

14
00:01:10,260 --> 00:01:12,340
就能观测更暗的天体。

15
00:01:14,220 --> 00:01:16,140
第二，望远镜的分辨率，

16
00:01:17,840 --> 00:01:20,240
也就是成像的清晰程度，

17
00:01:21,920 --> 00:01:24,000
取决于主镜大小。

18
00:01:24,600 --> 00:01:27,000
望远镜越大，图像越清晰。

19
00:01:28,500 --> 00:01:30,740
但极限在哪？望远镜能造多大？

20
00:01:32,160 --> 00:01:33,760
要制造越来越大的镜面，

21
00:01:35,040 --> 00:01:36,800
工程师会遇到哪些挑战？

22
00:01:39,680 --> 00:01:43,200
反射式望远镜问世以来，镜面一直越造越大。

23
00:01:46,080 --> 00:01:52,232
1977年，ESO位于拉西拉的3.6米望远镜投入运行。

24
00:01:52,260 --> 00:01:56,580
它是当时大型望远镜经典设计的典型代表。

25
00:01:59,520 --> 00:02:04,160
它的主镜是一整块直径3.6米的玻璃镜坯。

26
00:02:07,680 --> 00:02:10,400
为了让这么大的镜面保持坚固，

27
00:02:11,840 --> 00:02:14,560
它必须做得很厚，也因此非常重。

28
00:02:16,560 --> 00:02:21,200
这面3.6米主镜厚约半米，重约11吨。

29
00:02:23,820 --> 00:02:26,860
为了让这面重镜精确指向目标，

30
00:02:28,280 --> 00:02:34,040
还得围绕它建造庞大而又精密平衡的望远镜结构。

31
00:02:35,520 --> 00:02:40,480
后来，人们又造出了镜面更大、更厚、更重的望远镜，

32
00:02:41,380 --> 00:02:44,900
但经典设计显然最终还是到了极限。

33
00:02:47,740 --> 00:02:49,980
难道望远镜工程师只能放弃，

34
00:02:51,160 --> 00:02:53,240
不再梦想更大的望远镜？

35
00:02:55,960 --> 00:02:56,760
当然不是。

36
00:02:58,220 --> 00:03:01,900
但要让镜面更大、更轻，就需要创新思路。

37
00:03:03,720 --> 00:03:07,240
成果就是ESO的新技术望远镜，简称NTT。

38
00:03:09,400 --> 00:03:12,440
NTT建成时堪称革命性的望远镜，

39
00:03:13,560 --> 00:03:15,800
因为它采用了主动光学系统。

40
00:03:16,980 --> 00:03:18,740
主动光学发明以前，

41
00:03:19,980 --> 00:03:23,020
镜面必须又厚又重，才能保持刚性。

42
00:03:24,360 --> 00:03:25,480
有了主动光学，

43
00:03:26,260 --> 00:03:28,180
镜面可以具有柔性，

44
00:03:29,200 --> 00:03:31,440
也就能做得更薄、更轻。

45
00:03:35,480 --> 00:03:39,320
NTT的薄镜面更容易因重力而弯曲。

46
00:03:42,000 --> 00:03:46,320
主动光学把柔性镜面安放在复杂的支撑系统上，

47
00:03:47,760 --> 00:03:51,120
由计算机控制的致动器调整镜面形状，

48
00:03:52,200 --> 00:03:54,760
补偿观测时产生的弯曲。

49
00:03:57,060 --> 00:04:00,420
这样就能始终维持尽可能高的成像质量。

50
00:04:04,760 --> 00:04:07,480
NTT取得了巨大成功。

51
00:04:08,580 --> 00:04:11,620
它的主镜直径虽有3.6米，

52
00:04:12,660 --> 00:04:14,900
厚度却只有24厘米。

53
00:04:15,860 --> 00:04:20,500
新型镜面设计突破了经典望远镜6米口径的限制，

54
00:04:22,140 --> 00:04:25,180
让8米级大镜面成为可能。

55
00:04:29,100 --> 00:04:33,100
例如ESO的甚大望远镜，简称VLT。

56
00:04:35,200 --> 00:04:40,640
VLT由4台单元望远镜组成，每台的主镜直径为8.2米。

57
00:04:43,460 --> 00:04:47,620
每块镜坯仅厚17.5厘米，重约23吨。

58
00:04:50,780 --> 00:04:54,140
主动光学自然在其中发挥着关键作用。

59
00:04:56,080 --> 00:05:01,200
150个轴向力致动器主动控制着镜面形状。

60
00:05:03,420 --> 00:05:09,020
凭借当时最先进的技术，VLT获得了光学质量出众的图像。

61
00:05:13,380 --> 00:05:18,980
但直径8米的整体实心镜面，已接近装卸、运输和维护的极限。

62
00:05:22,000 --> 00:05:25,040
要建造集光面积更大的望远镜，

63
00:05:26,600 --> 00:05:29,480
只能把主镜拆成一块块独立的镜段。

64
00:05:32,880 --> 00:05:40,080
正是分段式主镜的构想，让天文学家和工程师得以设想真正的巨型望远镜。

65
00:05:42,060 --> 00:05:44,620
例如未来的欧洲极大望远镜，

66
00:05:46,480 --> 00:05:48,400
当时正处于建设初期。

67
00:05:53,080 --> 00:05:57,400
E-ELT将配备直径39米的巨型主镜。

68
00:06:00,020 --> 00:06:07,540
它由798块六边形镜段组成，每块宽约1.4米，厚仅5厘米。

69
00:06:10,900 --> 00:06:17,460
主动光学系统用计算机控制每块镜段，以及它和相邻镜段的相对位置，

70
00:06:20,020 --> 00:06:23,860
维持主镜的整体曲面和极高的表面精度。

71
00:06:27,020 --> 00:06:32,460
整面主镜的集光面积达到前所未有的978平方米，

72
00:06:34,940 --> 00:06:39,260
集光量将约为当时其他任何望远镜的15倍。

73
00:06:43,720 --> 00:06:49,640
凭借39米主镜，欧洲极大望远镜将成为世界上最大的光学和近红外望远镜，

74
00:06:53,660 --> 00:06:57,020
不仅建成时如此，之后数十年也会如此。

75
00:06:58,040 --> 00:07:01,240
不过我相信，工程师仍会设想建造更大的望远镜。

76
00:07:03,800 --> 00:07:07,000
谁知道遥远未来还会突破多大的尺度？

77
00:07:08,280 --> 00:07:11,215
我是J博士，本期ESO播客到此结束。

78
00:07:11,240 --> 00:07:13,320
下次再和我一起探索宇宙。