TMT帮助“透视”宇宙大爆炸
中国可能承担TMT项目多部分建设
如果你是天文发烧友，那么你一定不能错过夏威夷莫纳克亚山。这座海拔4200多米的死火山，以高海拔和低气流的独特地理优势成为绝佳的天文观测点，许多世界一流的大望远镜都集中在这里，其中就包括世界最大的地基光学望远镜凯克望远镜。记者日前有幸登上了莫纳克亚山，进行了一次天文科技之旅。
眼下，一座口径达30米级的特大望远镜又将在山上动工开建，莫纳克亚望远镜“家族”又将添丁，凯克的“最大”纪录也将被超越。
作为首个新一代地面光学—红外望远镜，这座名为“国际三十米望远镜”（简称TMT）以镜面集光口径长达30米的纪录获得世界瞩目，未来能与之匹敌的也只有拟建中的42米级的“欧洲特大天文望远镜”。
据介绍，TMT项目由美国加州理工学院、加州大学和加拿大大学天文研究协会联手研制。专门负责该项目宣传的夏威夷社区事务经理桑德拉·道森女士告诉记者，TMT的前期筹建工作将于明年展开，具体开工建设在2013年，拟于2018年建成并投入科学观测。
迄今，日本、中国、印度已先后参与该项目。其中，中国科学院国家天文台联合国内相关研究单位于2009年获得TMT项目的 “观察员”资格。去年5月，TMT的一块1:1子镜和两块1米级镜胚已运至南京天文光学技术研究所，开始镜片试磨制工作。
镜面直径长30米对于望远镜而言意味着什么？莫纳克亚天文学研究所副主任罗伯特·麦克拉伦博士向记者介绍，在过去三十年中，地面光学望远镜完成了从4米级口径到10米级的跨越。如今，TMT以30米口径的巨大镜面可使集光面积即观测范围达到凯克望远镜的9倍，成像清晰度可提高3倍。
因此，TMT能“看”得更远，“看”得更多。它能够捕捉到130亿光年外的宇宙景象，这相当于宇宙大爆炸初期，也就是说可以看到宇宙第一批星体和星系是如何形成的，可以帮助揭示黑洞和暗物质的秘密；它的高分辨率还能为探寻太阳系外行星和生命助一臂之力，可以观测到遥远行星的大气光谱；它还能同时呈现几百颗围绕其他星体运行的行星以及太阳附近星体的影像，这是现在的天文望远镜很少能做到的。
奇妙还不止于此。如此巨大的镜面又如何打造？这里还有一段故事。
早先的天文望远镜都是由一整块镜面制成，口径再大也不能超过五六米，否则会由于镜面形变而造成成像扭曲。如何既能扩大镜面又能获得清晰成像以洞察宇宙呢？就在这一技术瓶颈始终无法突破时，美国加州大学伯克利分校的物理学家纳尔逊提出了一个绝妙的设想，不如先做一块一块的小镜面，然后像蜂巢一样把它们拼接到一起。这一拼接子镜的构想最后竟然在凯克望远镜身上得到了实践。
而TMT更是“进化”到由492面子镜拼接成主镜。这些小镜子会在计算机制导系统的控制下协同工作，效果就像一整面大镜子。
大气层云雾的干扰向来是影响地面望远镜成像清晰度的最大“祸首”。若非采用自适应光学系统，地面望远镜实难和哈勃太空望远镜一比高下。
麦克拉伦博士说，TMT还配备了更先进的自适应光学技术系统，非但能有效修正大气扰动造成的图像变形，从而准确地观测天象，其清晰度和灵敏度更是远远高出哈勃。
据悉，TMT项目计划投资十几亿美元，中国的投资规模相当于项目预算的12%—18%。届时，参与合作国将按照投资比例获得相应的望远镜观测时间。
加州理工学院亚毫米波天文台资深科学家彭瑞生对记者说，通过参与TMT项目，中国不仅可以在多镜主动光学、自适应光学、红外照相、光谱成像等国内还相对比较薄弱的领域获得国际先进技术知识，同时还能在一个国际化的环境中借鉴如何管理与执行一个庞大复杂的科学项目的宝贵经验。“如果说，在其他高科技领域尚有壁垒的话，在天文学方面几乎没有，资源和成果都是共享的。因为建设一个类似TMT这样的大型尖端天文观测设备，仅凭一国之力已无法完成，必须通过国际合作，其间必然需要分享彼此的研究所得。”彭瑞生说。
廖勤 解放日报
