这些下一代望远镜将探究宇宙的深层历史

天文学家最近在五个月内为三台巨型望远镜举行了奠基仪式，其中第一台将于 2021 年开始观测。这些望远镜的聚光镜（每台直径为 80 至 126 英尺）将使威廉·M·凯克天文台的镜子相形见绌，后者的两台 33 英尺镜子是当今的基准。

对于如此大的望远镜，一个挑战是开发一种可以轻松在天空中摆动并尽量减少大气模糊的设计。克服了这些障碍，工程师们已经创建了天文台，可以以比当前望远镜高 100 倍的分辨率拍摄宇宙照片。天文学家将利用它们研究大爆炸后刚诞生的恒星，更详细地探测宇宙的膨胀，并在其他恒星周围的行星上寻找生命迹象。更诱人的是未知的前景——天文学家还不知道该问什么，但随着新的、更强大的工具的出现，这些问题必然会被发现。

从某种程度上来说，五个月内三次破土动工并不像看上去那么令人惊讶：在过去的一个世纪里，设计飞跃大约每 30 年就会出现一次，因此这次的成果完全符合计划。新三十米望远镜的项目经理加里·桑德斯 (Gary Sanders) 解释说，三十年只是技术发展到足以保证新设施所需的时间。升级功能是有代价的；每个天文台的成本将超过 10 亿美元，并且可能会从现有设施（如凯克）中抽取资源。但桑德斯相信天文学家会好好利用它们。“一年只有 365 个夜晚，”他说，“有很多问题需要解答。”

“随着每一代新望远镜的出现，我们都会发现一些我们从未预料到的新事物。正是这种偶然性推动了科学的发展。”

— 瓦萨学院天文学教授、美国天文学会前主席黛布拉·埃尔梅格林

关注天空

望远镜主镜（将天空中的光线集中到探测器上的玻璃）的尺寸决定了它的观测能力。镜子越大，图像越精细。以下是下一代镜子与凯克 I 和 II 的比较。

消除气氛的镜子

自适应光学 (AO) 系统（用于补偿大气的模糊效应）在当前这一代大型望远镜建成数年后才被添加上去。在新机器中，自适应光学是一项标准功能。致动器每秒大约调整 800 次望远镜光路中镜子的曲率，调整幅度为几微米。TMT 首席仪器师 Luc Simard 表示，自适应光学将使这些天文台拍摄的照片比哈勃望远镜清晰 10 倍，而哈勃望远镜的价格是这些价值数十亿美元的望远镜的四倍。

本文最初发表于 2015 年 1 月的《大众科学》杂志，标题为“地平线上的巨型范围”。