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巨型麥哲倫望遠鏡

巨型麥哲倫望遠鏡（英語：Giant Magellan Telescope，縮寫：GMT）是正在建造中，預計在2025年完工啟用的地基極大望遠鏡[5]，它包含7個直徑8.4米（27.6英尺）的主鏡[6]，將觀察可見光和近紅外線（320–25000 nm[3]），具有24.5米（80.4英尺）主鏡的解析能力，和相當於22.0米（72.2英尺）口徑的集光區域[7]，這大約是368平方米（8.365米口徑的7倍）[4]。預期這架望遠鏡的解析度將是哈伯太空望遠鏡的10倍，並且在其開光使用時會是世界上最大的光學天台。在2015年12月，已經完成4面鏡子，而且山頂設施的建造工作也已經開始[8][9]。

巨型麥哲倫望遠鏡
藝術家筆下的巨型麥哲倫望遠鏡
基本資料
組織GMT集團
位置智利，拉斯坎帕納斯天文台
座標29°01.7′S 70°41.15′W / 29.0283°S 70.68583°W / -29.0283; -70.68583
高度2,516公尺[1][2]
波長320–25000 奈米[3]
建築Under construction
望遠鏡型式格里式
口徑25.448公尺[4] (~80 ft.)
角解析度0.21–0.3″ at 500 nm[3]
集光面積368 m²[4]
焦長18.000 m (M1)
202.745 m (M1+M2)[4]
架台經緯儀
http://www.gmto.org/
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計畫共使用7面鏡子，但開始運作時只會先使用其中的4面[10][11] 這個價值10億美元的專案由美國主導，與澳大利亞、巴西、以色列、韓國和臺灣合作，智利為地主國。

設置的場地

 
拉斯坎帕納斯天文台

望遠鏡的安裝地點是拉斯坎帕納斯天文台[12]，也是麥哲倫望遠鏡的所在地；位於智利拉塞雷納北北東約115 km（71 mi）和科皮亞波南方 180 km（112 mi），高度為2,516米（8,255英尺）[1][2]。這個地點因為在一年中的大部分時間，以其出色的視寧度和晴朗的天氣，已被選為新儀器的設置地點[13]。此外，由於遠離人口聚集的中心和其它有利的地理條件：在亞他加馬沙漠周圍大部分的地區，不僅沒有空氣汙染，而且夜空受到光汙染的影響也很小，使這一地區成為地球上長期天文觀測的最佳地點之一。主要地點的準備工作始於2012年3月23日，將山頂剷平的首次爆破。在2015年11月，於奠基儀式之後，現場開始施工[8][9]。

鏡片

 
巨型麥哲倫望遠鏡和其他著名光學望遠鏡主鏡面積比較，點選影像可看大圖。

望遠鏡將使用世界上最大的7個反射鏡組合做為主反射鏡，每個反射鏡的直徑都是8.417米（27.61英尺）。這種組合將在中心安放一面鏡子，然後其它6面對稱地排列在它的周圍。面臨的挑戰是外圍的6面鏡子雖然彼此相同，但將是離軸的，不會獨立的徑向對稱，因此需要修改通常的拋光和測試程式[14]。

這些鏡子是由亞利桑那大學的斯圖爾德天文台理查 F 卡里斯鏡像實驗室建造的[15]。第一面鏡子於2005年11月3日在旋轉爐（英語：rotating furnace）中鑄造完成，但在6年半之後，第二面鏡子在2012年1月14日鑄造時，還在進行研磨和拋光[16][17]。 第三面鏡子在2013年8月鑄造[10][18]，第四面鏡子在2015年9月鑄造[19]。

每一面鏡子的鑄造需要使用20噸從日本大原公司（英語：Ohara Corporation）進口的的E6硼矽酸鹽玻璃（英語：borosilicate glass），並且耗費12-13星期的時間[20]。 鑄造完成後，它們還需要大約6個月的時間來冷卻[10]。

第一面鏡子的拋光工作在2012年11月完成[21]。 由於這是一個離軸的元件，因此必須開發各種新的光學測試和實驗室的基礎設施來拋光鏡面。

由於每1-2年就需要重新蒸鍍鏡面，而每個鏡子都需要花1-2星期來蒸鍍，所以企圖鑄造7個相同的離軸鏡子，以便有一個備用的鏡子可以替換[22]。 雖然完整的望遠鏡有7面鏡子，但計畫在開始運作時只使用4面鏡子[10]。

主鏡陣列整體的焦比（焦距除以直徑）是f/0.71，但每個鏡子只是整體直徑的三分之一，因此單一鏡子的焦比是f/2.14[18]。 完整的望遠鏡系統是格里望遠鏡，整體的焦比是f/8。像現代所有的大型望遠鏡一樣，它也將配置調適光學[23]。

由於有非常大的口徑和調適光學，科學家們期望有非常高品質的影像。影像的解析度應該能超越哈伯太空望遠鏡 [5]。

比較

巨型麥哲倫望遠鏡是一種新型的望遠鏡，各項設計都比以前的望遠鏡大得多，歸類為超大望遠鏡[24]。計畫中的其它超大望遠鏡包括歐洲極大望遠鏡和30米望遠鏡 [25]。

名稱 口徑
直徑（m）		 集光
面積（m²）		 開光
歐洲極大望遠鏡（ELT） 39.3 978 2025
30米望遠鏡（TMT） 30 655 2027[26]
巨型麥哲倫望遠鏡（GMT） 24.5 368 2024[27]
南非大望遠鏡（SALT） 11.1 × 9.8 79 2005
凱克望遠鏡 10.0 76 1990, 1996
加那利大型望遠鏡（GTC） 10.4 74 2007
甚大望遠鏡（VLT） 8.2   1998-2000
Notes: future dates for first-light are provisional and are likely to change.

組織

這個專案由美國主導，與澳大利亞、巴西、以色列、韓國和臺灣合作，智利為地主國[8]。下列組織是研製望遠鏡的聯合會成員[28]：

位於帕薩迪納的卡內基天文台辦公室在其停車場繪製了 GMT 主鏡陣列的輪廓。在衛星影像中很容易看到它：34.15591N,118.13345W（巨型麥哲倫望遠鏡輪廓圖）。在2018年1月，科進集團獲得管理巨型麥哲倫望遠鏡建設的合約[29]。

鏡片狀態

總共有8片主鏡：一片中央主鏡片，6片離軸鏡片[30]，和一片備用的離軸鏡片[31]，當鏡片被清洗和重新蒸鍍時，這些鏡片將會輪流來使用。這些反射鏡是使用下面有蜂窩結構的硼矽酸鹽玻璃（英語：Borosilicate glass）製成[30]；還為這架望遠鏡設計了調適光學的二次鏡[30]。望遠鏡開始觀測時只會使用4片鏡子：中央和周圍的3個離軸鏡片[11]。

  • 鏡片1：2005年10月鑄造[20]，2012年8月完成拋光，表面精確度達到19奈米，rms[21]。
  • 鏡片2：2012年1月鑄造[20]。
  • 鏡片3：2013年8月鑄造[10][20]。
  • 鏡片4：2015年9月鑄造[19]。這是中央鏡片[11]。
  • 鏡片5：2017年11月鑄造[32]。
  • 鏡片6：在初期施工階段。
  • 鏡片7：計劃中。
  • 鏡片8：尚無計劃。

相關條目

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 José Terán U.; Daniel H. Neff; Matt Johns. SPIE 6267: Symposium on Astronomical Telescopes and Instrumentation. Orlando, FL: SPIE: 2. 2006-05-29 [2008-03-31]. （原始內容存檔於2015-11-22）.  |contribution=被忽略 (幫助)
  2. ^ 2.0 2.1 Joanna Thomas-Osip, The Seeing and Turbulence Profile at Las Campanas Observatory: GMT Site Testing Progress Report (PDF), Syposium on Seeing, Kona, HI: AAS: 3, 2007-03-20 [2008-03-31], （原始內容存檔於2020-10-13） 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Giant Magellan Telescope Science Requirements (PDF). GMT Consortium: 11. [2008-03-31]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-10-26）.  引用錯誤：帶有name屬性「requirements」的<ref>標籤用不同內容定義了多次
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Chapter 6: Optics (PDF). GMT Conceptual Design Report. GMT Consortium. : 6-3 [2008-04-02]. （原始內容存檔於2012-03-28）. 
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  11. ^ 11.0 11.1 11.2 Hutchins, Shana K. Giant Magellan Telescope to Cast Milestone Fourth Mirror. Texas A&M Today. September 18, 2015 [2015-12-17]. （原始內容存檔於2017-10-04）. There is special significance to the fourth mirror. It will be the central unit. Without it, the other mirrors would be much more difficult to bring together to function as a single telescope. Also, our baseline plan starts the operations of the GMT with just these four mirrors, which will all have been cast once this one is complete. 
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外部連結

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