巨型麦哲伦望远镜

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
坐标	29°01.7′S 70°41.15′W
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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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]。

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

拉斯坎帕纳斯天文台

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（英语：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（英语：Ohara Corporation）進口的的E6硼矽酸鹽玻璃（英语：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]：

• 中央研究院天文及天文物理研究所
• 亞利桑那大學（天文系和斯圖爾德天文台）
• 亞利桑那州立大學（地球和與太空探索學院，SESE）
• 澳大利亞天文學有限公司（英语：Astronomy Australia Limited）
• 澳大利亞國立大學（天文學和天體物理學研究學院）
• 卡內基天文台（英语：Carnegie Institution for Science）
• 聖保羅大學（聖保羅研究基金會 – FAPESP）
• 哈佛大學（史密松天體物理台參與）
• 韓國天文學和空間科學研究所（英语：Korea Astronomy and Space Science Institute）
• 史密森學會（史密松天體物理台參與）
• 德州農工大學
• 德克薩斯大學奧斯汀分校（德克薩斯大學奧斯汀分校天文系）
• 芝加哥大學（芝加哥大學天文和天體物理學系）
• 魏茲曼科學研究學院

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（英语：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

• 阿他加馬沙漠
• 極大望遠鏡
• 歐洲極大望遠鏡
• 加那利大型望遠鏡
• 大光學反射鏡列表
• 光學望遠鏡列表
• 麥哲倫望遠鏡
• 30米望遠鏡
• 拉斯坎帕納斯天文台

參考資料

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]. （原始内容存档于2015-11-22）.  |contribution=被忽略 (帮助)
2. 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], （原始内容存档于2020-10-13） 
3. Giant Magellan Telescope Science Requirements (PDF). GMT Consortium: 11. [2008-03-31]. （原始内容存档 (PDF)于2018-10-26）.  引用错误：带有name属性“requirements”的<ref>标签用不同内容定义了多次
4. Chapter 6: Optics (PDF). GMT Conceptual Design Report. GMT Consortium. : 6-3 [2008-04-02]. （原始内容存档于2012-03-28）. 
5. Amos, Jonathan. Magellan super-scope gets green light for construction. BBC News. 3 June 2015 [2015-06-04]. （原始内容存档于2020-11-08）. 
6. Giant Magellan Telescope Partner Institutions. GMT Consortium. [2007-04-03]. （原始内容存档于2007-02-11）. 
7. Maggie McKee. Giant telescope in race to become world's largest. New Scientist. 2007-10-04 [2007-10-07]. （原始内容存档于2015-05-03）. 
8. Amos, Jonathan. Giant Magellan Telescope: Super-scope project breaks ground. BBC News. 12 November 2015 [2015-11-15]. （原始内容存档于2020-11-28）. 
9. The Giant Magellan Telescope Organization Breaks Ground in Chile. [2019-03-19]. （原始内容存档于2018-08-05）. 
10. Harvard Magazine - Giant Magellan Milestone (2013). [2019-03-19]. （原始内容存档于2020-10-21）. 
11. Hutchins, Shana K. Giant Magellan Telescope to Cast Milestone Fourth Mirror. Texas A&M Today. September 18, 2015 [2015-12-17]. （原始内容存档于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. 
12. Giant Magellan telescope site selected. Carnegie Institution. [2007-10-05]. （原始内容存档于2012-03-23）. 
13. Robinson, Travis. Eye on the sky. The Battalion. 2007-04-03 [2007-04-03]. （原始内容存档于2007-09-29）. 
14. What is Optical Metrology?, GMTO, [2012-04-08], （原始内容存档于2012-03-28） 
15. 存档副本. [2021-09-24]. （原始内容存档于2021-03-13）. 
16. Ketelsen, Dean, GMT polishing at Mirror Lab open house 14 Jan, 2012, 2012-01-15 [2012-04-08], （原始内容存档于2016-06-10）, While guests toured the facilities, the Lab staff ran both of our polishing machines on current projects, including this view of final polishing on the first GMT segment. 
17. Mirror Casting Event for the Giant Magellan Telescope (新闻稿). GMTO. 2012-01-09. （原始内容存档于2012-04-11）. 
18. Steward Observatory Mirror Lab, Mirror Castings, [2012-04-08], （原始内容存档于2012-06-23） 
19. Richard F. Caris Mirror Lab Casts Fourth GMT Segment (新闻稿). GMTO. September 18, 2015 [2019-03-19]. （原始内容存档于2019-11-30）. 
20. Mittan, Kyle. Steward Observatory casts second mirror for Giant Magellan Telescope. 2012-01-16 [2012-05-15]. （原始内容存档于2018-06-19）.  |journal=被忽略 (帮助)
21. World’s Most Advanced Mirror for Giant Telescope Completed. Australian National University. 2012-11-09 [2012-01-14]. （原始内容存档于2013-03-14）. 
22. Telescope Structure (PDF). GMT Conceptual Design Report. February 2006. p. 7-17 § 7.4.5 [2007-10-07]. （原始内容存档于2012-03-28）. The center segment and cell will not have a spare, thus observations will be interrupted every one or two years for the 1–2 week period required to recoat that mirror. 
23. Chapter 2: Overview (PDF), GMT Conceptual Design Report, p. 2-4 § 2.5.1, 2006 [2012-03-25], （原始内容存档于2012-03-28）, GMT is designed from the outset around adaptive optics (AO) with the goal of producing diffraction limited images at 1 μm and longer wavelengths. 
24. GMT Overview -- Giant Magellan Telescope. [2011-06-15]. （原始内容存档于2011-06-09）. 
25. About TMT -- Thirty Meter Telescope. [2011-06-15]. （原始内容存档于2011-08-08）. 
26. TMT Timeline （页面存档备份，存于互联网档案馆）, accessed February 11, 2018
27. 存档副本. [2019-03-20]. （原始内容存档于2014-12-10）. 
28. Founders | Giant Magellan Telescope. GMTO Corporation. [2018-02-11]. （原始内容存档于2021-03-05）. 
29. Giant Magellan Telescope Organization names WSP as Construction Manager. www.gmto.org. January 11, 2018 [2018-01-25]. （原始内容存档于2019-12-02） （美国英语）. 
30. Giant Magellan Telescope - Overview (PDF). [2019-03-20]. （原始内容存档 (PDF)于2017-01-10）. 
31. Martina, H. M.; Burgea, J. H.; Davisa, J. M.; Kimb, D. W.; Kingsleya, J. S.; Lawa, K.; Loeffa, A.; Lutza, R. D.; Merrilla, C.; Strittmattera, P. A.; Tuella, M. T.; Weinbergera, S. N.; Westa, S. C. Navarro, Ramón; Burge, James H. , 编. Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation II. SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation. Proc. SPIE 9912 (Edinburgh). 22 July 2016: 99120V. doi:10.1117/12.2234491. （原始内容存档 (PDF)于2016-12-20） 使用|archiveurl=需要含有|url= (帮助).  参数|journal=与模板{{cite conference}}不匹配（建议改用{{cite journal}}或|book-title=） (帮助); |contribution=被忽略 (帮助); 使用|accessdate=需要含有|url= (帮助)
32. GMT Casts Fifth Mirror. GMT Newsletter, December 2017. [2019-03-20]. （原始内容存档于2021-03-06）. 

外部連結

• 巨型麥哲倫望遠鏡網站首頁（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Lecture by director Patrick McCarthy on technologies behind GMT （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Article from the MIT news office （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• New Scientist article on the telescope （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• COSMOS article on the telescope
• Painted outline of the mirrors at the parking lot of the Observatories of the Carnegie Institution （页面存档备份，存于互联网档案馆） in Pasadena
• J. Rosenberg - Seeing Stars (2013) - Harvard Magazine （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• J. Davis - Making mirrors for the Giant Magellan Telescope (2013) - The Planetary Society （页面存档备份，存于互联网档案馆）