天文|天文学的未来：麦哲伦巨型望远镜（25米级）
纵观整个历史 ， 有四件事能决定我们能通过天文学了解到多少关于宇宙的信息：
一、望远镜的大小 ， 决定了指定时间内可以聚集的光量和分辨率 。
二、光学系统和相机/电荷耦合器件的质量 ， 决定了可用数据的光量程度 。 （电荷耦合器件是一种用于探测光的硅片）
三、使用望远镜观测 ， 大气可能会扭曲“视线” ， 但如果观测环境为高海拔、无风、无云的晚上 ， 结合自适应光学技术 ， 可以使大气扭曲影响降到最低 。
四、数据分析技术 ， 可以充分分析通过的每个光子 。
过去的25年里 ， 通过改进标准2到4 ， 地面天文学有了显著的发展 。 1990年 ， 凯克10米级望远镜时世界上最大的望远镜 ， 虽然现在有很多8到10米级望远镜 ， 但10米级仍然是现存最高标准 。 （10米望远镜可以在250公里之外分辨人的两只眼睛 ， 或在10公里外读出报纸上的标题文字 。 ）
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凯克望远镜
在不增加孔径的情况下 ， 这些领域所做出的改进已经是极限 。 这并不是为了减少其他领域的收益 ， 虽然现在的收益很可观 ， 更重要的是了解我们已经走了多远 。 望远镜上的电荷耦合器件既能聚焦大视场也能聚焦窄区域 ， 收集视场中特定波段的所有光子 ， 然后进行光谱分析 ， 一次最多可处理数百个 ， 将光分解成各自波长 。 我们可以利用所有通过望远镜反射镜射入的光子 ， 必要的话 ， 研究时间可以加长 ， 从而对宇宙有更深的了解 。
此外 ， 在克服大气层影响的问题上 ， 我们已经取得了很大的进展 ， 无需再发射望远镜进入太空 。 在高海拔且无风的地区建立观测站 ， 如莫纳克亚山山顶或智利安第斯山脉 ， 我们可以去除大气湍流的大部分影响 。 另外 ， 如果一个已知的信号（比如一颗明亮的恒星 ， 或者由激光从60公里外的大气钠层反射而成的一颗人造恒星）看起来模糊 ， 自适应光学可以帮助我们创建正确的“镜像形状” ， 从而对图像进行清晰化处理 ， 消除图像的其他所有光线 ， 可以进一步去除大气的湍流效应 。
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智利安第斯山脉
最后 ， 计算能力和数据分析技术有了很大的提高 ， 我们可以从相同的数据中记录和提取更多有用的信息 。 这些都是巨大的进步 ， 但我们仍然还在使用和上一代同样大小的望远镜 。 如果想更深入地了解宇宙、达到高分辨率和高灵敏度 ， 我们就必须要使用更大的孔径 ， 需要一个更大的望远镜 。 目前有三个望远镜在争夺第一：莫纳克亚山顶上的望远镜（30米级）、智利的欧洲超大望远镜（39米级）和智利的麦哲伦巨型望远镜（25米级） 。 麦哲伦巨型望远镜将代表地面天文学的下一个巨大飞跃 ， 于去年年底动工 ， 计划在2021年初运行 ， 2025年全面投入使用 。
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莫纳克亚山公路
技术上不可能制作出这么大的镜子 ， 因为材料会在总重量下变形 。 可以使用“蜂巢式”镜子 ， 如欧洲极大望远镜中用了798个镜子 ， 但这也有个明显的缺点 ， 即产生大量的图像伪影 ， 伪影有锐利的线条 ， 很难去除 。 相反 ， 麦哲伦巨型望远镜只用了七个镜子（四个已经完成） ， 这些镜子安装在一起 ， 每个直径8.4米（即28英尺） 。 镜子是圆形 ， 相互之间就会留有间隙 ， 意味着会失去部分聚光力 ， 但获取的图像要整洁得多 ， 更容易处理 ， 而且没有伪影的干扰 。
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麦哲伦巨型望远镜
拉斯坎帕纳斯天文台现在有两个6.5米的麦哲伦望远镜 ， 这里海拔约2400米（约8000英尺） ， 天空晴朗 ， 无光污染 ， 是地球上天文观测的最佳场所之一 。 这里配有世界上最高级望远镜所拥有的设备 ， 尖端照相机/电荷耦合器件、摄谱仪、自适应光学技术、跟踪和计算机技术 ， 扩大25米望远镜的功能 ， 麦哲伦巨型望远镜将给天文学带来巨大变革 。
1.) 第一个星系：为了深入了解宇宙 ， 我们需要了解 ， 两倍远的物体只会发出四分之一的光 ， 而且膨胀的宇宙还会导致光线红移 ， 或者使波长变长 。 大气层只有一些固定的“窗口”通过光线 ， 这一点实际上在某些方面很有帮助 ， 因为大气层可以阻挡来自太阳等恒星的紫外线辐射 ， 而紫外线辐射可以在足够远的距离内红移到光谱的可见光（甚至近红外）部分 。 在太空中寻找这些星系很简单 ， 但还需要光谱学技术才能够确认 ， 而这点最好在地面上进行 。 理想情况下 ， 使用詹姆斯韦伯太空望远镜（上周的《天文学的未来》中的文章）和麦哲伦巨型望远镜 ， 可以直接且清晰地测量这些物体的红移和光谱特征 ， 打破现有宇宙已知星系的最远极限 ， 并且以一个前所未有的视角去了解星系的形成和演化 。
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