液體望遠鏡

望遠鏡能讓人們的目光穿越浩瀚的天空，探索到宇宙的奧秘。世界上第一架望遠鏡是17世紀初由伽利略發(fā)明的，由一面凹透鏡和一面凸透鏡組成，當時只能把物體放大3倍，改進后也只能放大到30倍。后來，開普勒又發(fā)明了一種由兩塊凸透鏡組成的望遠鏡。這兩種望遠鏡都是利用光折射原理成像，經(jīng)常會有不可避免的“失真”現(xiàn)象。為此，牛頓利用光反射原理，用凹面鏡聚光，再使光線通過凸透鏡成像，從而發(fā)明了反射式望遠鏡。

牛頓的第一架反射式望遠鏡的凹面鏡，直徑只有12．7厘米，觀察太空的范圍極其有限。要觀測更廣泛的太空，必須要增大望遠鏡的口徑。現(xiàn)代天文望遠鏡個個都是龐然大物。目前世界上最大的(單鏡頭)望遠鏡是聳立在夏威夷的兩架“凱克”望遠鏡，它的鏡頭直徑達10米，豎起來比3層樓還高。

建造大型天文望遠鏡無疑是一項巨大的工程，耗費幾千萬甚至上億美元的巨資且不必說，天文望遠鏡的鏡頭制作要求極高，凹面鏡越大，鏡面的加工就越艱辛困難。例如20世紀40年代落成于美國帕洛瑪山上的“海耳”望遠鏡，口徑雖不到5米，但幾十年的制作加工過程堪稱困難重重。要澆制一塊如此巨大、絕無任何瑕疵的光學玻璃就是一大難題。光是澆制后讓它在巨型爐內(nèi)恒溫冷卻就花費了10個月，然后是長達8個月的熱處理，進一步的精細加工更是耗去了7個春秋，被磨去的玻璃屑重達4．5噸!

制作一塊巨型玻璃凹面鏡如此困難，科學家不得不去尋找簡便的方法。于是科學家想到了用液體來代替玻璃作望遠鏡的鏡頭。其原理非常簡單，一盆液體在高速旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，液面自然就會形成一個標準的拋物面，而這正是天文望遠鏡所需要的形狀。

世界上第一架液體望遠鏡是在20世紀50年代初，由蘇聯(lián)物理學家烏德用一盆水銀制成的。經(jīng)過不斷改進探索，加拿大科學家阿曼羅·博拉在80年代初制造出了第一架可供天文觀測用的液體望遠鏡，鏡頭直徑為45厘米。后來，博拉又用250千克水銀制成了兩臺直徑1米、一臺直徑1．6米的望遠鏡，并在水銀面上加了一層特殊的透明樹脂，既解決了外界因素對水銀面的干擾，又避免了水銀蒸發(fā)從而危害人體健康的問題。

液體望遠鏡的優(yōu)點是不言而喻的。首先它的成本極低，水銀可重復使用，費用不到一般望遠鏡的5％。制作又特別方便，一般只要幾十分鐘就可以完成。經(jīng)過訓練的望遠鏡操作人員甚至可以在幾十秒內(nèi)“旋轉(zhuǎn)”出完全沒有孔隙的光潔的水銀薄膜凹面鏡。然后讓木盤保持恒速旋轉(zhuǎn)，就可以進行觀察。不用時，可以讓木盤保持旋轉(zhuǎn)，或停止旋轉(zhuǎn)至下一次使用時重新操作。而且它也不需特別的觀測圓頂，故可以隨時搬遷到各處使用，這也是傳統(tǒng)望遠鏡無法企及的。

1995年，美國航天局造出了直徑3米的水銀望遠鏡，安裝在新墨西哥州，專門監(jiān)視太空垃圾和近地小行星。其總成本不到50萬美元，而通常像這樣大小的望遠鏡制作費用至少為一二千萬美元。

由于裝水銀的盤子只能水平放置，液體望遠鏡只能觀測頭頂上空的一小片天空，所以也并非十全十美。縱然借助電腦可以將“目力”有所擴大，但總是受很大限制。為了解決這個問題，科學家準備采用硅油之類粘滯性更大的液體來代替水銀，以使它即使傾斜也不會輕易改變已經(jīng)形成的形狀。

盡管液體望遠鏡還有一些技術問題有待解決，但科學家卻雄心勃勃。相信液體望遠鏡的完善，必會對人類探索宇宙奧秘做出更大貢獻。