液體望遠(yuǎn)鏡

望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡是17世紀(jì)初由伽利略發(fā)明的，由一面凹透鏡和一面凸透鏡組成，當(dāng)時(shí)只能把物體放大3倍，改進(jìn)后也只能放大到30倍。后來(lái)，開(kāi)普勒又發(fā)明了一種由兩塊凸透鏡組成的望遠(yuǎn)鏡。這兩種望遠(yuǎn)鏡都是利用光折射原理成像，經(jīng)常會(huì)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(guò)凸透鏡成像，從而發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡。

牛頓的第一架反射式望遠(yuǎn)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(cè)更廣泛的太空，必須要增大望遠(yuǎn)鏡的口徑。現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡個(gè)個(gè)都是龐然大物。目前世界上最大的(單鏡頭)望遠(yuǎn)鏡是聳立在夏威夷的兩架“凱克”望遠(yuǎn)鏡，它的鏡頭直徑達(dá)10米，豎起來(lái)比3層樓還高。

建造大型天文望遠(yuǎn)鏡無(wú)疑是一項(xiàng)巨大的工程，耗費(fèi)幾千萬(wàn)甚至上億美元的巨資且不必說(shuō)，天文望遠(yuǎn)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(jì)40年代落成于美國(guó)帕洛瑪山上的“海耳”望遠(yuǎn)鏡，口徑雖不到5米，但幾十年的制作加工過(guò)程堪稱困難重重。要澆制一塊如此巨大、絕無(wú)任何瑕疵的光學(xué)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(fèi)了10個(gè)月，然后是長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的熱處理，進(jìn)一步的精細(xì)加工更是耗去了7個(gè)春秋，被磨去的玻璃屑重達(dá)4．5噸!

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

世界上第一架液體望遠(yuǎn)鏡是在20世紀(jì)50年代初，由蘇聯(lián)物理學(xué)家烏德用一盆水銀制成的。經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)探索，加拿大科學(xué)家阿曼羅·博拉在80年代初制造出了第一架可供天文觀測(cè)用的液體望遠(yuǎn)鏡，鏡頭直徑為45厘米。后來(lái)，博拉又用250千克水銀制成了兩臺(tái)直徑1米、一臺(tái)直徑1．6米的望遠(yuǎn)鏡，并在水銀面上加了一層特殊的透明樹(shù)脂，既解決了外界因素對(duì)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(wèn)題。

液體望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。首先它的成本極低，水銀可重復(fù)使用，費(fèi)用不到一般望遠(yuǎn)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(guò)訓(xùn)練的望遠(yuǎn)鏡操作人員甚至可以在幾十秒內(nèi)“旋轉(zhuǎn)”出完全沒(méi)有孔隙的光潔的水銀薄膜凹面鏡。然后讓木盤(pán)保持恒速旋轉(zhuǎn)，就可以進(jìn)行觀察。不用時(shí)，可以讓木盤(pán)保持旋轉(zhuǎn)，或停止旋轉(zhuǎn)至下一次使用時(shí)重新操作。而且它也不需特別的觀測(cè)圓頂，故可以隨時(shí)搬遷到各處使用，這也是傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡無(wú)法企及的。

1995年，美國(guó)航天局造出了直徑3米的水銀望遠(yuǎn)鏡，安裝在新墨西哥州，專門(mén)監(jiān)視太空垃圾和近地小行星。其總成本不到50萬(wàn)美元，而通常像這樣大小的望遠(yuǎn)鏡制作費(fèi)用至少為一二千萬(wàn)美元。

由于裝水銀的盤(pán)子只能水平放置，液體望遠(yuǎn)鏡只能觀測(cè)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(kuò)大，但總是受很大限制。為了解決這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家準(zhǔn)備采用硅油之類粘滯性更大的液體來(lái)代替水銀，以使它即使傾斜也不會(huì)輕易改變已經(jīng)形成的形狀。

盡管液體望遠(yuǎn)鏡還有一些技術(shù)問(wèn)題有待解決，但科學(xué)家卻雄心勃勃。相信液體望遠(yuǎn)鏡的完善，必會(huì)對(duì)人類探索宇宙奧秘做出更大貢獻(xiàn)。