E—ELT：沙漠里的“地球之眼”

李忠东

观测太空新利器

由欧洲南方天文台（简称 ESO）出资打造的“欧洲极大望远镜”（简称E-ELT）如同“地球望向天空的最大的眼睛”，于2017年5月26日在智利阿塔卡马沙漠海拔3000米的赛鲁阿玛逊斯山上动工建造。按照2012年评估的建造成本，整个工程将耗资10亿欧元（约合76.79亿元人民币）。E-ELT项目经理罗伯托·塔马伊表示：“E-ELT将改变我们对于宇宙的理解，它的价值，就如同400年前出现的伽利略的望远镜一样。”科学家们希望，这个被称作“地球之眼”的宇宙观测工具可以帮助解答一直以来困扰着人类的问题：宇宙从何处而来？要到什么地方去？生命从哪里来？

在E-ELT开始正式施工之际，智利总统米歇尔·巴切莱特盛赞：在阿塔卡玛沙漠建造的不仅仅是一台望远镜，更是科学技术能力的最伟大实例之一，展现了国际合作的巨大潜力。

E-ELT堪称ESO最具野心的一个项目，是目前在建的最大光学与近红外陆基望远镜。光汇集区域比目前运行的所有地基光学研究望远镜都要大，产生的图像清晰度是NASA哈勃空间望远镜的15倍。根据最近签署的建造合同，第一阶段将在2024年开始配备中红外成像仪和光谱仪、自适应光学成像仪以及高分辨率光学和近红外积分场光谱仪。“E-ELT的出现不光是天文学领域内的变革，最终或将彻底改变人类对宇宙的认知。” E-ELT项目负责人蒂姆·德泽乌幽默地比喻道，“现有的望远镜与E-ELT之间的差距，好像伽利略以自己的裸眼与望远镜相比那么大。”

E-ELT的主体是个直径85米的巨大旋转圆顶建筑，如足球场一般大小。质量有5000吨，还有望远镜座架和筒体结构，移动质量为3000吨。人们从门口走到穹顶的最高处大约需要半个小时。而“眼球”真正的视物部分则是一面39.3平方米的球面镜，由近800片六边形镜面组成，是当前使用的最先进望远镜的5倍以上，性能也比现有设施高好几个数量级。E-ELT光学系统由独创的5个镜面组成，先进的自适应系统能减少大气湍流带来的影响，大幅提高图像的光学质量。该结构将铺设70千米长的电缆，使用3000万个螺栓，设计建造将耗费480万工时。建成后，它将成为世界最大的陆基光学望远镜，成为太空观测工程的里程碑。

ESO介绍道，体积像行星那么大的天体数量远远超过人们此前的预期，但以目前的技术观测这些对象仍有难度。而E-ELT的主要目标就是将这些天体展现给人类，着力解决各种科学挑战，搜索太阳系外可能存在生命的行星。由于口径大，E-ELT能够呈现更大的影像，甚至能直接测量那些行星大气层的性质。这项新技术和新工程对于加速我们在宇宙中寻找外星生命的速度具有重要意义。

探索宇宙更精准

光学望远镜是一种用于收集可见光的望远镜，分为折射式望远镜、反射式望远镜和施密特望远镜几种类型。19世纪初期天文学家关注于天体测量和邻近恒星的位置测定，折射式望远镜在天文学界唱主角。随着时代的演变，天文学家开始探索银河系以外的星系，研究整个宇宙的结构，巨无霸的大型反射式望远镜便取代了折射式望远镜的地位。而施密特望远镜能拍摄到许多深远微暗的天体照片，天文学家能按图索骥地研究探索数10亿光年之遥的宇宙深处。反射式望远镜与施密特望远镜在20世纪大显神威，而21世纪将是无线电电波望远镜的天下。

回顾光学望远镜的发展历史，可以说走过了辉煌的历程。但是天文学家对这些超大光学望远镜的精度仍然不满意，于是决定建造E-ELT。据报道，科学家原来把主镜直径定为100米，但后来证明这个想法耗资太大，所以退而求其次，把直径减至42米。按照这个计划，E-ELT的建造工程需要10年，花费5亿～10亿欧元（约合38.39亿～76.79亿元人民币）。2011年，设计者决定将E-ELT望远镜的主镜直径从42米缩小为39.3米，其结果是敏感度下降13%，可能减少科学回报，但是节省了18%的总成本，使E-ELT如期建成的可能性更大了。

天文望远镜的镜片越大，能捕捉到的光线就越多，功能就越强大。利用大型望远镜，可以更全面地观测其他行星表面的状况。科学家估计，开工兴建的E-ELT可以观测多达100个与地球相似的行星，寻找这些行星上是否有生命的迹象。不仅如此，由于光线传到地球需要时间，因此人类拥有的望远镜倍数越高，能了解的宇宙就越久远。

地基天文学正在经历从今天大约10米宽的视野向更大视野跨越的征程中，ESO一直难以完全从它的15个成员国那里筹齐E-ELT项目经费，因此不得不将一部分组件安装计划延迟到项目第二阶段里去。项目第一阶段90%的经费（包括整个望远镜和大部分其他组件）已经到账，项目第二阶段的经费还遥遥无期。但德澤乌深信，E-ELT的建设将会像一块磁铁一样吸引新的成员加入。

2013年初，英国政府决定向E-ELT投入8800万英镑（约合7.02亿元人民币）的建设资金，以期在这一国际合作项目中占据主导地位。英国时任大学与科学大臣戴维·威利茨指出，英国的出资决定表明了政府对前沿科技的重视，这一投资将确保英国在此国际合作项目中的领导作用，很好地促进英国的产业创新和经济增长，对英国其他领域的研究也将起到很好的带动作用。