18新利最新登入月球液体镜望远镜是如何工作的

从原理上讲，LMT与普通的反射望远镜没有什么不同。检查18新利最新登入望远镜的工作原理关于望远镜的详细解释。这里有一个快速的回顾。

一个反射式望远镜使用镜子来观察远处的物体。主镜聚集光从物体，而副镜将图像聚焦到目镜。在传统的反射镜中，主镜是通过精心研磨和抛光玻璃制成的，通常是抛物线形状。一旦玻璃准备好，这个过程被称为渗铝法让它反射。镀铝是指在真空中蒸发铝，在玻璃上沉积一层约100纳米厚的金属薄膜。镜面制作中的缺陷会影响望远镜的性能。18新利最新登入这就是哈勃望远镜的问题:它主镜的曲线偏离了头发的一小部分宽度，这导致光线从镜子的中心反射出去，导致图像模糊。

液体镜望远镜，顾名思义，使用液体，而不是镀铝玻璃作为它的主镜。通常是液体汞倒入一个旋转的盘子里。旋转产生了两个作用在水星上的基本力重力而且惯性．重力向下拉液体表面，而惯性将液体拉向盘子边缘的一侧。因此，液体形成了一个均匀而完美的抛物线，这是望远镜的理想反射面。最重要的是，液体镜子表面保持光滑和完美，很少或没有维护。如果液体受到扰动，重力和惯性就会作用于液体，使其恢复到原来的状态。

埃内斯托Capocci他是意大利天文学家，在1850年第一个描述了LMT的工作原理。18新利最新登入他在阅读了艾萨克·牛顿(Isaac Newton)等人进行的有关旋转液体的实验后产生了这个想法。在20世纪初，美国物理学家R.W.伍德实际上建造了卡波奇50年前描述的东西。伍德的LMT的特点是在一个旋转的盘子里放置了一厘米厚的水银层。他能够观测到月球，但注意到图像是扭曲的。现代天文学家了解到，如果使用较薄的汞层，LMT的图像质量将大大提高，所以今天的LMT使用一毫米的汞层。

地球上最大的LMT是大型天顶望远镜在不列颠哥伦比亚。它的旋转液体镜直径近20英尺，重达3吨，是世界第三大液体镜望远镜在北美。装水银的盘子是用六角形的片段粘在一起形成一个外壳。每个部件都有高密度的泡沫芯，上面覆盖着玻璃纤维。为了使外壳呈凹形，它在一个大烤箱中加热。镜子边缘有一堵墙，防止水银溢出。

一个钢桁架和19个可调垫支撑盘子。桁架由不锈钢支撑空气轴承专为大型天顶望远镜设计。空气轴承是一种特殊类型的轴承，它使用一层加压空气薄膜作为转动镜子的轴周围的润滑剂。正常的轴承使用润滑油的效果较差，因为它们会产生振动和不稳定的旋转，降低图像质量。作为零摩擦解决方案，空气轴承消除了这些问题，导致完美平稳，无振动的旋转。一个内置的无刷直流电机旋转空气轴承主轴，可以旋转负载高达10吨，大约每分钟10转。

六个支撑腿将主镜连接到望远镜顶部的一个环上。环支持探测器和一个较小的折射透镜，帮助聚焦图像。所述检测器包括电荷耦合器件(CCD)，它收集光子光并将它们转换为图片元素或像素。这些像素被转移到计算机屏幕上，并拼接在一起，形成一个可以操纵和增强的图像，以改善图像细节。计算机不是安装在望远镜的观测台结构中，而是在附近的一栋建筑中。

大型天顶望远镜的一个问题——也是所有地面望远镜的共同问题——是它的位置。即使在海拔1295英尺的高空，大气层仍然阻挡着人们对天空的视线。月球上没有大气阻挡紫外线、红外线和其他形式的能量，如果将液体镜望远镜放置在月球上，可能会提供更壮观的结果。但是，正如我们将在下一节中看到的，在月球上建造一个LMT具有自身的挑战。

建立在月球表面的液体镜望远镜是一个月球液体镜望远镜(LLMT)．它与上一节中描述的大型天顶望远镜没有什么不同，唯一不同的是，如果要在月球恶劣的气候中保持液态，所选择的液体必须具有合适的性质。水星不能工作，因为它的冰点是-101.966°F(-74.43°C)，月球上的低温可以达到-243°F(-153°C)，所以水星会凝固，这使它成为主镜的不可接受的选择。

最近，科学家们发现了一类可能使LLMT成为可能的液体。它们被称为离子液体，它们有这些重要的特性:

最重要的是，离子液体可以涂上具有高反射率的材料。有希望的离子流体是1-乙基-3-甲18新利最新登入基

咪达唑磺乙酯，商业上称为ECOENG 212．ECOENG 212可以镀上一层银，使其具有很强的反射性。如果先沉积一层铬膜，再沉积一层银膜，它的反射率可以进一步提高。然而，ECOENG 212的冰点为-144°F(-98°C)，所以它仍然可以在月球的极冷温度下凝固。18新利最新登入鉴于存在数百万种离子液体，科学家们有信心找到另一种具有更好冰点特征的候选离子液体。

他们还必须找到另一种方式来支持主镜像。大型天顶望远镜使用的空气轴承在月球上不起作用，因为没有空气来供养这个系统。一个解决方案是超导体磁轴承。这种轴承是基于相同的技术，用于磁悬浮利用磁场使车辆悬浮在导轨上的交通工具。在这种情况下，磁场在主轴和外壳之间产生零摩擦垫。

当然，所有这些材料都必须在交货前装运火箭然后在月球上集合。即使考虑到这一点，液体镜望远镜造成的后勤问题也比传统的玻璃反射望远镜少得多。由于镜子是液体的，它将被简单地放在一个罐子里并储存起来，直到望远镜的基础设施准备就绪。然后一个宇航员将液体倒入盘子中形成主镜。用于支撑盘子和镜子的桁架系统可以预先构建并自动展开，其框架就像伞被打开一样展开。但是使用机器人在月球上建造一个LMT将要求仪器保持相当小。正如我们将在下一节中看到的，天文学家和NASA工程师设想的LMT一点也不小。

与地面望远镜相比，放置在月球上的液体镜望远镜有一个主要优势:它不受大气扭曲的影响，而大气扭曲会影响天体图像。出于同样的原因，它还能够检测到更多形式的电磁能量。大多数类型的电磁辐射，除了可见光光无线电波会被吸收地球的气氛。在月球上，根本没有大气层，望远镜将暴露在全光谱的电磁辐射中——伽马射线，x射线、紫外线、可见光、红外辐射、微波等广播波。

使用离子液体作为主反射镜的望远镜对可见光和红外辐射特别敏感。这对于观测宇宙中最遥远的天体非常重要，这些天体正迅速远离地球。多普勒效应使它们产生波长较长的辐射，即光谱中的红外部分。

规模也是一个关键因素。在低处——重力在月球的环境下，建造大型建筑要容易得多。设计LLMT的团队认为，它可以建造一个66英尺到328英尺宽的主液体反射镜。这样的镜子将能够观测到比包括詹姆斯·韦伯太空望远镜在内的下一代望远镜所能观测到的暗100到1000倍的物体。这意味着天文学家可以使用该仪器深入太空时间比以往任何时候都多。这是我们第一次能够探测到宇宙大爆炸后的早期阶段，扩大了我们对新形成的宇宙如何表现的理解。18新利最新登入

月球液体镜望远镜何时能成为现实?

目前，LLMT仍是一个概念。该项目已获得美国宇航局高级概念研究所的资助，用于研究月球上的望远镜如何支持天文学。18新利最新登入这一点很重要，因为月球是太空探索远景计划的第一个目标，该计划旨在寻求如何走出地球轨道，进行人类探索和科学发现。18新利最新登入如果美国国家航空航天局能够证明月球前哨站是切实可行的，具有经济和科学价值，那么公众——最终是国会——可能会愿意提供适当的财政支持。18新利最新登入

月球液体镜望远镜是帮助美国宇航局证明太空探索可行性的几个项目之一。即便如此，最早也要到2020年才能投入使用。在那之前，天文学家将不得不满足于液体镜望远镜，比如从地球上观测天空的大型天顶望远镜。

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