人类历史上最大的天文望远镜（一眼就能辨认的天文观测重器）

外形与众不同的昴星团望远镜

文/世界知识画报

1月28日，日本发布的一张“绿光”照在中国网络掀起热度。日本国家天文台位于夏威夷的一台摄像机拍摄到绿色激光扫过夜空的图像。日方初判是美国的ICESat-2 卫星的高级地形激光高度计系统 (ATLAS) 发射的激光束，被美方否认。再研判认为是中国的大气环境监测卫星——大气-1号发出的激光束，中方未做证实。捕捉绿光的设备来自日本最大的光学红外望远镜配备的一台供天文爱好者观看实时直播用的超高灵敏度摄像机。如今“绿光”热度已在互联网消失了，我们静下心来认识一下被世界天文学界和天文爱好者长期关注的这台日本巨型望远镜。

昴星团望远镜（Subaru Telescope又称斯巴鲁望远镜），是日本建造的8.2米口径光学红外望远镜，坐落于夏威夷莫纳克亚山（Maunakea）山顶，海拔4139米。昴星团望远镜1998年建成，建成时是世界上最大单镜面望远镜，现为日本最大口径光学红外望远镜。昴星团望远镜主要用于研究初代星系的形成及其他星系的生命起源，是天文观测处于世界一流地位的通用型望远镜。

昴（mǎo）星团望远镜初始于1984年东京大学的7.5米望远镜开发计划。1985年，被日本科技理事会天文委员会列入“日本国家大望远镜（JNLT）”最优先级别，并升级至8.2米。1986年，定址夏威夷，1991年开始建造，次年向公众征集定名“昴星团”。其建筑外形非半球型穹顶而是椭圆柱型，在地基天文望远镜中有着极高的辨识度。1999年1月正式运行，拍摄了第一批科学照片。

1999年1月初光的作品之一

昴星团望远镜的巨型单镜片制作耗时7年，3年铸造镜胚，后4年研磨抛光后期处理，是世界上平滑度最高的单片镜之一。该镜片由美国康宁公司承制，采用零膨胀玻璃（ULE）为原料。采用薄镜片技术，厚度只有20厘米，重22.8吨，平均平面误差14纳米。该镜焦距15米，有四个焦点，主焦点焦比F2.0, 卡塞格林焦点焦比F12.2，两个折轴焦点的焦比是F12.6（光学）、F13.6（红外）。

制作8.2米的镜胚用时3年

主镜抛光用时4年

望远镜为了防止巨大而超薄的主镜产生变形采用主动光学技术，使用261个计算机对主镜进行持续的控制校正，确保在任何角度上都处于理想状态。昴星团主镜高达22.2米，重达555吨，其应用磁力线性电动机驱动，实现超精确跟踪。43米高的椭圆柱形建筑保护望远镜主体，外观设计经过风洞测试，充分降低大气湍流对观测的影响，重达2000吨的旋转外壳沿着直径40米的轨道与望远镜同步旋转。此外，为保持最佳性能，每月定期用干冰对主镜进行清洁，每隔两年左右对反射镜重新镀铝以保持反射率。

2022年完成重新镀膜

大型天文望远镜主镜是平台，最终利用望远镜上安装的仪器来观测天体，通过仪器的传感器捕捉主镜收集的光，然后将其转换为计算机数据供天文学家研究。昴星团望远镜的仪器较多，可以探索尽可能广泛的天文现象，如系外行星、遥远的星系、暗物质等。昴星团望远镜现有7套后端设备，提供光学到红外范围的成像和光谱采集。其中Hyper Suprime-Cam （HSC）是一台870兆像素的超广角数码相机，由116个CCD组成，研究人员利用这台相机的广域能力测量遥远星系，以揭示暗物质的分布。而多目标红外照相机和光谱仪（MOIRCS）是可以同时对40个天体进行光谱观测的近红外观测设备。天文学的新需求与技术进步不断推进观测设备的迭代和创新，目前有两台新仪器正处于研发的重要阶段，未来将助力昴星团望远镜的跨越性升级。

Hyper Suprime-Cam位于主焦点处

Hyper Suprime-Cam 2018年拍摄到离地球最远处的暗物质

多目标红外相机和光谱仪 (MOIRCS)

“昴星团”命名值得多说几句。昴星团望远镜（Subaru Telescope）也称斯巴鲁望远镜，和斯巴鲁汽车同名，这不是巧合、谐音，而是昴星团的知名度影响力足够深远，世界上不少国家的文化中都有昴星团“崇拜”的记载，中国神话 “七仙女下凡”中的七位仙女正是来自昴星团最亮的七颗星。日本文化中对昴星团的崇拜由来已久，斯巴鲁汽车的定名和车标就是例证，而日本殿堂级歌手谷村新司的《昴》更是被中国歌迷所熟知，邓丽君翻唱的《星》亦流传甚广。昴星团又称七姐妹星团，位于金牛座，是裸眼可见的疏散星团，其中最为明亮的有七颗。天文学家经测量认定昴星团距离地球大约440光年，有天文学家计算该星团将在2.5亿年后在银河系引力作用下“解体”，这一蓝色的星团将分散开。不知道2.5亿年后地球会是什么样子。

计算机合成的昴星团

昴星团望远镜所在的夏威夷莫纳克亚山是世界最佳观星地之一，莫纳克亚山是人类宝贵的自然和科学资源，作为保护区有着严格的管理措施，追求自然保护和科学探索需求的平衡。山顶的莫纳亚克天文台汇集了多国十多个观测设施，其中三架世界大型光学望远镜凯克Ⅰ、凯克Ⅱ、北双子都在昴星团望远镜的附近。原计划在此建设30米超级望远镜（TMT，美国、加拿大、日本、中国、印度合作项目）的计划由于当地民众的抗议处于停滞状态，转址的可能性极大。

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