巨型麦哲伦望远镜启动突破性反射镜测试

夜晚的巨型麦哲伦望远镜。 图片来源：GMTO 公司

巨型麦哲伦望远镜已成功地将其完成的一个 8.4 米主反射镜安装到亚利桑那大学理查德-F-卡里斯反射镜实验室的原型支撑系统中。 这个复杂的支撑系统的大小相当于半个篮球场，包含的部件数量是普通汽车的三倍，对于望远镜的光学精度和稳定性至关重要。

此次安装标志着为期 6 个月的光学测试阶段的开始，以确认支撑系统能够精确控制反射镜，验证望远镜先进的光收集能力。

亚利桑那大学 Richard F. Caris Mirror 实验室正在运输已完成的 8.4 米直径主镜，并将其与支撑系统原型集成在一起。 资料来源：Damien Jemison，巨型麦哲伦望远镜 - GMTO 公司

巨型麦哲伦天文望远镜的集光表面面积达 368 平方米，由七面世界上最大的光学镜面组成，并以独特的花朵图案排列。 这些镜子将共同为天文探索提供有史以来最高的图像分辨率和最宽的视场，其功率是当今领先望远镜的 200 倍。 每面镜子重达 16 公吨，由安装在钢框架或"单元"中的专用气动系统支撑。 该支撑系统以纳米级的精度调整镜子的位置，调节其温度，保护其免受地震的影响，并在望远镜移动时保持其形状不受重力下垂的影响。 七面镜子相互配合，就像一个单一的光收集表面，为望远镜在科学观测期间达到最佳光学性能创造了理想条件。

巨型麦哲伦望远镜主镜子系统经理芭芭拉-费舍尔（Barbara Fischer）说："这项工作得到了美国国家科学基金会的资助。我们在三年多前就开始整合主动支撑原型系统，并首次使用钢镜质量模拟器来证明我们的设计能够安全地支撑和控制已完成的主镜部分。 我很荣幸能与这个非凡的团队共事，最终看到完成的主镜部分与电池集成在一起，令人振奋。"

在亚利桑那大学的 Richard F. Caris 镜子实验室完成了直径 8.4 米的主镜运输和放置在支撑系统原型上方。图片来源：Damien Jemison，巨型麦哲伦望远镜 – GMTO 公司

复杂的组装和运输作为集成过程的关键部分，巨型麦哲伦与德克萨斯农工大学密切合作，清洁、组装和测试了单元中使用的支撑执行器。虽然镜子实际安装到单元中只花了一天时间，但该过程从四个星期的拆卸开始，以准备单元和支撑系统的运输。然后，该系统从亚利桑那大学的科技园移动到 20 英里外的 Richard F. Caris 镜子实验室进行重新组装。这项后勤复杂的操作发生在午夜后几个小时，以尽量减少交通中断，因为宽负载单元需要两条车道才能运输。

亚利桑那大学 Richard F. Caris Mirror 实验室，已完成的 8.4 米直径主镜悬挂在支撑系统原型之上，前景为技术人员。 图片来源：Damien Jemison，巨型麦哲伦望远镜 - GMTO 公司。

"巨型麦哲伦望远镜的主镜主动支持系统是同类产品中的首创，"巨型麦哲伦望远镜光机电控制系统首席工程师 Trupti Ranka 说。"主动支持系统包含一个由大约 200 个执行器和传感器组成的阵列，用于控制 16 公吨、8.4 米反射镜的位置和形状，误差小到微米。 控制系统使传感器数据和执行器之间的操作和谐一致，从而实现了这一精度。"

亚利桑那大学理查德-F-卡里斯反射镜实验室的技术人员在前景中将直径 8.4 米的主反射镜安装到其支撑系统原型中。 资料来源：Damien Jemison，巨型麦哲伦望远镜 - GMTO 公司

现在，一个主反射镜已经成功地与支持系统原型集成在一起，它将在理查德-F-卡利斯反射镜实验室的计量塔下接受严格的测试，以确认反射镜能够在各种运行条件下保持其形状和性能。 测试完成后，生产型主动支持系统的设计将接受最终设计审查，并将于 2027 年开始生产。

巨型麦哲伦望远镜首席软件和系统测试工程师托马斯-克拉苏斯基（Tomas Krasuski）说："这个复杂的系统由一个专业工程师和技术人员团队花费数年时间进行设计、建造和测试。每个组件在集成到系统之前都经过了全面的测试。 现在，我们已经安装了镜像部分，我们很高兴能验证其性能。 这个过程充满挑战，但也收获颇丰。"

这一里程碑凸显了巨型麦哲伦望远镜七个主镜部分及其支持系统的下一阶段进展。 其中三个主镜部分已经完成，其余四个处于不同的抛光阶段。 第七块也是最后一块主镜已于 2023 年 10 月铸造完成，目前正准备抛光。 在这一最新里程碑之前，巨型麦哲伦望远镜的 39 米高望远镜支架结构装配已于 2024 年 8 月在伊利诺伊州罗克福德的英格索尔机床公司开始进行，该结构将为七个主镜及其单元、自适应光学器件和科学仪器提供支持。

巨型麦哲伦望远镜项目经理威廉-伯盖特（William Burgett）说："这是第一次，一个完整的主镜部分被集成到其支持系统中，这是我们迈向首照之旅的一大步。一旦其性能得到验证，我们将开始在英格索尔机床公司制造全部七个镜面单元，这将是迄今为止最激动人心的进展之一。"

巨型麦哲伦望远镜目前有 40% 正在建设中，横跨 36 个州，有望于 2030 年代初在智利投入使用。

编译自/ScitechDaily