9个望远镜会改变我们如何看到空间

除了云和眩光之外，我们从地球的看法一直非常好。然而，它在1600年代的望远镜改变了，以来已经疯狂地改善了。从X射线望远镜到大气绕过哈勃太空望远镜，甚至很难相信我们现在所能看到的东西。

尽管已经做了这么多，望远镜才刚刚起步。天文学正处于又一次类似哈勃的颠覆的边缘，这要归功于一种新型的巨型望远镜，它们使用了巨大的镜子、自适应光学和其他技巧，比以往任何时候都能更深入地观察天空——以及更久远的时间。从夏威夷备受争议的30米望远镜到备受期待的哈勃望远镜的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜，这些耗资数十亿美元的项目已经进行了多年。

今天最大的地面望远镜使用镜子10米（32.8英尺）直径，但哈勃的2.4米镜子窃取了表演，因为它在大气中高于地球表面的观察者扭曲了光线。并且下一代望远镜将突出所有的镜子，甚至更加巨大的镜子和更好自适应光学-一种使用灵活的、计算机控制的镜子来实时调整大气畸变的方法。例如，智利的巨型麦哲伦望远镜(Giant Magellan Telescope)将比哈勃望远镜(Hubble)强大10倍，而欧洲超大望远镜(European Extremely Large Telescope)收集的光线将比地球上现有的所有10米望远镜的总和还要多。

这些望远镜中的大多数都不会在2020年代开始运作，有些则面临可能拖延甚至剥夺其发展的挫折。但如果任何真正确实变得革命性的哈勃是1990年，我们现在最好开始准备我们的思想。所以，没有进一步的ADO，这里有一些即将到来的望远镜，你可能会在未来几十年中听到很多：

1.MeerKAT射电望远镜(南非)

MeerKAT不仅仅是一个望远镜，而是一组位于南非开普省北部的64个盘子(提供2000对天线)。每个圆盘直径为13.5米，构成了世界上最灵敏的射电望远镜。这些碟形天线作为一个巨型望远镜一起工作，收集并转换来自太空的无线电信号。通过这些数据，天文学家可以绘制出无线电信号的图像。的南非射频天文学观测所说MeerKAT“对制作射电天空的高保真图像做出了重要贡献，包括这张银河系中心现存的最佳图像。”

“MeerKAT现在提供了一个无与伦比的视角来观察我们星系中这个独特的区域。这是一项非凡的成就，”西北大学的Farhad Yusef-Zadeh说。“他们已经建造了一种令世界各地的天文学家羡慕的仪器，在未来几年将会有巨大的需求。”

南非的望远镜系统将成为位于澳大利亚的洲际平方公里阵列(SKA)的一部分。SKA是两国之间的一个射电望远镜项目，最终将拥有一平方公里的收集空间。

2.欧洲超大望远镜(智利)

欧洲超大望远镜建成后将成为地球上最大的望远镜。(图片:L.Calçada/股票期权（ESO）

智利的阿塔卡马沙漠是地球上最干燥的地方，几乎完全没有降水、植被和光污染，这些都会扰乱其他地方的天空。

阿塔卡马天文台已经拥有了欧洲南方天文台的La Silla和Paranal天文台——后者包括其举世闻名的超大望远镜——以及几个射电天文学项目，很快也将成为欧洲超大望远镜(E-ELT)的所在地。2014年6月，工人们炸毁了位于智利北部沙漠10000英尺高的Cerro Armazones山上的一些平坦空间，开始建造这个名副其实的巨型建筑。望远镜和穹顶的构造开始于2017年5月．

预计将于2024年投入使用的E-ELT将是地球上最大的望远镜，其主镜直径达39米。它的镜子将由许多部分组成——在这个例子中，有798个六边形，每个六边形长1.4米。它将比现在的望远镜多收集13倍的光，帮助它搜索天空，寻找系外行星、暗能量和其他难以捉摸的谜团。“除此之外，”欧洲南方天文台补充说，“天文学家还在为意料之外的事情做准备——E-ELT的新发现肯定会带来新的、不可预见的问题。”

3.巨型麦哲伦望远镜（智利）

巨大的麦哲伦望远镜将扫描天空，寻找遥远星球上的外星生命。（图片：巨型麦哲伦望远镜）

智利另一个令人印象深刻的望远镜收藏是巨型麦哲伦望远镜，计划用于阿塔卡马南部的拉斯坎帕纳斯天文台。据英国《每日邮报》报道，格林尼治标准时间的独特设计体现了“当今最大的七面刚性巨石镜”巨型麦哲伦望远镜组织．这些装置将光线反射到七个更小、更灵活的副镜上，然后再反射到中央的主镜，最后进入先进的成像相机，在那里可以分析光线。

“在每个二级镜面下，有数百个致动器将不断调节镜子以抵消大气湍流，”GMTO解释。“这些执行器由先进的计算机控制，将闪烁的星星变成清晰，稳定的光点。通过GMT将提供比哈勃太空望远镜更尖锐的图像。”

和许多下一代望远镜一样，格林尼治标准时间正将目光投向我们关于宇宙的最棘手问题。例如，科学家将利用它在系外行星上寻找外星生命，并研究第一批星系是如何形成的，为什么会有这么多暗物质和暗能量，以及几万亿年后的宇宙会是什么样子。它的开放目标是2023年。

4.三十米望远镜（夏威夷）

除了与詹姆斯·韦伯太空望远镜一起工作，30米望远镜还将用于寻找暗物质。(图片:30米望远镜）

30米望远镜的名字说明了一切。它的镜面直径将是目前使用的任何望远镜的三倍，让科学家们能够看到来自更远和更暗物体的光。除了研究行星、恒星和星系的诞生，它还可以用于其他目的，比如揭示暗物质和暗能量，揭示星系和黑洞之间的联系，发现系外行星，以及寻找外星生命。

自20世纪90年代以来，TMT项目一直在进行中，被设想为“詹姆斯·韦伯太空望远镜在追踪星系演化以及恒星和行星形成方面的有力补充。”它将与其他12台巨型望远镜会合，这些望远镜已经安装在毛纳凯亚山顶上，毛纳凯亚是地球上从底部到山顶最高的山峰，也是世界各地天文学家的圣地最终批准并于2014年破土动工，但由于反对将望远镜放置在莫纳克亚山上的抗议活动，工作很快就停止了。

TMT激怒了许多夏威夷原住民，他们反对在一座被视为神圣的山上进一步建造大型望远镜。夏威夷最高法院在2015年底裁定TMT的施工许可无效，理由是该州在批准施工许可之前没有让批评者在听证会上表达他们的不满。州土地和自然资源委员会随后投票通过批准施工许可证2017年9月，据报道，裁决据报道，裁决被上诉。

5.大型舞台调查望远镜（智利）

大型巡天望远镜将配备一个小型汽车大小的照相机。(图片:大型天气观测望远镜公司）

更大的镜子并不是建造一个改变游戏规则的望远镜的唯一关键。大巡天望远镜的直径只有8.4米(仍然相当大)，但它的视野和速度弥补了它在尺寸上的不足。作为一架巡天望远镜，它的设计目的是扫描整个夜空，而不是聚焦于单个目标——只是它每隔几个晚上就会这么做，使用地球上最大的数码相机来记录天空活动的彩色延时电影。

这个32亿像素的相机，大约是一辆小汽车的大小，也能捕捉到极其广阔的视野，一次曝光拍摄的图像是地球月球面积的49倍。据与美国能源部和国家科学基金会(National Science Foundation)一起建造该望远镜的LSST公司称，这将为“天文学增加一种新的定性能力”。

“lst将提供前所未有的宇宙质量分布的三维地图，”开发人员补充道——这些地图可能会阐明推动宇宙加速膨胀的神秘暗能量。它还将对我们的太阳系进行全面普查，包括小至100米的具有潜在危险的小行星。第一次曙光预计将于2022年出现。

6.詹姆斯·韦伯太空望远镜

詹姆斯·韦伯太空望远镜的体积是哈勃望远镜的三倍，它应该能够更深入地观察古代太空。（图片：诺斯罗普·格鲁曼公司/美国国家航空航天局)

美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)还有很大的空间需要填补。它是为了接替哈勃和斯皮策太空望远镜而设计的，在近20年的计划中，它产生了很高的期望和费用。由于成本超支，发射日期推迟到了2018年，随后测试和集成又进一步推迟了发射日期直到2021年．该项目的成本飙升至2011年50亿美元的预算，几乎导致国会否决了该项目的资助。它幸存了下来，现在被限制在国会设定的80亿美元的上限。

与哈勃和斯皮策一样，JWST的主要优势来自于在太空中。但它的尺寸也是哈勃的三倍，可以携带一个6.5米的主镜，可以展开到最大尺寸。这将有助于它甚至超过哈勃的图像，提供更长的波长覆盖范围和更高的灵敏度。“更长的波长使韦伯望远镜能够更接近时间的开始，寻找未被观测到的第一批星系的形成，”NASA解释道，“同时也能观察到今天正在形成恒星和行星系统的尘埃云内部。”

哈勃预计将留在轨道，直到至少2027年，并且可能更长时间，所以在几年后JWST到达工作时，它仍然有很大的机会。（Spitared 2003年推出的红外线望远镜被设计为持续2.5岁，但可能继续工作，直到“十年晚期”。）

7. WFIRST.

JWST并不是NASA平板上唯一令人兴奋的新型太空望远镜。该机构还于2012年从美国国家侦察局（NRO）购买了两台重新用途的间谍望远镜，每台望远镜都有一个2.4米的主镜和一个次镜，以增强图像清晰度。根据美国宇航局的说法，这两个重新设计的望远镜中的任何一个都可能比哈勃望远镜更强大。哈勃望远镜一直计划将其用于研究轨道暗能量的任务。

这项名为WFIRST(宽视场红外巡天望远镜)的任务最初打算使用直径在1.3到1.5米之间的镜面望远镜。美国国家航空航天局表示，NRO的间谍望远镜将在此基础上做出重大改进，有可能“在比哈勃大100倍的天空区域上实现哈勃质量的成像”。

WFIRST旨在解决有关暗能量本质的基本问题，这占宇宙的大约68％，但仍然无视我们明白它是什么。它可以揭示关于宇宙演变的各种新信息，而是与大多数高动力的望远镜一样，这个是一个多个任务者。除了恶化的黑暗能源之外，Wfirst还将加入迅速增长的追求，以发现新的外产甚至整个星系。

团队成员大卫·斯佩格尔在2017年的一次会议上说：“哈勃望远镜拍摄的照片是挂在墙上的一张漂亮海报，而第一张照片将覆盖你房子的整面墙。”陈述．WFIRST原计划于本世纪20年代中期发射，但由于特朗普政府提出削减NASA预算，整个项目都蒙上了阴影。这个问题仍然掌握在国会和许多天文学家手中警告说取消WFIRST将是一个错误．

美国天文学会执行官凯文·马维尔（Kevin B.Marvel）在一份声明中说：“WFIRST的取消将开创一个危险的先例，并严重削弱一个十年调查过程，该过程在半个世纪以来为一个世界领先的计划确立了集体科学优先事项。”。“这样的举动还将牺牲美国在天基暗能量、系外行星和勘测天体物理学方面的领导地位。我们不能允许天文学领域受到如此严重的破坏，其影响将持续一代人以上。”

8.五百米孔径球形望远镜（中国）

中国最近开放了一个巨型射电望远镜500米口径球面望远镜(FAST)项目，位于贵州省。FAST的反射镜直径大约有30个足球场那么大，几乎是它的表亲，波多黎各的阿雷西博天文台的两倍大。虽然FAST和Arecibo都是大型射电望远镜，但FAST可以将其4,450个反射镜转向不同的方向，以便更好地研究恒星。相反，阿雷西博的反射器是固定在它们的位置上的，依赖于一个悬挂的接收器。这架耗资1.8亿美元的望远镜将寻找引力波、脉冲星，当然还有外星生命的迹象。

然而，速度并不毫无争议。中国政府转移了9000名居住在望远镜周围3英里范围内的居民．居民约为1,800美元，以帮助他们寻找新房。据政府官员称，该举措的目标是“为望远镜进行操作”创造一个声音电磁波环境“。

中国科学院在2018年1月宣布，中国最近还批准了另一个更大的射电望远镜。它计划于2023年开放。

9.额外项目(智利)

法国的三架望远镜可能比这个名单上的一些巨型望远镜要小，但是法国的新望远镜额外的(“凌日系外行星及其大气”)项目在寻找宜居行星方面仍有很大的意义。它使用三个位于智利ESO拉西拉天文台的0.6米望远镜来定期监测红矮星。他们收集来自一颗目标星和四颗对比星的光，然后将光通过光纤送入近红外摄谱仪。

根据ESO，这是一种新的方法，并有助于纠正地球大气的破坏性影响，以及仪器或探测器的错误。望远镜旨在揭示一个明星的亮度较小，这是一个可能的迹象，即星是由行星轨道的轨道。它们专注于特定类型的小，明亮的明星，称为M矮人，这在银河系中很常见。M矮人系统也预计将成为地球大小的行星，ESO笔记的好栖息地，因此是寻找潜在居住世界的好地方。

除了搜索外，望远镜还可以研究他们发现的任何系外行星的性质，提供它们的大气层或表面的详细情况。研究小组成员何塞·曼努埃尔·阿尔梅纳拉（Jose Manuel Almenara）在一份声明中说：“通过额外的研究，我们还可以解决一些有关银河系行星的基本问题。”陈述．“我们希望探索这些行星有多普遍，多行星系统的行为，以及导致它们形成的环境类型。”