欧洲极大望远镜
作者：史晨     时间：2025-10-29

2025年5月，位于智利阿塔卡马沙漠海拔3046米处的欧洲极大望远镜为穹顶安装了巨型滑门。这标志着这台建造中的红外和可见光天文望远镜的穹顶结构已基本完成封顶，并有望于2029年正式启用。

欧洲极大望远镜的科技含量

来自欧洲的极大望远镜（ELT）建造于智利。智利的阿塔卡马沙漠常年干燥、空气洁净、气候稳定、光污染影响小，特别适合天文观测。世界知名的天文机构——欧洲南方天文台（ESO）跟智利达成合作，并决定在其阿塔卡马沙漠建造ELT。当前，ELT建造已持续12年以上，预算达13亿欧元，预计至少可使用30年。

ELT为光学望远镜，主镜口径为39米（原计划主镜为100米口径，但因技术难度和耗资过大而改为39米口径），穹顶高为80米。不少读者熟知的我国贵州的球面射电望远镜（FAST）为500米口径。

宇宙天体会发射多种不同的电磁波，并可通过不同的科技去检测。科学家需要通过多种方式互补才能全面探测宇宙。ELT可以细致地观测和分析天体，而FAST能用于扫描宇宙中物质分布、检测脉冲星、聆听宇宙的无线电信号等，可谓各有所长。

作为两种不同性能的望远镜，光学望远镜和射电望远镜的区别在于：光学望远镜是观测可见光以及红外线、紫外线的，而射电望远镜是用来接收无线电包括微波信号的。

射电望远镜工作频段低，能检测比较冷暗的天体和星际物质，穿透力更强；但是，同口径下角分辨率要比光学望远镜低很多。因此，FAST虽然有500米口径，可角分辨率只有2.9角分左右；而39米口径的ELT的理论角分辨率达5毫角秒，也就是说ELT比FAST清晰34800倍，比哈勃空间望远镜（HST）清晰20倍（哈勃空间望远镜理论角分辨率近0.05角秒，实际上，受光学加工、装调误差等因素影响，实际空间分辨率约为0.1角秒）。

ELT的集光面积达978平方米（相当于4座网球场），比人眼灵敏1亿倍，比人类最早用来观测天体的伽利略望远镜强800万倍。ELT由5面不同的反射镜构成，由于过于巨大而被分成798面子镜拼合制造，总共使用了40吨微晶玻璃。子镜的对齐精度达几十纳米，是人类发丝粗细的万分之一。ELT的主体结构装上所有镜片和仪器后更达到了4600吨，相当于8架A380巨型喷气式客机，其还对精确度、稳定性要求极高，从而抵御温度变化以及风、地质活动等干扰。ELT拥有巨大的穹顶，人们从入口通过内部通道走到顶点一般大约需要30分钟。

欧洲极大望远镜的装备及其用途

ELT目前计划配备六大仪器，分两个阶段装配，它们分别是：缩写简称为HARMONI新型积分视场可见光与红外线光谱仪，能以前所未有的精度解析并测量天体的光谱，以揭示其背后的奥秘。缩写简称为MICADO的先进高分辨率近红外相机，观测效果比韦伯空间望远镜更清晰更灵敏。缩写简称为MORFEO的自适应光学矫正仪，虽然不是直接观测的仪器，但特别重要，它能用激光探测地球大气造成的干扰，并用可变形镜面予以实时纠正补偿，使得观测清晰度大大提高，且不亚于大气层外的空间望远镜。缩写简称为METIS的中红外成像和光谱仪，由两个独立的封装在低温制冷箱里的仪器组成，非常适合用来研究太阳系内外各种天体从行星的形成到恒星的演化过程。缩写简称为ANDES的广谱高分辨率光谱仪，它特别擅长分析遥远天体上的化学成分，诸如太阳系外行星上的生命化学迹象、寻找宇宙第一代恒星以及精确测量宇宙膨胀情况。缩写简称为MOSAIC的多目标光谱仪，它最多可同时测量近200个天体的光谱，特别适合用于扫描盘点遥远的早期宇宙中的物质和天体，以便科学家研究宇宙的演化发展、银河系如何诞生等过程。据悉，后续ELT还会更新加装更多其他科学仪器。

ELT的主要科学用途包括：用于研究宇宙学（暗物质、暗能量）、星系形成与演化、恒星形成及演化、系外行星、太阳系天体以及黑洞等。

观测太阳系的任务包括：研究小行星、彗星、矮行星等太阳系小天体，去探测它们的各种特性以描述它们的起源和性质并完善太阳系形成的细节，其或许有助于未来人类对之进一步探索和开发利用。拍摄和分析其他天体的天然卫星，特别是可能存在生命的木卫二、土卫二、土卫六等。ELT还能观测研究其他行星的大气层，从热门的火星到遥远的巨行星，能够利用其了解行星上面的气象情况和大气成分变化等，对于目前暂时未驻留航天探测器环绕的土星和天王星、海王星的研究至关重要。此外，还有其他广泛的观测，比如将ELT用来拍摄火星，其清晰度最高可达1.35千米/像素。

太阳系外行星方面，ELT可用前所未有的精度寻找太阳系外类似地球的岩石行星并且直接成像以精确测量分析从大气到地表的光谱。这将有助于人类发现宜居的第二地球，并且检测上面的环境情况和可能存在的生命的特征。此外，ELT还可用来观测年轻恒星周围孕育行星的原行星盘，研究行星以及生命的起源。

对其他恒星的观测研究也是天文望远镜的重要用途。其使命包括：研究恒星及其附属的行星的形成，以及恒星随后的演化过程，例如膨胀、氦闪、超新星爆发等整个过程以及后果。

观测研究黑洞也是ELT的科学热点，包括研究银河系中心的超大质量黑洞、寻找球状星团里中等质量黑洞、探索研究河外星系的黑洞等。

观测遥远的河外星系也是ELT的主要科学任务之一。其重点包括观测河外星系，了解它们如何形成和演化，寻找宇宙最早形成的星系、观测星系之间稀薄的星际介质有助于研究星系形成和分布等问题。

研究暗物质、暗能量的宇宙学属于科技前沿，ELT同样也擅长观测研究这一领域。通过光谱仪高精度测量遥远天体的红移量，能帮助科学家更准确地了解宇宙膨胀的情况，从而研究驱动宇宙膨胀的暗能量线索。ELT还能通过观测遥远星系中可见天体物质的数量以及精确测量其运动情况等来研究暗物质的情况，从而掌握遥远星系中暗物质的比例和暗物质晕的造型。

未来ELT在长期的观测中可能会有各种意想不到的发现，诸如新类型的天体、新的物理现象等。它获得的科学成果或许会给我们带来新的应用原理，甚至令人类改写以往的教科书。总之，未来ELT拍摄的空前精美的宇宙奇景将有助于科学家们进一步探索宇宙的奥秘，有助于他们不断造福人类。