液体镜面望远镜，开始张望宇宙

　　一架独特的带有液体镜面的望远镜，终于对宇宙睁开了它的眼睛。这一创新设计为在月球上建造同类望远镜铺平了道路。

　　在印度北部北阿坎德邦境内的喜马拉雅山麓，矗立着一座建筑。这座建筑没有屋顶，里面仰面躺着一口直径4米长的抛物形“大锅”，直直地对准天顶。对天文略有所知的人一眼就能认出，这是一架天文望远镜，抛物面是用来聚焦光线的。但是，倘若他们凑到“锅沿”看一看，定会大吃一惊。他们会看到“锅底”盛着亮闪闪的液体——水银。到了夜里，当装置开始工作的时候，他们还会看到，整个“锅”转动起来，越转越快，最后稳定在一个转速。“锅底”的水银也随着转动慢慢爬上“锅壁”，直至覆盖了整个抛物形的“锅面”。

　　你好，欢迎来参观国际液态镜望远镜(ILMT)!液体镜面望远镜是一种独特的望远镜，其镜面覆盖着液体。它利用反射性极好的液体来收集天空中的光线，ILMT是目前同类天文望远镜中面积最大的一个。

　　那么，为什么要制造这么奇怪的天文望远镜呢?它又是如何工作的?

　传统固体镜面望远镜的缺点

　　我们知道，一个遥远天体发出的光线，能到达地球的，基本上可以视为平行光，因为假如它们不足够平行的话，从如此遥远的距离出发，早就发散开了，不可能刚好都能抵达地球上。望远镜的作用就是尽可能多地把这些光线收集起来，收集越多，图像就越清晰。

　　那么，望远镜是怎么收集光线的呢?最常见的办法是做一个抛物形的镜面。我们从解析几何中知道，所有照射到抛物面上的平行光，经反射后，都将聚焦于一点。所以，一架功能强大的望远镜，为了尽可能多地收集光线，镜面要做得尽可能大，尽可能光滑。

　　传统的固体镜面望远镜一般用镀金属的玻璃做镜面。但工艺上面临以下两个难题：首先，当镜面很大时，不得不分解成很多块，每块单独制造，最后组装成一个整体。这对组装的精度要求非常高。其次，镜子的表面必须打磨得异常光滑，凹凸不平的程度需要降到光波长的几分之一。这对打磨的工艺也提出了非常高的要求。

　　所以，一般来说，制造一架大型固体镜面望远镜，成本是非常高昂的，而液体镜面望远镜可以极大地降低成本。

　　液体镜面望远镜是如何工作的

　　液体镜面望远镜的概念出奇的简单。盛一桶水，当你让它沿着一根垂直的轴转动起来，你会看到中心会凹陷下去，边沿会涌上来。学过物理的人会知道，当水桶均速转动时，水的凹面可以形成一个理想的抛物面。所以，只要我们用一种反射性能良好的液体，并通过一个非常精确的控制系统来旋转它，它就能将光线聚焦，作为一架望远镜使。

　　这样的望远镜可以克服固体镜面望远镜的主要缺点。借助液体的流动性，表面的任何凹凸都能自动得到修复。原则上，液体盛在任何形状的容器里，只要匀速转动，都能形成抛物形的表面，所以这样的望远镜对容器的形状不敏感。

　　在实践中，一般用反射性极好的液态金属水银作为液体(也可以选用低熔点的镓合金)，而为了减少水银的用量，会把镜面尽可能制成抛物面，但因为对抛物面的要求不高，所以液体镜面望远镜的制造成本只及传统光学望远镜的1%。譬如，直径4米的ILMT，造价约200万美元，而它旁边一架直径3.6米的传统光学望远镜，造价为1700万美元。

　　不过，普通望远镜可以指向不同的方向观测，而液体镜面望远镜则不同，它只能观测头顶上的那片天空(当然，由于地球的公转和自转，这片天区的天象一年中也在缓慢变化)，天文学家称之为“天顶”。这是液体镜面望远镜的一个严重缺陷，因为没有办法瞄准特定的天体。差堪安慰的是，天顶是入射光线穿过地球大气层最薄的地方，透明度最好，所以也是望远镜成像质量最好的。ILMT除了面积最大，另一个优势是，它紧挨着印度最大的光学望远镜。如果天文学家通过ILMT发现了一些有趣的东西，他们就可以用另一架望远镜进行跟踪。

　　为了确保液体镜面绝对光滑，液体镜面望远镜需要在无风无雨的环境下工作，因为风雨会把液体镜面弄皱，影响成像质量。所以ILMT是建在用高墙围起来的室内的，只有屋顶敞开;而且，到了印度的季风季节，即每年的7至10月份，还会停下来休息。

　　把液体镜面望远镜建到月球上

　　自ILMT投入使用以来，迄今为止观测的都是已知的天体。天文学家当然希望它能发现一些全新的东西。但要做到这一点，它还有很多事情要做。如果它被证明是成功的，世界其他地方将会兴建更大的同类望远镜。

　　许多人希望液体镜面望远镜未来能出现在更远的地方。美国航空航天局正在进行实验，看看液体是否可以用来制作太空望远镜的镜头。传统的太空望远镜镜头是用玻璃打磨成的，这也要求很高的工艺。在没有重力的太空，任何一团液体最终都会形成一个完美的球形，这可以用来制作一个巨大的镜头。在模拟的微重力环境中测试时，液体透镜已被证明比玻璃透镜更好，而且制作简单。当然，这样的望远镜严格来说应该叫“液体镜头望远镜”，其原理也跟液体镜面望远镜已经大不相同。

　　天文学家最终的梦想是在月球上建造一个巨大的液体镜面望远镜，以探测宇宙中的第一代恒星。第一代恒星被认为是大爆炸后不久形成的。因为宇宙膨胀，它们距离我们已经非常遥远，光线非常微弱，甚至前不久升空的詹姆斯·韦伯太空望远镜也不太可能看到它们。要观测它们，需要一架镜面直径100米以上的太空望远镜。用传统办法制造，这实际上是不可行的，除非把它做成液体镜面望远镜，并建在月球上。

　　不过，月球上的液体镜面望远镜不会由水银制成，因为这种金属密度太大，无法在月球表面正常工作。一种选择是离子液体，另一种选择是一种液体形式的盐。这两种液体都具有反射性能好，密度小的优点。届时，该望远镜将建在月球两极附近的一个火山口中，它将把数据发送到月球轨道上的卫星。这样一个庞大的项目可能需要几十年的时间才能实现。ILMT的建成是朝着实现这一梦想的方向迈出的一大步。