位于西班牙拉帕尔马岛的加那利大望远镜(GTC)即将迎来一项革命性升级。这座拥有34米直径和26米高度穹顶的巨型金属建筑,每晚将向漆黑的夜空发射一束高强度激光。其目的并非科幻电影中的毁灭武器,而是为了在90公里高空的中间层制造“人造恒星”,以此校准设备,大幅提升观测宇宙的清晰度。
GTC主任罗曼诺·科拉迪(Romano Corradi)在控制室透露,一旦自适应光学系统全面部署,该望远镜观测某些天体的锐利度将超越著名的詹姆斯·韦伯空间望远镜。这一系统通过实时微调望远镜镜面形状,抵消大气湍流带来的干扰。当缺乏明亮的自然恒星作为参考时,系统便依赖这束激光生成的“人造星”进行校准。
大气湍流如同透过泳池底部看物体,会扭曲光线,导致图像模糊。尽管拉帕尔马岛拥有全球最纯净的夜空之一,但大气扰动依然限制了GTC巨大的10米主镜的分辨率。天文学家弗朗西斯科·桑切斯将其比作凝视炎热公路时看到的扭曲景象,光线穿过舞动的气泡导致路径偏折。对于GTC这样体量的望远镜,这种效应尤为显著,必须通过技术手段消除。
负责仪器安装的马尔科斯·雷耶斯(Marcos Reyes)解释道,自适应光学技术通过每秒测量上千次光线变形,并向可变形镜面发送指令,实时补偿大气扰动,从而恢复波前的平整度,使图像重获清晰。该系统自2023年安装在纳斯米斯B平台以来,经过测试,预计将于今年年底向科学界开放。
然而,夜空并非处处都有明亮的恒星可供校准。为了解决这一问题,GTC将发射一束功率为20瓦、波长为橙色的钠激光。这束激光经过放大后形成直径约30厘米的光束,穿透大气层到达中间层。该区域富含来自流星体分解的钠原子,激光激发这些原子后,会形成一颗直径1至2米、视星等8至9等的人造恒星,成为望远镜完美的校准参照点。
这套激光发射装置与自适应光学系统均由西班牙加那利天体物理研究所(IAC)的科学家完全自主研发。雷耶斯团队已在泰德峰和罗克德洛斯穆恰乔斯天文台进行了多次测试。该设备计划于2027年正式安装,并在2028年前完成科学仪器测试,随后投入常规科学观测。与智利或夏威夷的观测站不同,得益于拉帕尔马岛的“天空法”限制,GTC无需担心激光干扰航空交通。
对于中国天文行业而言,GTC的这一突破展示了地基望远镜通过技术创新(如自适应光学与激光导星)在特定领域超越空间望远镜的潜力,这为未来中国大型望远镜在成本可控的前提下实现高分辨率观测提供了极具价值的参考路径。
