2021年10月6日
有史以来最大的自适应镜，M4反射镜为ESO即将推出的超大型望远镜(ELT)，在它的发展中达到了一个重要的里程碑：构成镜子的所有六个花瓣形状的片段现在都完成了。
M4是望远镜光程中的第四面镜子，它能快速、精确地改变形状，是ELT的关键部分。自适应光学系统。来自宇宙物体的光线被我们星球的大气层扭曲，产生模糊的图像。为了纠正这些失真，ELT将使用先进的自适应光学硬件和软件，其中一些是专门为望远镜开发的。这包括强大的激光，当没有足够明亮的恒星靠近所关注的物体时，产生人造参考恒星，以测量大气畸变，以及测量这些畸变的快速和精确的传感相机，然后将测量结果传递给速度极快的实时计算机，这些计算机可以计算出适用于m4的必要的形状校正。除了完成M4花瓣，这些系统最近也实现了关键的里程碑。
由于其自适应光学系统，ESO的ELT将提供比目前和未来太空望远镜拍摄的图像更清晰的图像，如美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜和詹姆斯韦伯太空望远镜。
M4自适应镜的最后花瓣
直径2.4米，M4是最大的变形镜它是世界上最大的可见光和红外望远镜中最具挑战性和最令人兴奋的部件之一。它由六个超薄的部分组成，最后两个部分现在已经完成。
M4的六个花瓣是由德国Schott公司生产的一种特殊的玻璃陶瓷材料Zerodur(Zerodur)制成的。法国公司SafranReosc于2017年开始抛光M4花瓣，将每片35毫米薄片的zerodur c变成一个厚度小于2毫米的灵活部分。所有的花瓣都经过了ESO工程师的检查，然后才被送到意大利AdOptica公司，几个月前，AdOptica公司收到了最后一片花瓣。
在最后的生产阶段，AdOptica在镜子的背面涂上了一层涂层，并放置横向支撑，将花瓣与M4机械结构连接起来。此外，两家公司的技术人员还在镜子的背面粘贴了5000多块磁铁，这也起到了一定的作用。在变形中M4的柔性片段，每秒调整1000次，精确到50纳米–和最小的病毒一样小。
现在，Safran Reosc正致力于生产一套相同的花瓣，使花瓣总数达到12片。这些花瓣将作为备件，在使用了几年后需要重拾时，将与原来的六片花瓣交换，从而尽量减少对望远镜观测时间的干扰。
M4参考体进展
因为M4花瓣非常薄，需要变形到难以置信的精确程度，所以它们需要一个非常稳定的结构来支撑它们：一个带有磁铁的参考体，它支持镜子并调整它的形状。这一参考结构是由法国Mersen公司生产的，这是一种可获得的最坚硬的轻质材料之一，由比利时公司Amos进行抛光，该公司正处于这一过程的最后阶段。
使参考体达到其最终形状是极具挑战性的。Amos的目标是使结构平坦到5微米的精度，这是由于其表面有许多孔来适应M4执行器而造成的。
一旦参考体完成并交付，adoptica就可以开始冗长的完整集成过程。M4单元所述结构包括反射镜、其参考体以及所有支撑和连接元件。AdOptica预计将在2022年最后一个季度对完全集成的M4反射镜进行第一次测试。
导星激光接收
ELT的自适应光学系统中最明显的组成部分之一将是它的“激光引导恒星系统”，该系统由6台激光器组成，在高层大气中产生人工导星。为了测量地球大气层造成的扭曲，ELT的自适应光学系统需要接近研究对象的明亮恒星。由于这些恒星的位置并不总是很方便，所以ELT的激光系统将允许天文学家在天空中任何需要的地方，通过激发位于大气中约90公里高空的钠原子，创造出人造恒星。
ESO ELT的第一个激光源由德国TOPTICA项目于2021年5月完成，并交付给ESO，目前已完成验收测试。
感光相机和超快计算机的进展
ESO的ELT自适应光学系统的另一个重要组成部分是所谓的波前传感相机，它通过感知来自导星的光作为望远镜的“眼睛”。ESO的ELT将配备三种互补类型的波前传感相机，每一种都配有不同的图像传感器或探测器，望远镜本身和科学仪器都将使用这些传感器或探测器。
这些摄像机被认为是ELT自适应光学功能的关键，因此ESO已经决定在内部完成大部分工作。两种类型的相机，叫做Alice和Lisa，是在ESO设计的，而第三款相机，Freda，是一款由法国公司First Light Imaging生产的商用相机(C-红色)的改编品，并由ESO工程师修改成ELT标准。此外，ESO还与国际公司Teledyne合作开发了LISA探测器，该探测器将于今年年底投入生产。所有三个摄像机的设计和原型制作活动应于明年完成。
ELT上的特殊计算机，称为自适应光学实时计算机，然后将使用来自相机的信号来计算像m4这样的反射镜需要如何变形，以纠正地球大气中的湍流所造成的扭曲。ESO公司开发的一台原型计算机最近显示，它可以从摄像机传感器接收数据，并将其传送到在几百微秒内使镜子变形的执行器。
虽然我们还需要几年的时间才能看到ELT复杂的自适应光学系统的完成，但最近的这些进展表明，我们正在朝着2027年科学第一束灯。一旦投入运行，ESO的ELT将极大地改变我们对宇宙的了解，并使我们重新思考我们在宇宙中的位置。
来源：关注最新科学
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