19、大型望远镜蜂窝镜与分段镜技术解析

大型望远镜蜂窝镜与分段镜技术解析

1. 引言

在天文学领域，望远镜的性能对于观测宇宙起着至关重要的作用。其中，蜂窝镜和分段镜技术是现代大型望远镜发展的关键。蜂窝镜以其独特的结构和性能优势，成为许多大型望远镜的核心部件；而分段镜技术则为建造更大口径的望远镜提供了可能。

2. 蜂窝镜技术

2.1 大型望远镜采用蜂窝镜的情况

蜂窝镜由亚利桑那大学斯图尔德天文台镜实验室研发，其目的是实现以合理成本建造高性能大型望远镜。这种镜子具有高抗重力和抗风刚度，能快速响应环境温度变化，且单片镜可自动提供平滑波前。使用蜂窝镜的大型望远镜包括6.5米的MMT、两台6.5米的麦哲伦望远镜以及配备两台8.4米主镜的大型双筒望远镜（LBT）。未来，大型综合巡天望远镜（LSST）将使用8.4米蜂窝基底作为其组合主镜和三镜，巨型麦哲伦望远镜（GMT）将用七个8.4米蜂窝镜段组成25米主镜。

2.2 MMT的经验

最初的多镜望远镜（MMT）建于20世纪70年代末，使用六个1.8米直径的蜂窝结构卫星光学镜坯。1979年在霍普金斯山的早期观测中，该望远镜有时能提供出色的图像质量（<0.5角秒），这在当时的地面望远镜中是出乎意料的。伍尔夫很快意识到，轻质蜂窝主镜和轻质望远镜结构是减少局部穹顶视宁度（因空气湍流导致的图像模糊）的重要因素。蜂窝镜在大型望远镜中的概念可追溯到1928年的里奇，他早50年就认识到轻质光学元件的潜在性能提升。MMT的成功促使安吉尔和伍尔夫开始考虑利用轻质蜂窝镜的大型望远镜设计，并关注望远镜和外壳设计中的视宁度管理。

2.3 早期铸造实验

1980年秋天，安吉尔和希尔进行了一系列