TMT光学天文望远镜的建造在即引发了全球关注，大口径天文望远镜未来会在人类探索浩瀚宇宙的进程中，发挥无法替代的作用。

中国科学院国家天文台首席科学家王俊杰研究员告诉记者，光学天文望远镜口径的增大，是未来发展的趋势。

王俊杰特地给记者梳理了一下天文望远镜的发展历史：

1609年，伽利略制作的望远镜，口径只有4厘米多一点。他是用平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜。伽利略用这架望远镜指向天空，得到了一系列的重要发现，天文学从此进入了望远镜时代。

1611年，德国天文学家开普勒用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜，使放大倍数有了明显的提高。

伽利略和开普勒的望远镜都属于折射望远镜，存在着色散和色差，英国科学家牛顿对望远镜进行了改造，发明了牛顿反射式望远镜，望远镜由透镜和反射镜组成，天体的光线要受到折射和反射。这类望远镜具有光力强、视场大和能消除几种主要像差的优点。

此后天文望远镜技术突飞猛进，“到了十九世纪八十年代，国际上最大口径的望远镜，口径已经达到1.8米级。”美国在1948年制造出了直径达5米的天文望远镜，“这是当时世界上最大的望远镜。”

对于这台望远镜，王俊杰印象非常深刻，他还比较小的时候，通过书本了解到了这台天文望远镜，“当时觉得这个望远镜真大。”后来，苏联又造出了直径达6米的望远镜。

王俊杰说，上世纪九十年代以后，国际上一些主要国家开始大力发展10米级的天文望远镜，“目前，8到10米左右量级的望远镜有十几架。”如欧洲南方天文台（ESO）、美国凯克望远镜以及双子望远镜。

欧洲南方天文台的“甚大望远镜”，坐落于智利北部帕拉纳尔（Paranal）天文台，由4台口径8.2米的望远镜组成，这4台望远镜可以组成一个干涉阵，做两两干涉观测，也可以单独使用每一台望远镜。

美国凯克望远镜，它们的口径都是10米，这两台口径完全相同的望远镜都放置在夏威夷的莫纳克亚（MaunaKea）。

双子望远镜，是由两个口径8米的望远镜组成，一个位于夏威夷莫纳克亚山，一个位于智利拉希雷纳（La Serena）上。

王俊杰告诉记者，这个量级的望远镜还有日本的斯巴鲁望远镜（Subaru Telescope，亦称昴星望远镜），口径为8.2米；南非的SALT望远镜，其口径也达到了9米。“全世界制造8到10米量级的望远镜，是比较普遍的。”

多个巨眼项目同时在建

王俊杰告诉记者，现在能看到的天体越来越远，越来越弱，如果望远镜的口径越大，聚焦能力强，这样才能看到更遥远的天体，看到宇宙的更远处。

由于10米级的望远镜比较普遍，因此，美国、欧洲开始研发更大口径的天文望远镜，对于现阶段的技术而言，30米级是最好的选择。王俊杰介绍道，口径30米左右的天文望远镜，目前在建的项目，除了TMT，还有两个：GMT以及E-ELT。

TMT望远镜，直径达30米，其受光面积将是目前人类使用最大口径光学天文望远镜的9倍，空间分辨率则是哈勃空间望远镜的12倍，其强大的宇宙洞察能力必将引发天文学研究的飞跃发展。该望远镜根据观测目标和方法的不同，其探测深度将是当代望远镜的10到100倍，可以观测距离地球130亿光年的宇宙区域景象以及宇宙早期形成的星体和星系。

GMT望远镜，也称大麦哲伦望远镜，计划设立在智利拉斯卡姆帕纳斯地区（Cerro Las Campanas）的卡内基天文台。它由7个直径均为8.4米的大型子镜片组成，1个居中，另外6个则环绕在其周围。这种设计令这台望远镜的聚光能力相当于一面直径为25.6米的巨型望远镜。

E-ELT望远镜，其主镜直径达到39米，重5.5吨，它由欧洲南方天文台打造，该天文望远镜选择在智利阿塔卡马沙漠上的阿马索内斯山区。

不过，王俊杰告诉记者，建造这些大口径望远镜存在许多技术难关。

首先，如果该天文望远镜的镜面是抛物面，镜面越大，要想形成理想的抛物面，所需要的工艺水平要求就越高；镜面越大，其所需要的机械结构，比如电子控制、激光制导等要求也越高；口径越大，使用自适应单元的就越多等，这些都需要考虑。

另外，玻璃镜面越大，它的重量也越大，镜面向上或者向下移动，也会导致重力的变化，虽然肉眼看不出来，但它对光学观测也会有影响。“镜面越大，需要攻克的难题就越大。”

对于地面望远镜与太空望远镜的对比，王俊杰说，太空中因为没有大气，不管是宁静度还是透明度都比地面好，能看到更弱的星体。“同样是2米级的哈勃望远镜，比地面上2米级的望远镜，无论是分辨率还是看到星体的亮弱，都强很多。”不过，太空望远镜的劣势在于，要把这些望远镜放到太空，需要有较大运载能力的火箭，如果望远镜太重，达到几十吨、上百吨，火箭就不容易运上去，“这和火箭的运载能力有很大关系。”

建造巨眼选址内含玄机

王俊杰告诉记者，建造巨型望远镜，台址非常关键，“TMT项目为什么建在夏威夷，就是因为那里条件非常好，夏威夷莫纳克亚山海拔4000米，大气宁静度、透明度等各项指标都比较适合进行天文观测。”

据了解，夏威夷莫纳克亚山，不包括在建的TMT，目前已经有12座专业的天文望远镜。莫纳克亚山堪称独一无二的天文观测地点，天空几乎无云，而且夜间晴朗的比例也是世界最高的比例之一，独特地理位置使该地形成了宇宙间独有的天文平台。

而且，莫纳克亚山山顶被温带的海洋和缓坡包围，它能将高海拔地区因强风吹过所造成的气流减到最低；高海拔的环境具有特别干燥的条件，也非常适合次毫米波和红外线望远镜。另外，它与城市距离遥远，能够确保天空处于极度黑暗的状态，便于观测到位于可观测宇宙最边缘的微小星系。

除了北半球的夏威夷，南半球的智利也是天文观测的绝好位置，因此世界上很多好的望远镜都在智利。

仅智利北部的阿塔卡马沙漠，欧洲南方天文台就在此设立了3个星空观测设施。由于远离人口聚集的中心和其他有利的地理条件，在阿塔卡马周围的大部分地区，夜晚的天空不仅完全免除大气污染，并且是受到光污染最少的地区，因而使它成为天文观测的最佳地点之一。

比如该地区的帕拉纳尔山，海拔2632米，距离海岸线约12千米，气候干燥，没有灯光干扰，全年中晴夜数量多于340个，它也是欧洲南方天文台甚大望远镜的所在地。

王俊杰对此深有体会，智利虽然在海边，但是高原上非常干燥，到了夜晚，“如果不知道，闭着眼睛然后一睁眼，看到头顶上的星星，就像上了月球。”

王俊杰告诉记者，中国也在找一些好的台址，羊八井站就是在西藏建立的第一个专业天文台。“以此为基础，寻求国际合作，如果西藏还有更好的台址，在此建立大的望远镜，也不是不可能。”