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巨大望遠鏡恩仇錄 + 亞利桑那大學的 mirror Lab
2026-07-03 11:01:56 *
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作者 主題: 巨大望遠鏡恩仇錄 + 亞利桑那大學的 mirror Lab  (閱讀 20263 次)
peter
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文章: 53426



« 於: 2018-04-07 15:43:17 »

http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=2829

https://www.scitw.cc/posts/7866
巨型麥哲倫天文望遠鏡 GMT
30米望遠鏡 TMT
歐洲南方天文台(ESO)打造的「歐洲超大型望遠鏡」(E-ELT)


「巨型麥哲倫天文望遠鏡」(GMT)是由一組團體發起的計畫,包括美國卡內基科學研究院(Carnegie Institution for Science)
   =>  2025  開光
   http://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=21710.msg233527#msg233527
   7個直徑8.4公尺  合成約25M  
    https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B7%A8%E5%9E%8B%E9%BA%A6%E5%93%B2%E4%BC%A6%E6%9C%9B%E8%BF%9C%E9%95%9C

30米望遠鏡(TMT)由加州理工學院、加州大學和其他大學研製;  => 2027 ?
   http://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=35&topic=20330.15
   https://zh.wikipedia.org/wiki/30%E7%B1%B3%E6%9C%9B%E8%BF%9C%E9%95%9C
   492塊六邊形鏡面拼接所組成的分割式主鏡,30公尺/98英尺的主鏡直徑僅次於E-ELT的42公尺

歐洲南方天文台(ESO)打造的「歐洲超大型望遠鏡」(E-ELT)=> 2027 年開始觀測
  https://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=22204.0
  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AC%A7%E6%B4%B2%E6%9E%81%E5%A4%A7%E6%9C%9B%E8%BF%9C%E9%95%9C
  其主鏡直徑為39.3米,由798個六角形小鏡片拼接而成

英文可以看  science american 2015 Dec

或 中文

https://read01.com/zh-tw/NnMPg.html

好像有版權
就自己上網看內容吧

原來還有這原因所以 GMT 是大鏡片, TMT 是一堆 1m多鏡合併
 





* eso1617z.jpg (201.93 KB, 1280x905 - 已被閱讀 553 次.)
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« 回覆文章 #1 於: 2018-04-07 16:14:26 »

https://www.zhihu.com/question/26530352

VLT 8.2m
Subaru 8.3m
LBT单镜面是8.4m
LSST  8.36m
GMT  8.4m

全世界只有亚利桑那大学的MirrorLab(镜面实验室)能够铸造这么大的单一镜面

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« 回覆文章 #2 於: 2018-04-07 16:19:25 »

Large Optics Fabrication and Testing at the College of Optical Sciences

UA College of Optical Science  

UA的College of Optical Sciences全称是University of Arizona的College of Optical Sciences
即亚利桑那大学光学学院,   Steward Observatory Mirror Laboratory
GPS   32.228729, -110.947728
 
https://read01.com/zh-tw/gdQ4BN.html#.Ydpwdll-Wcw

 Mirror Laboratory
 



世界三大光學中心
The University of Arizona  亞利桑那大學
University of Rochester  羅徹斯特大學
University of Central Florida  中央佛羅里達大學

http://liumei001.com/article/227.html



* 圖片 14.jpg (166.93 KB, 460x429 - 已被閱讀 617 次.)

* 圖片 15.jpg (493.79 KB, 1320x671 - 已被閱讀 575 次.)
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« 回覆文章 #3 於: 2019-08-02 23:12:51 »

GMT 
http://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=21710.0


E ELT 

http://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=59&topic=13962.0

TMT
http://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=20330.15
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« 回覆文章 #4 於: 2021-12-27 20:22:55 »

單一鏡片直徑八 公尺的限制竟是因為道路運送限制

=> 八卦說
  大帥說是老外提到
 真假就不知道




« 最後編輯時間: 2022-01-09 13:18:31 由 peter » 已記錄

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« 回覆文章 #5 於: 2021-12-27 20:43:48 »

https://www.reddit.com/r/askscience/comments/69z8rx/what_is_it_exactly_that_limits_the_size_of/ 
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« 回覆文章 #6 於: 2022-04-15 20:19:57 »

https://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=19957.0

https://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=59&topic=34566.0


https://cfao.ucolick.org/ao/why.php




https://www.quora.com/How-do-ground-based-telescopes-with-adaptive-optics-compare-to-the-Hubble-Space-Telescope
Very Large Telescope

https://elt.eso.org/public/france/images/elt-res-comp-ngc3603/?lang

https://m.facebook.com/astrofizike/photos/comparing-resolution-of-3-telescopes-hubble-jwst-and-elt-vlt-elt-telescope-hubbl/10158140442159646/?locale2=hi_IN



* 圖片 1.jpg (72.21 KB, 730x298 - 已被閱讀 335 次.)

* 圖片 2.jpg (141.78 KB, 604x447 - 已被閱讀 440 次.)

* 圖片 3.jpg (69.78 KB, 914x531 - 已被閱讀 348 次.)

* 圖片 4.jpg (160.23 KB, 582x554 - 已被閱讀 414 次.)
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« 回覆文章 #7 於: 2022-04-15 20:28:07 »

https://www.reddit.com/r/space/comments/4qafv9/the_upcoming_eelt_which_will_be_the_worlds/



* 圖片 5.jpg (54.7 KB, 814x744 - 已被閱讀 315 次.)
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« 回覆文章 #8 於: 2022-11-18 09:07:25 »

解析度  

HST 望遠鏡的極限解析度    0.04    ~ 0.013 arc seconds
WEBB  0.31 ~0.063  arc-seconds
VLT-I   四台合起來  angular resolution of about 0.002 arcsecond
KECK  在分開操作時為0.04至0.4 弧秒
roman   0.11
GMT    巨型麥哲倫望遠鏡GMT Giant Magellan Telescope  解析度將是哈伯太空望遠鏡的10倍  0.01 arcsecond
TMT 30m望遠鏡     8 arc milliseconds (1 micrometer in wavelength)
歐洲極大望遠鏡 (E-ELT)  Extremely Large Telescope 簡寫ELT    0.001-0.6 角秒  or 0.005 arcsecond
 

如果想在地球上看月球上一個大小1米的物體,則需要大約0.0005角秒。

原文網址:https://kknews.cc/science/abvgl6v.html



* HRJ_Infographic_Final2_HalfSize.jpg (229.4 KB, 1092x1600 - 已被閱讀 386 次.)
« 最後編輯時間: 2022-11-18 09:20:28 由 peter » 已記錄

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« 回覆文章 #9 於: 2025-07-12 13:05:39 »

單鏡片 望遠鏡
特徵   說明
鏡面結構   使用單一整塊鏡片製作主鏡。
光學精度高   沒有鏡面拼接縫隙,光學誤差較小。
製作困難度   隨著尺寸增加,製作、運輸與支撐難度大幅上升。
維修成本高   鏡面一體,任何損壞可能導致整面鏡片報廢。
常見尺寸限制   通常不超過8公尺直徑(超過時技術與成本限制會大幅增加)

分段式望遠鏡(segmented telescope)
優點項目   說明
可建造超大口徑望遠鏡   單體鏡面製作與運輸存在尺寸上限,分段鏡可突破10米以上,例如:TMT(30米)、ELT(39米)。
鏡面製作與維護更靈活   每個鏡段可單獨加工、拋光、更換,不必整片重製。
降低製造與運輸難度與成本   小鏡片容易在工廠內精密加工,便於運輸到望遠鏡現場。
結構輕巧   分段鏡結構可用更輕的材料,減少支撐架構負擔。
主動光學技術支援   可利用感測器與致動器動態調整鏡片位置與形狀,以維持波前品質。

❌ 缺點
缺點項目   說明
拼接對準困難   所有鏡段需奈米級精度對準,任何誤差會影響整體成像品質。
光學誤差與干涉問題   鏡片間的接縫可能產生繞射或散射光,降低成像對比。
維護與校準複雜   需長期使用主動/自動光學系統維持鏡面對準與曲率。
控制系統成本高   鏡段對準與校正仰賴高階感測器與致動系統,技術門檻與花費皆高。


* 005.jpg (108.94 KB, 1373x496 - 已被閱讀 254 次.)

* 006.jpg (126.91 KB, 1469x463 - 已被閱讀 246 次.)
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« 回覆文章 #10 於: 2025-07-14 15:24:44 »

1. ELT,39 m - ESO 打造目前已完成大約 60% 的建設進度
鏡片封裝盒已開始安裝,望遠鏡本體結構(直徑 39 m)與保護圓頂的鋼骨架已完工,鋁製保溫外殼正在覆蓋中 。
最新官方宣布:試拍(telescope first light)預計在 2029 年 3 月,而正式科學觀測(scientific first light)則是 2030 年 12 月

2. 巨型麥哲倫望遠鏡(GMT,25.4 m)  40% 
多片 8.4 m 鏡板中的至少一片已於鏡實驗室(Arizona)安裝在支撐原型機構上,進入約六個月精密光學測試階段
 2025 年 6 月已獲得美國國家科學基金會(NSF)批准進入最終設計階段(Final Design Phase),這是獲得聯邦建造經費的關鍵
Enclosure(望遠鏡屋)設計已完成,正準備於智利現場施工;整體進度約 40%,預計於 2030 年代初完工啟用 。

3.  三十米望遠鏡(TMT,30 m)  選址爭議中
相比之下進度較慢:受到原住民抗議與選址爭議(例如在夏威夷)影響,預計仍需「再花好幾年」才能開工 。
尚未完成鏡片澆鑄或支撐結構設置,因此首光時間肯定比 GMT 與 ELT 更晚

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« 回覆文章 #11 於: 今天 08:54:56 »

https://www.tmt.org/download/MediaFile/677/original

 


1. ELT(European Extremely Large Telescope,原稱 E-ELT)

目前 ELT 是三者中進度最快。 主鏡口徑 39.3 公尺  798 塊六角形鏡片 建築主體已大幅完成
巨型圓頂、望遠鏡結構與多項儀器同步建造中  自適應光學系統(Adaptive Optics)是其核心能力

目前 ESO 的目標仍是:  約 2029 年 First Light  之後再陸續安裝更多科學儀器。

2. GMT(Giant Magellan Telescope)
GMT 的特色與另外兩座不同:  
七面 8.4 公尺大型單體鏡  等效口徑 25.4 公尺  集光能力相當於約 22 公尺以上的完整主鏡

目前進度包括:
七面主鏡已完成大部分製造,最後幾面持續加工。 智利 Las Campanas 工地持續建設。
美國國家科學基金會(NSF)已讓 GMT 進入 Final Design Phase,代表工程進入更成熟階段。

若建設順利:  2030~2031 年左右開始科學觀測。

3. TMT(Thirty Meter Telescope) TMT 是三者中最不確定的一個。
技術方面: 492 塊六角形主鏡 ,自適應光學技術成熟, 儀器與鏡片持續研發與製造
但最大的問題不是技術,而是:夏威夷毛納基山(Mauna Kea)選址爭議  原住民文化與土地使用問題
美國 NSF 資金支持方向改變 : 2025 年,美國 NSF 決定優先支持 GMT,使得 TMT 的美國公共資金前景更加不明朗。TMT 聯盟表示仍將繼續推動計畫,但施工時程尚未確定 與太空望遠鏡的互補

未來 2030 年代,天文學家預期會形成「天地協同」觀測模式:

ELT/GMT/TMT:提供極高解析度、光譜分析、系外行星大氣研究與遙遠星系觀測。
羅曼太空望遠鏡(Roman):負責大範圍巡天、暗能量研究與微重力透鏡系外行星搜尋。
Habitable Worlds Observatory(HWO,規劃中):預計於 2040 年代接棒,專注直接拍攝類地系外行星並搜尋生命跡象。

整體而言,ELT 是目前最接近完成的超大型地面望遠鏡;GMT 穩定推進並已獲得重要資金與設計支持;而 TMT 雖然技術準備充分,但建設進度仍主要受場址與政策因素限制。


* 009.jpg (49.44 KB, 747x216 - 已被閱讀 3 次.)

* 008.jpg (112.05 KB, 899x261 - 已被閱讀 3 次.)

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« 最後編輯時間: 今天 09:08:36 由 peter » 已記錄

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« 回覆文章 #12 於: 今天 09:02:00 »

第一場:單體大鏡 vs 分割鏡(1980–1990 年代)
最早的爭論是: 到底應該繼續做更大的整塊主鏡,還是改用很多小鏡片拼成一面大鏡?

傳統派:大型單體鏡
代表: Very Large Telescope(8.2 公尺) , Subaru Telescope(8.2 公尺), Gemini Observatory(8.1 公尺)

理念:
一整塊鏡子光學品質最好。控制較簡單。不需上百個主動控制器。

但問題是:超過 8~10 公尺後,鏡子重量會急劇增加,製造與運輸幾乎不可行。

創新派:分割鏡(Segmented Mirror)  代表人物是 Jerry Nelson。
他提出: 「不要做一塊 30 公尺鏡子,而是做很多塊。」
成果就是:  W. M. Keck Observatory
36 塊六角鏡 , 每片都能主動控制 ,
當時很多光學專家認為:「這根本不可能成功。」
但最後 Keck 非常成功,也奠定了今天 ELT、TMT、LUVOIR 等大型分割鏡設計的基礎。

第二場:GMT vs TMT vs ELT
2000 年代開始,世界各大天文機構幾乎同時提出自己的超大型望遠鏡。

GMT 陣營 :由美國多所大學主導。理念: 「不用很多小鏡片,而是幾片超大的 8.4 公尺鏡。」
因此:  7 片 × 8.4 公尺 光學路徑較少    每片都是世界最大的單體鏡之一

TMT 陣營 : 理念完全相反:492 塊小鏡片 , 每片約 1.44 公尺 容易大量製造 , 維修可逐片更換
所以 GMT 和 TMT 一直互相比較:

GMT 認為: 小鏡片太多。控制系統過於複雜。
TMT 則認為: 七塊超大鏡子太難做。一旦一片損壞,影響很大。
兩派在學術會議上經常就技術優劣展開辯論。

歐洲 ESO 的 ELT    European Southern Observatory 最後提出: 「兩邊都不用。」
直接做到:  39.3 公尺  798 塊鏡片 , 口徑遠大於 GMT 與 TMT。

不少人形容:ELT 幾乎把前兩者都「升級」了。

第三場:經費競爭
真正的「恩怨」其實更多來自預算。

美國國家科學基金會(NSF)不可能同時投入足夠資金支持 GMT 與 TMT。 因此多年來一直有:  哪一座優先? 哪一座代表美國? 哪一座先完成  近年 NSF 優先支持 GMT,也使 TMT 面臨更大的資金壓力。

第四場:夏威夷選址爭議
這是 TMT 最大的挑戰。 原定建於 Mauna Kea,但當地部分原住民認為:山峰具有神聖文化意義。 已有許多望遠鏡。 不應再興建大型設施。 因此多年來出現抗議、法律訴訟與工程延宕。 這場爭議涉及文化、環境、法律與科學利益,並非單純的技術問題。

第五場:太空望遠鏡與地面望遠鏡
還有一種較溫和的「競爭」:
如果 NASA 投資數百億美元建造大型太空望遠鏡,例如 LUVOIR 或後來規劃的 HWO,那麼地面超大型望遠鏡是否還需要同樣規模的投入?
最終形成的共識是兩者互補:

地面望遠鏡可持續升級、口徑更大,適合高解析光譜和快速維護。 太空望遠鏡不受大氣干擾,可觀測紫外線與更穩定地直接拍攝系外行星。

最有趣的一段歷史:Jerry Nelson 的逆轉
早年,許多光學專家認為:  「幾十塊鏡片拼成一面望遠鏡,不可能達到單體鏡的精度。」 然而 W. M. Keck Observatory 成功運作後,分割鏡成為主流。

今天的: Extremely Large Telescope  , Thirty Meter Telescope ,  NASA 曾提出的 LUVOIR
都採用了分割鏡技術。可以說,這場「分割鏡 vs 單體鏡」之爭,最終由分割鏡路線勝出;
但 GMT 也證明了「少數超大單體鏡結合」仍然具有獨特優勢,因此今天兩種設計理念仍各有支持者,而不是完全分出勝負。


為什麼大型望遠鏡一定要分割?

以 30 公尺口徑為例:

如果做一面 30 公尺整塊玻璃,它會面臨許多問題:

重量可能達數百噸。
玻璃在自身重量下會變形。
拋光精度必須達到奈米級,極難實現。
無法安全運輸。
幾乎沒有現有熔爐能製造如此巨大的單體鏡。

因此像Extremely Large Telescope、Thirty Meter Telescope才採用數百片鏡片組成主鏡。

分割鏡真正困難在哪?

以 W. M. Keck Observatory 為例,36 塊鏡片並不是拼起來就能用。

它需要:

每片鏡子的曲率幾乎完全一致。
每片位置誤差控制在數十奈米。
邊緣感測器持續監測相對位置。
電腦即時調整每片鏡子的高度、傾角與位置。
每秒修正多次,才能讓所有鏡片像一面完整的鏡子。

如果少了這套主動控制系統,影像會變得模糊,甚至出現多重影像。

業餘玩家能做分割鏡嗎?

技術上可以,但非常少見。

有些業餘天文愛好者曾嘗試:

將兩片鏡子組成主鏡。
用三片鏡子拼接。
製作蜂巢式分割鏡。

但最大的問題不是做鏡子,而是校準(collimation)。

一面單體牛頓鏡只需調整一塊主鏡和副鏡;若改成 18 塊分割鏡,就要讓 18 塊鏡片同時維持奈米級精度,這對一般業餘設備而言幾乎不可行。

為什麼沒有「8 吋分割鏡」?

以 8 吋(200 mm)望遠鏡來說:

單體鏡成本可能只要幾百美元。
如果分成 18 片,每片都要精密加工、安裝、調整與固定。
還需要感測器、致動器、控制器和校準軟體。

最後得到的成像品質未必更好,但成本可能增加數十倍甚至更多。

未來會改變嗎?

有可能,但主要不是因為分割鏡,而是**主動光學(Active Optics)**技術逐漸下放。

目前已有部分高階業餘望遠鏡開始採用:

主鏡支撐點主動調整,減少重力造成的變形。
電動自動校準(motorized collimation)。
自動對焦。
自適應光學(Adaptive Optics)的簡化版本,用於行星攝影或特殊研究用途。

因此,未來的業餘望遠鏡更可能先普及「智慧化控制」與主動光學,而不是採用像 ELT 那樣由數百片鏡子組成的分割主鏡。對目前常見的 20 吋甚至 30 吋以下業餘望遠鏡而言,單體主鏡仍然是性能、成本與可靠性之間最合理的選擇。
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