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乍一看這都是很大的提升，但仔細(xì)一想并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。首先，我們距離理論的成像極限還很遠(yuǎn)。地基望遠(yuǎn)鏡受到大氣層的影響。大氣層中的湍流會(huì)嚴(yán)重影響成像質(zhì)量，也是我們?yōu)槭裁纯匆?jiàn)星星眨眼睛的原因。為此，天文學(xué)家發(fā)明了自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，通過(guò)快速改變望遠(yuǎn)鏡鏡面的形狀，抵消湍流帶來(lái)的影響。但是自適應(yīng)光學(xué)是有局限性的。

由上圖可以看到，觀測(cè)不同角度的天體，光線所經(jīng)過(guò)的大氣是不完全一樣的，這就限制了自適應(yīng)光學(xué)不能做到很大的視場(chǎng)。想要做大視場(chǎng)，就要多加改正鏡。目前最先進(jìn)的大視場(chǎng)自適應(yīng)光學(xué)可以做到4角分，距離15角分還有很大距離。

場(chǎng)曲小對(duì)后端儀器設(shè)計(jì)帶來(lái)的改進(jìn)也很有限。對(duì)儀器設(shè)計(jì)沒(méi)概念的同學(xué)可以看下圖：

這是位于凱克望遠(yuǎn)鏡耐焦上的一個(gè)多目標(biāo)紅外光譜儀。在光線最終到達(dá)相機(jī)之前，要經(jīng)過(guò)多層透鏡的調(diào)整和準(zhǔn)直。這也是4鏡設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。它可以通過(guò)添加一面鏡子給儀器設(shè)計(jì)帶來(lái)方便。然而是否值得存疑。因?yàn)榧词箞?chǎng)曲好也沒(méi)有好到可以不添加準(zhǔn)直鏡的程度。增加一個(gè)鏡面所帶來(lái)的光損失能否在后端儀器補(bǔ)回來(lái)，在儀器設(shè)計(jì)好之前很難下定論。

我們現(xiàn)在可以根據(jù)科學(xué)目標(biāo)來(lái)看一看4鏡的優(yōu)劣了：

1）早期宇宙：早期宇宙天體非常暗弱，對(duì)于望遠(yuǎn)鏡+儀器的通光要求很高。由于主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的額外光損失，做相關(guān)觀測(cè)的開(kāi)主動(dòng)光學(xué)得不償失。因此像質(zhì)一般只能達(dá)到0.5-1角秒，0.1角秒的像質(zhì)提升并沒(méi)有明顯效果。而額外加一個(gè)鏡面、以及M4 開(kāi)孔都會(huì)帶來(lái)額外光損失。

2）高能天體 + 3）瞬變?cè)矗盒枰h(yuǎn)鏡的快速反應(yīng)能力。將光路復(fù)雜化恐怕只會(huì)添加更多技術(shù)難點(diǎn)。

4）系外行星：系外行星需要觀測(cè)精度。直接成像法關(guān)注的是一顆恒星周圍1角秒左右的視場(chǎng)，15角分的視場(chǎng)并沒(méi)有意義。而且為了進(jìn)行如下圖所示的觀測(cè)需要扣除中心恒星，M4 開(kāi)口會(huì)對(duì)星點(diǎn)成像的形狀造成影響，給扣除帶來(lái)困難。視向速度法則需要后端儀器具有很好的穩(wěn)定性，與前端關(guān)系不大，甚至與口徑關(guān)系也很小。目前對(duì)于恒星速度測(cè)量的極限在1米／秒左右。在建的最先進(jìn)儀器正在向0.1米／秒努力。原因在于，實(shí)現(xiàn)0.1米／秒的測(cè)量精度，要將儀器本身的變化（如熱脹冷縮）控制在毫米甚至納米級(jí)。這對(duì)材料的要求很高。

（用直接成像法觀測(cè)系外行星）

因此對(duì)于已有的科學(xué)目標(biāo)，很難說(shuō)4鏡有什么優(yōu)勢(shì)。我唯一能想到的4鏡優(yōu)勢(shì)在于對(duì)銀河系內(nèi)星團(tuán)，和臨近明亮星系的觀測(cè)。這些天體直徑大，又需要高分辨率。然而奇怪的是，這些內(nèi)容即使在4鏡的材料中也沒(méi)有明顯涉及。

除了以上內(nèi)容外，以下列出我還觀察到的一些爭(zhēng)議：

1）關(guān)于要不要搞大視場(chǎng)巡天的爭(zhēng)議：首先先要強(qiáng)調(diào)，目前已公開(kāi)的材料都沒(méi)有強(qiáng)調(diào)大視場(chǎng)巡天，而是要首先保證望遠(yuǎn)鏡的通用性。其次，大視場(chǎng)巡天一般將儀器放在主焦點(diǎn)。一旦使用主焦點(diǎn)就需要把 M2 移除，這跟用3鏡還是用4鏡幾乎沒(méi)有任何關(guān)系。

2）多加一個(gè)鏡子帶來(lái)的光損失問(wèn)題：4鏡方案聲稱可以使用鏡面鍍銀技術(shù)，取代現(xiàn)有的鍍鋁技術(shù)，提高每一級(jí)鏡面的反射率。因此，使用鍍銀后的4鏡并不會(huì)比使用鍍鋁的3鏡差。然而鍍銀鏡面意味著要犧牲近紫外波段的觀測(cè)。此外，銀膜不如鋁膜耐久，需要在表面覆蓋保護(hù)層。覆蓋后反射率還能提高多少存疑。而且，如果鍍銀技術(shù)成熟的話，在3鏡上鍍銀豈不是更好嗎？

3）3鏡和4鏡的爭(zhēng)議是科學(xué)主導(dǎo)還是技術(shù)主導(dǎo)的爭(zhēng)議：我不認(rèn)為在天文學(xué)界，科學(xué)主導(dǎo)和技術(shù)主導(dǎo)如此涇渭分明。而且目前的爭(zhēng)議和通常情況下整個(gè)反了過(guò)來(lái)……國(guó)際常見(jiàn)的現(xiàn)象是：科學(xué)界提出大膽的想法，而技術(shù)界研究相關(guān)想法后則會(huì)從現(xiàn)實(shí)考慮，更加保守。

4）臺(tái)址問(wèn)題：這一問(wèn)題與望遠(yuǎn)鏡本身結(jié)構(gòu)關(guān)系不大。爭(zhēng)議主要在暫時(shí)選定的西藏阿里是否是最好的臺(tái)址。遺憾的是，我國(guó)西藏選址的數(shù)據(jù)積累的過(guò)少。即使是現(xiàn)在已有的數(shù)據(jù)也不能支持阿里能夠達(dá)到類似于美國(guó) Mauna Kea 天文臺(tái)的世界級(jí)水平。

綜上所述，個(gè)人認(rèn)為，4鏡相較于3鏡并沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)，甚至某些方面劣勢(shì)明顯。即使4鏡是一個(gè)好的設(shè)計(jì)，在新技術(shù)面前是否應(yīng)該先建一個(gè)小規(guī)模的原型機(jī)？舉例來(lái)說(shuō)，已故被譽(yù)為“凱克望遠(yuǎn)鏡之父”的 Jerry Nelson 在首先設(shè)計(jì)出拼接鏡面（如下圖）的時(shí)候遭遇了大量質(zhì)疑。人們認(rèn)為以當(dāng)時(shí)技術(shù)過(guò)于冒險(xiǎn)。于是 Nelson 建造了一個(gè)規(guī)模較小的原型望遠(yuǎn)鏡。原型機(jī)后來(lái)取得了成功，并平息了爭(zhēng)論。

（凱克望遠(yuǎn)鏡的拼接鏡面）

考慮到 1）我國(guó)是從2.4米直接跳到12米，已經(jīng)具有風(fēng)險(xiǎn)，再在技術(shù)上增加風(fēng)險(xiǎn)不值得；2）既然時(shí)間緊，沒(méi)有時(shí)間造原型機(jī)用事實(shí)說(shuō)話的話，就應(yīng)該選擇經(jīng)過(guò)世界上大量事實(shí)驗(yàn)證的3鏡結(jié)構(gòu)。因此我是完全支持3鏡設(shè)計(jì)的。