W当时华纳兄弟动画师想在1952年的兔八哥卡通中加入尖端天文学1他们在一个看起来像加州帕洛玛天文台的天文台设置了一个场景。当时新推出的Hale望远镜位于帕洛马尔，有一个直径为5米的镜子，是世界上最大的。1989年，漫画家比尔·沃特森（Bill Watterson）在《加尔文和霍布斯》漫画中提到了世界上最大的望远镜，2他再次在巴罗马尔设立了行动。虽然电脑在这38年内的速度速度速度迅速增加了百万次，但八个不同的粒子侵占者已经建造并竞争他们的野外的佼佼者，天文学的山丘之王栖息在其王位上。
1992年，随着凯克望远镜及其复合10米镜的问世，情况发生了变化。从那以后，大约建造了12个8-10米的望远镜。但距离望远镜技术上一次的量子飞跃已经过去了20多年。现在，下一代终于到来了。三个望远镜已经在路上了，它们之间的竞赛已经开始了。
三个新的观察者位于绘图板上，全部直径或孔径，3.巨型麦哲伦望远镜(GMT，总部位于加州帕萨迪纳)，30米望远镜(TMT，也在帕萨迪纳)和欧洲超大望远镜(E-ELT，总部位于德国加ching)。这关系到小行星、矮行星和太阳系的行星卫星的测绘;成像整个行星系统;近距离观测银河系中心的巨兽黑洞;发现恒星和星系形成的详细规律;并为早期宇宙中最远的物体拍摄婴儿照片。
由于这些望远镜，天文学在未来几十年里准备重新发明。荣耀和荣耀，头条新闻和声望，也许是少数诺贝尔奖，那么第一次揭示一些新的宇宙机械的天文学家。令人惊讶的是，这场比赛的故事将被编写，而不仅仅是在技术规范和设计乐器本身的突破，而且还在每个团队所采取的组织方法中。赛马是一种独特的窗口，都进入了技术，进入科学本身的过程。
我在1949年建成后的50年里，表现最接近帕洛玛天文台的望远镜是莫斯科大剧院Alt-azimutalnyi望远镜(BTA-6)，这是一架使用6米镜面的苏联望远镜，1975年被命名。但BTA-6只是证明了建造和操作5米以上的单镜望远镜是多么困难。它的镜子太笨重了，在自身重量的作用下裂开了，它收集的光产生的热量使它敏感的光学系统变得不稳定。因此，对于多产的帕洛玛一直是世界上最强大的天文台，直到1992年，夏威夷10米高的凯克天文台望远镜首次问世。
凯克的历史始于一位名叫杰瑞·纳尔逊的美国物理学家，他是劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的新贵科学家。1977年，传统观点认为，像BTA-6一样受重力影响的10米仪器，即使不是完全不可能，也是极其不切实际的。纳尔逊的创新不是依靠一面镜子，而是一个由六角形小镜段组成的蜂窝状结构。每个柔性轻量镜都是独立安装的，并且由于其在阵列中的位置而具有独特的曲率。中央的一面镜子会在所有六面向上弯曲。偏离轴放置在右侧的镜子，其左侧边缘会向下弯曲，右侧边缘会向上弯曲。六边形镜子的总结构是一个完全像弯曲的单一镜子一样的元镜。
尼尔森的设计由于望远镜的车身旋转而变得更加复杂，所以通过计算机化螺钉和飞轮阵列需要调整每种镜子，这些镜子通过闪光镜头，以便弥补重力的拉力。
它的镜子实在太笨重了，在自身的重量下都碎了。
“我记得杰里尼尔森曾经给出这些会谈时，”加利福尼亚大学圣克鲁斯大学的迈克尔伯特，TMT会员和天文教授Michael Bolte教授说。“每个人都认为他是完全坚定的。他们以为，如果你在风吹和重力矢量变化和湿度变化的现实世界中，那么这绝不会起作用。“即使在今天，天文学家的怀疑论似乎很有必要。使用尼尔森的设计操作10米的望远镜，所以需要连续监控和调整每个镜面部分的位置，以在几亿米内。
最重要的是，凯克后来实施了使用另一台计算机的进一步创新，以监测望远镜上方大气中的微小干扰。然后，沿着额外的可变形镜子可以补偿大气介绍的微小的热摆动到星形图像。
换句话说，纳尔逊希望设计一种能够“减去”地球大气影响的望远镜，几乎是将他的仪器发射到太空，而不需要将它从地面上举起来。(这种自适应光学正在所有三个下一代望远镜项目中使用。)
难怪在20世纪80年代和90年代初，许多顶尖的天文学家都否定了尼尔森的理论。一个1993《洛杉矶时报》对尼尔森的专访例如，该公司引用了一位匿名人士的话，称其为“美国顶级望远镜设计师之一”。该匿名人士将纳尔逊评为“傲慢的傻瓜”，并预测W.M.凯克天文台2亿美元的价格最终将成为白费。
然而，1992年，凯克望远镜——随后是1996年的凯克2号望远镜——兑现了其设计者的承诺，开启了一个10米级天文学的新时代，世界各地的其他天文台都大吃一惊。
“这些问题是你整个职业生涯都在研究的，在凯克上一个晚上之后，你就会得到你需要的所有数据，”博尔特说。“实际上，我们在世界上很多地方都不受欢迎。当我们开始考虑30米望远镜的时候，有很多人发誓说他们再也不会被‘Keck’了。”
T凯克设计的历史继续为这个领域增添色彩。其中一个团队，TMT，直接继承了凯克的设计和许多团队成员，包括尼尔森。TMT还将与凯克共享位于夏威夷莫纳克亚火山的山顶空间。它的新设计是Keck的分割六角形镜子的延伸到30米的尺度。TMT的Bolte不无兴趣地补充道，与之竞争的E-ELT团队开发了一个类似于TMT/Keck的计划，即使没有任何遗产或机构惯性将其推向一个或另一个望远镜设计。
“我不想听起来像是在批评这里的任何人，”他说。“但我认为，如果你真的要从头开始设计一台望远镜，一台25到30米的望远镜，你几乎肯定会选择TMT设计而不是GMT设计。也就是说，有非常小的间隙的小部分。作为证据，欧洲人可以做他们想做的任何事情。他们有一张干净的名单……他们做了成本效益分析并得出结论，非常像TMT的望远镜是建造的方式。”
实际上，TMT和E-ELT的镜子段完全相同尺寸，1.44米。(They’re not interchangeable, though, as each mirror has a different curve and warp.) Asked why his team picked the same mirror component size as TMT, Tim de Zeeuw, director general of the European Southern Observatory (ESO), noted that “there is … no formal intention to collaborate on the production of segments, but since the sizes are the same it is however also not impossible.” The TMT will use its 492 hexagonal mirrors to create an effective 30-meter aperture. E-ELT, to be sited on a mountaintop observatory in the Atacama Desert near Antofagasta, Chile, will use 798 hexagonal mirror segments to create an effective telescope size of 39 meters.
相比之下，GMT望远镜使用七个8.4米长的圆形反射镜，所有反射镜都反射到悬挂在主镜上方的中央凸面镜中。七面镜结构将位于智利拉塞雷纳附近的山顶天文台，共同创造出一个分辨率相当于24.5米单镜望远镜的元镜。这些分段（其中一个已经完成，另外两个正在制造中）采用轻质蜂窝设计，克服了BTA-6著名的6米极限。亚利桑那大学，一个格林尼治标准合作伙伴机构，正在镜子，在其管家天文台镜像实验室，位于大学足球场之下。
哈佛-史密森天体物理中心主任、格林尼治标准时间委员会成员查尔斯·阿尔科克说:“完成第一块镜子对我们来说是一个非常重要的里程碑。”“它有一个非常复杂的形状，因为它是一个离轴的部分，它的中心不对称。它被抛光到19纳米的精度。所以它是人类历史上创造的最好的大型光学表面。”
罗杰·安吉尔，1亚利桑那大学天文学和光学教授，是格林尼治标准时间的首席建筑师和知识祖先。阿尔科克指出，尽管凯克是第一个10米级望远镜，但还有其他的望远镜——包括智利的麦哲伦望远镜(有别于巨人Magellan望远镜）和亚利桑那州的多镜望远镜和大双筒望远镜 - 那样不使用Keck设计。阿尔科克表示:“TMT是keck的直接继承者，但它有492节，比之前的36节有所增加，这是一个明显不同的设计。”“GMT设计……拥有和TMT设计一样多的传统。”
W由于有这么多的硬科学在权衡，人们可能会认为，三个相互竞争的望远镜的不同设计将决定谁先通过测试。但竞争还有一个更为平淡的方面:寻找合作伙伴。这可以归结为一种国际公司、研究所和国家组织的抢椅子游戏。阿尔科克说:“在我们的世界里，每个人都知道谁是潜在的合作伙伴。”“如果我们和某人交谈，你就知道TMT可能已经和他们有过一些接触。我认为任何一个潜在的合作伙伴都不可能同时参与两个项目。在这方面风险很大。”
“GMT很早就意识到他们需要找到更多的合作伙伴来资助他们的望远镜，所以我们都在世界各地做着同样的事情，”TMT的博尔特说。“我们在北京机场出现的时候，正好是E-ELT的人要离开的时候。或者我们会在东京机场遇到[格林尼治标准时间的领导人]温蒂·弗里德曼。我们都在向所有这些国家宣传我们的项目。我不确定他们是如何做出选择的。但我真的很高兴我们能让一些主要玩家选择我们的项目。”
TMT的一个重大胜利是中国，中国的经济规模和科学地位意味着每台望远镜的官员都密切关注着它的求爱行动。中国曾考虑制造自己的30米级望远镜，但该国没有山顶上的地点，以干燥的智利山脉或毛纳基亚山顶的天文完美条件而自豪。北京国家天文台的毛树德现在是TMT董事会的成员。他说，凯克令人印象深刻的业绩记录是促使世界第二大经济体转向TMT的一个重要因素。
这位匿名消息人士称纳尔逊是一个“傲慢的傻瓜”，并预言凯克天文台的2亿美元最终将是一笔白花的钱。
中国的决定也揭示了三个参赛队伍中不同的组织结构。E-ELT具有欧洲国家层面合作模式。加入E-ELT需要ESO的成员资格，并承诺将一个国家的国内生产总值(GDP)的一小部分固定百分比用于ESO预算。对于中国来说，这将使其加入欧盟的代价高昂，中国2013年的GDP为9万亿美元。
GMT和TMT都有一个精简的、更企业化的美国式组织，部分是机构性的，部分是全国性的伙伴关系。然而，格林尼治标准时间对中国的吸引力较小，因为它要求现金捐助。毛说，相比之下，在早期阶段，中国对TMT的贡献有70%是“实物”的。这意味着中国可能会被要求制造并捐赠一个光谱仪或一定数量的TMT的492个镜段。但中国也可以在国内开展这项工作，刺激本国的产业。“这对我们来说非常重要，”毛说。
相比之下，澳大利亚国立大学的布莱恩·施密特（Brian Schmidt）说，格林尼治标准时间淡化实物捐助有很好的理由。施密特是诺贝尔奖获得者，也是格林威治标准时间与澳大利亚签约努力的领导者。他解释说，格林威治标准时间授予合同的唯一依据是科学和技术价值。在授予工作订单时，它并不喜欢。“这是一个真正的极简主义结构，专注于真正完成任务，”施密特在谈到GMT组织时说。
其他大全国性“获得”圆润。截至2014年初，这些已被巴西签署于ESO（并因此E-ELT），虽然这仍然需要批准巴西议会;韩国和澳大利亚将其重量落后于GMT;和中国，印度和日本支持TMT。
T他造成三方竞赛，因为eSO公共信息官员理查德·霍尔介绍了它，是一种合作与竞争的波特曼。“你可以称之为”共同选举“，”他说。
对于三个望远镜项目中的每一个，大部分的工业工作和预计的完工日期都是严格保密的商业秘密。所有三台望远镜的网站都不知道它们的确切预计完工日期，这表明每台望远镜都有可能在2022年完工并进行实际的科学研究。但每个社区显然都有一个共同的目标：成为第一。
“我真的希望我们仍然是第一，”博尔特说到TMT。“我们本想在五年前就开始建造这个望远镜。我想技术上我们已经准备好了。我们所缺少的是我们的合作伙伴关系。”
ESO的胡克对他的小组的E-ELT说:“是的，我们服务的科学界当然渴望成为第一。”但他接着补充道，“肯定有可能夸大竞争水平。这三架望远镜都是使用寿命长的通用望远镜。他们不会只关注一个结果。”
事实上，三架望远镜里的每一位官员鹦鹉螺在这篇报道中，记者小心翼翼地用大学术语来表达他们对比赛的评价。他们不止一次地表示，他们不想对那些极有可能既是合作伙伴又是竞争对手的望远镜进行抨击或贬损。似乎没有人愿意为不和提供正当的理由。但显而易见的是，每支队伍都在争分夺秒。
不管这三支队伍的获胜者是谁，如果这三架望远镜都建成了——在这篇文章中，没有专家预测到任何其他结果——它们很可能会使天文学空前领先。在今天的天文学家的职业生涯中，唯一的先例是1993年凯克的发射。这三台非凡的科学仪器究竟会为我们打开什么新的宇宙之窗，仍然是人们的猜想。
阿尔科克说:“根据我们对前几代望远镜的经验，人们确实执行了导致他们建造望远镜的科学项目。”“但通常最令人兴奋的科学是没有人想到的东西。完全无法预料的东西。”
马克·安德森一个科技记者是谁写的《发现》、《技术评论》、《科学美国人》、《科学》、《连线》、《IEEE光谱》、《新科学家》、和滚石乐队。
脚注
1.最后一幕1952虫子兔子卡通以一个看起来可疑的天文台为特色，比如加利福尼亚州的帕洛玛天文台。
2.在这个1989年漫画年，乔装成“了不起的人”的卡尔文参观了帕洛马尔天文台。
3.想了解更多关于望远镜镜片的信息，请访问Starizonia．
