天文學家最近在五個月內為三座巨型望遠鏡舉行了奠基儀式，其中第一座望遠鏡將於 2021 年開始觀測。這些望遠鏡的聚光鏡——每面直徑 80 至 126 英尺——將比 WM Keck 天文台的聚光鏡大得多，後者的兩面 33 英尺的鏡子是當今的標竿。
對於如此龐大的望遠鏡而言，一項挑戰在於如何設計出一個能夠輕鬆掃過天空並最大限度地減少大氣乾擾的裝置。克服了這些障礙，工程師們已經製造出能夠以比現有望遠鏡高出100倍的分辨率拍攝宇宙照片的天文台。天文學家將利用它們研究大爆炸後誕生的恆星，更詳細地探測宇宙的膨脹，並尋找其他恆星周圍行星上的生命跡象。更令人著迷的是未知領域的前景——天文學家目前還不知道該如何提問，但隨著更強大的新工具的出現，他們終將找到答案的問題。
從某種程度上來說，五個月內三項工程破土動工並不像表面看起來那麼令人驚訝：過去一個世紀以來，設計上的飛躍大約每30年發生一次，因此這一系列工程的啟動完全符合預期。新建的三十米望遠鏡專案經理加里桑德斯解釋說，30年正是技術發展到足以支撐新建設施所需的時間。升級後的性能需要付出代價；每個天文台的造價將超過10億美元，很可能會從現有設施（例如凱克望遠鏡）中抽走資源。但桑德斯相信天文學家會充分利用這些設施。 “一年只有365個夜晚，”他說，“而我們還有很多問題需要解答。”
“每一代新型望遠鏡的出現，都會讓我們發現意想不到的新事物。正是這種意外發現真正推動了科學的發展。”
——德布拉‧艾姆格林，瓦薩學院天文學教授，美國天文學會前主席
目光投向天空
望遠鏡主鏡（將天空中的光線匯聚到探測器上的玻璃鏡）的尺寸決定了其觀測能力。更大的主鏡能呈現更精細的影像。以下是新一代主鏡與凱克一號和二號望遠鏡的對比。
能消除大氣層的鏡子
自適應光學（AO）系統——用於補償大氣造成的圖像模糊——在當前一代大型望遠鏡建成數年後才被加裝上去。而在新一代望遠鏡中，AO已成為標配。其工作原理是：每秒約800次，透過致動器將望遠鏡光路中的一面鏡子的曲率調整幾微米。 TMT的首席儀器工程師盧克·西馬爾表示，AO將使這些天文台拍攝出比哈伯望遠鏡清晰10倍的照片，而哈伯望遠鏡的造價是這些價值數十億美元的望遠鏡的四倍。
本文原刊於 2015 年 1 月的《大眾科學》雜誌，標題為「地平線上的巨型望遠鏡」。
