周圍環(huán)境發(fā)生了哪些變化,？不管我們承認(rèn)與否,，我們確實(shí)想要了解一切事物,。但對于所有人 類和整個地球而言,，問題是：銀河系正發(fā)生哪些變化,？令人驚訝的是,，我們對此知之甚少,，因?yàn)槲覀冋娴暮茈y從細(xì)節(jié)中看見整體,。然而,，英國天文學(xué)家發(fā)起的MOONS項(xiàng)目旨在改變之一現(xiàn)狀,。FAULHABER的技術(shù)將為此發(fā)揮重要作用。

　　缺乏銀河系相關(guān)知識

　　提及探索我們賴以生存的圓盤狀螺旋星系時,，天文學(xué) 家通常會提出一個基本問題：雖然地球不在銀河系正中

　　間,，但它仍然位于銀河系的盤狀平面上。因此,，如果想從 地球這個有利角度看到銀河系中心,，甚至看到銀河系另一 邊，視野無疑會被無數(shù)的恒星擋住,。站在地球上觀測時,，很難甚至無法確定所觀測事物在銀盤中的位置。對于銀河 系,，我們知之甚少的一個區(qū)域是銀河系中心的致密區(qū),，在 這里,，無數(shù)恒星和氣體云聚集在一個假定的黑洞周圍。但是即將開展的一個重大天文學(xué)項(xiàng)目將幫助填補(bǔ)許多 相關(guān)知識空白,。來自多個國家的八個研究所參與了這個 項(xiàng)目,。該項(xiàng)目由歐洲南方天文臺（ESO）發(fā)起。這個科 學(xué)組織正在智利阿塔卡馬沙漠運(yùn)營一些世界上最強(qiáng)大的 望遠(yuǎn)鏡,。這些望遠(yuǎn)鏡包括帕拉那爾天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡 （VLT）,，該望遠(yuǎn)鏡口徑為8.2米。該項(xiàng)目旨在為VLT裝備一種新的儀器,，用于捕捉來自太 空的光信號,。上述儀器是一種光譜儀，能夠同時捕捉落入 光譜可見光和紅外光范圍的大量宇宙天體,。其縮寫名稱即 為項(xiàng)目名稱：多目標(biāo)光學(xué)和近紅外光譜儀,，MOONS。其 由蘇格蘭首府愛丁堡的英國天文學(xué)科技中心（UK ATC）協(xié)調(diào),。

　　光譜而非照片

　　“使用高質(zhì)量照相機(jī)時,，你可以更換相機(jī)鏡頭。但使 用天文望遠(yuǎn)鏡時,，情況正好相反–VLT配有優(yōu)質(zhì)鏡片,，我們只需用我們的MOONS取代目前連接的“照相機(jī)” 即可，UK ATC的科學(xué)家William Taylor博士解釋道,。憑 借新技術(shù),，MOONS在觀測太空方面開辟了全新的可能 性，盡管它不會生成傳統(tǒng)意義上的大尺寸圖像,，只會捕 捉微小細(xì)節(jié)。它的工作方式如下：與以往的天文望遠(yuǎn)鏡類似,，VLT的 巨大鏡片和反射鏡指向待觀測的太空部分,。讓MOONS的 1001根光纖末端與待觀測宇宙區(qū)域內(nèi)的單個天體對齊。這款新儀器并不像照相機(jī)一樣捕捉整個選定區(qū)域,，而是讓 光纖對準(zhǔn)宇宙中的某些點(diǎn)上,。甚至也不只是拍攝這些點(diǎn)，而是通過棱鏡將其光線分成單獨(dú)的部分,，即不同的波長,。Taylor博士解釋道：“從科學(xué)角度講，這種方法產(chǎn)生 的信息比圖像多得多,?！薄袄纾?我們可以了解天體的 化學(xué)成分,。此外,，這允許我們計(jì)算其動力學(xué),，即運(yùn)動的 速度和方向。由于MOONS可以捕捉近紅外光譜,，因此我 們可以精確地分析從遙遠(yuǎn)天體傳到我們這里的光所經(jīng)歷 的紅移,。”當(dāng)一顆恒星遠(yuǎn)離地

　　球時,，其光波長會變長,。 這就是部分可見光轉(zhuǎn)移到不可見紅外光范圍的方式，該 范圍仍然接近可見光譜,。

　　視野中有數(shù)千個天體

　　先前技術(shù)允許單獨(dú)觀測最多約100個天體,，并且只能 在可見光范圍內(nèi)觀測。MOONS不僅把這個數(shù)字提升了 10倍,，

　　而且也進(jìn)一步增加了信息的深度,。在銀河系中，這不僅能讓我們更精確地觀測到細(xì)節(jié),，還能更清晰地看 到整個觀測環(huán)境,。“這個項(xiàng)目的一個目標(biāo)是創(chuàng)建一張銀河系的3D地圖,，讓某種GPS能在整個銀河系中進(jìn)行導(dǎo)航,。MOONS的分辨率極高，能讓我們觀測到非常遙遠(yuǎn)的事物,，也能讓我們 追溯很久以前發(fā)生的事情,。我們或許能夠觸及在幾億年 內(nèi)發(fā)生的大爆炸的成因?！边@有助于讓科學(xué)家探索宇宙 的初創(chuàng)期,。Taylor博士說，雖然在當(dāng)今時代,，探索宇宙 初創(chuàng)期在某種程度上已成為可能,，但是MOONS能為我們 提供更加清晰、詳細(xì)的圖像,?！拔覀兡芤郧八从械纳疃?繪制宇宙的地圖?！?天文學(xué)家的目標(biāo)是在大約五年的時間里探索幾百萬個 天體,。為了達(dá)到這一目標(biāo)，這臺光譜儀的1001根光纖必 須快速且大部分自動指向宇宙天體,。這可以通過相同數(shù) 量的光纖定位單元（FPU）實(shí)現(xiàn),。每個FPU都有兩個步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動單元，安裝在回差縮減直齒輪減速箱上。后 面的驅(qū)動單元可以推動FPU的中心軸（α）,。偏心安裝 在FPU上的前電機(jī)減速箱驅(qū)動單元（β）同時推動光纖 尖端,。兩個軸向運(yùn)動的結(jié)合可以讓每個FPU覆蓋一個圓 形區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)可以隨機(jī)對齊光纖,。該區(qū)域與相鄰 FPU的區(qū)域部分重疊,。這意味著可以控制捕捉區(qū)內(nèi)的每 個點(diǎn)。為了滿足定位重復(fù)性方面的挑戰(zhàn)性要求（這是避 免FPU尖端之間碰撞的必要條件）,，驅(qū)動系統(tǒng)解決方案 必須極其精確,。為了確保所需的精度并避免FPU尖端之間 的碰撞，系統(tǒng)必須以高重復(fù)性運(yùn)行,。高質(zhì)量步進(jìn)電機(jī)源自 FAULHABER PRECISTEP,；FAULHABER Minimotor 的零回 差減速箱有助于提高定位精度。FAULHABER子公司mps負(fù) 責(zé)模塊的機(jī)械設(shè)計(jì),。

　　特制瞄準(zhǔn)裝置

　　“我們收到了FAULHABER集團(tuán)所有三家參與公司提 供的非常寶貴的意見,，”負(fù)責(zé)UK ATC的FPU開發(fā)工作的Steve Watson博士報(bào)告稱?！叭绻麤]有他們提供的專業(yè) 知識,，我們就不可能以這種形式開發(fā)出這個核心模塊， 尤其是不可能達(dá)到我們所要求的數(shù)量,。除了光纖的對齊 速度之外,，還必須確保對齊非常精確。我們實(shí)現(xiàn)了0.2 度 的精度和低至20微米的定位可再現(xiàn)性,?？紤]到FPU的長 度和模塊化設(shè)計(jì)，這些數(shù)據(jù)都表明取得了良好的成果,。此外,，這些單元始終與焦面板適當(dāng)對齊，而模塊也適當(dāng) 布置在焦面板上的所有適當(dāng)位置,?！?部件的高精度和極高可靠性使控制程序操作簡單，這 是完美運(yùn)行光譜儀的另一個要求,。復(fù)雜的電子元件和控 制邏輯將嚴(yán)重阻礙1001個單元的快速同步控制。由于部件的高質(zhì)量,，通過簡單的開環(huán)控制可以實(shí)現(xiàn)精確對齊,。 該技術(shù)必須非常健全，幾乎不需要維護(hù),，以便在計(jì)劃的 10年系統(tǒng)使用壽命內(nèi)不間斷地執(zhí)行其任務(wù),。項(xiàng)目經(jīng)理Alasdair Fairley博士表示已經(jīng)克服了這些技 術(shù)問題： “我們在MOONS上取得了良好的進(jìn)展，預(yù)計(jì)能 在2021年夏天安裝光譜儀。調(diào)試大約需要半年的時間,，因此我們可能會在2022年初開始繪制宇宙地圖,。我們相 信，未來十年,，F(xiàn)PU將保持全面運(yùn)行,，無需維護(hù)?！?/p>