如今，建造一座大型天文台需要一代人的时间，在阿卡塔玛沙漠中就有这样一座崭新的大型望远镜即将投入使用。
位于智利安第斯山脉山脊上的拉斯坎帕纳斯天文台。未来，巨型麦哲伦望远镜也将建造在这里
沿着拉斯坎帕纳斯天文台的穹顶，在智利阿塔卡马沙漠中漫步，头顶上的星星好似在梳理你的头发。
阿塔卡马沙漠位于智利安第斯山脉的高原上，是世界上最干燥、最黑暗的地方之一。白天，这里视野极佳，可以远眺东面的玻利维亚，那里的云层翻滚成雷暴，却永远不会滋润阿塔卡马沙漠。到了晚上，太平洋上平静、柔和的风为这片地区营造出了地球上最优越的观星条件。
2023年1月下旬的一个晚上，天空中布满了星星，星座的轮廓都在星幕下依稀可见。地球所在的银河系在头顶滚动，银河系的近邻大麦哲伦星云和小麦哲伦星云像幽灵一样漂浮在旁。象征冒险和浪漫的南十字星座也在南半球地平线上隐隐绰绰。
在过去的半个世纪里，来自世界各地的天文学家纷纷涌向智利以及这片如丝绸般精美的天空。如今，许多在全球范围内都排得上号的大型望远镜都沿着阿塔卡马沙漠边缘一片在南北方向延伸约1 300千米的地区扎下根来，形成了一条名副其实的天文台小巷。
甚大望远镜就是这条天文台小巷里的一个居民，它由四台子望远镜组成，每台口径都超过8米，由国际合作组织欧洲南方天文台组织建造。另一个居民、口径8米多的薇拉 · 鲁宾天文台计划于2024年正式开始运行，届时每三天就会绘制一次全天星图。（望远镜口径的大小很大程度上决定了它收集遥远恒星光线的能力。例如，位于南加利福尼亚的帕洛马望远镜口径为5米，在20世纪90年代之前一直统治着全球天文学观测领域。）
尼迪亚·莫雷尔（NidiaMorrell），拉斯坎帕纳斯卡内基研究所的常驻天文学家（左）；斯沃普望远镜（中）；斯沃普望远镜的背面（右）
拉斯坎帕纳斯天文台是最早来到阿塔卡马沙漠的“居民”之一，它的望远镜和办公室沿着海拔2 600米的拉斯坎帕纳斯山陡峭的山脊排列。如今，这片山脊上最引人注目的是两台新型望远镜——麦哲伦双子望远镜——每台望远镜的主镜都是直径6.5米的弧形镀铝玻璃，并排建造在专门的围墙内。
不过，这还只是这个庞大天文台系统的一角。拉斯坎帕纳斯天文台是位于加利福尼亚帕萨迪纳的卡内基天文台的前哨站，而卡内基天文台又归位于华盛顿的卡内基科学研究所所有。卡内基研究所则创建了一个由13所大学和机构组成的联合体，并推动这个联合体建造一台性能比如今全球任何地基望远镜都更优越的天文观测利器，也即耗资数十亿美元的巨型麦哲伦望远镜。
巨型麦哲伦望远镜于2015年年末奠基、动工，预计于2025年完工并投入使用。按计划，这台望远镜的主镜将由7个直径8米的子镜构成，整体口径相当于22米，大约是帕洛玛望远镜的20倍。巨型麦哲伦望远镜建在拉斯坎帕纳斯山山顶，距离卡内基研究所现有的天文台3 000多米。
还有很多同样庞大的巨型望远镜也在建造（或是计划建造）中，选址则在全球其他山体的顶部区域。天文学家希望借助这些由玻璃、钢铁和技术组成的“大教堂”捕捉第一张细致的遥远行星图像，这是确定地球以外的世界是否适合居住（甚至是否已经有生物居住）的重要一步。
挺进南半球
1992年，大富翁安德鲁 · 卡内基（Andrew Carnegie）创立了卡内基科学研究所。该研究所现任所长、物理学家埃里克 · 艾萨克斯（Eric Isaacs）说，这个机构为自身在科学和天文学领域的悠久历史而自豪。1929年，天文学家埃德温 · 哈勃（Edwin Hubble）利用位于帕萨迪纳威尔逊山的卡内基望远镜发现宇宙正在膨胀。1978年，另一位卡内基研究所的天文学家薇拉 · 鲁宾证实，一种神秘的暗物质云包裹着恒星和星系，而科学家至今仍不了解这种暗物质到底是什么。
一头驴在拉斯坎帕纳斯天文台局部体积测绘仪附近停了下来
1948年，卡内基研究所与加州理工学院合作，在帕洛马上建成了口径5米的海尔望远镜。20世纪60年代，卡内基研究所希望在南半球建造一台海尔望远镜的姊妹望远镜，将智利列为了潜在选址地点，并由此开启了在智利建造天文台的大门。1968年，卡内基研究所在阿塔卡马地区买下了200多平方千米的土地。美国国家科学基金会在更南边的托洛洛山建立了一个前哨站，欧洲南方天文台则在拉西拉（在拉斯坎帕纳斯山上可以看到这片区域）建造了望远镜。
艾萨克斯说，“这就是天才之举，这片土地为各种创意敞开了大门。”
拉斯坎帕纳斯山上的第一台望远镜是斯沃普望远镜。这台口径一米、于1969年投入使用的反射镜以美国天文学家、慈善家亨丽埃塔 · 斯沃普（Henrietta Swope）的姓氏命名。斯沃普因提出了测量恒星和邻近星系距离的有效方法而享誉天文学界。
1984年，亚利桑那大学的布拉德福德 · 史密斯（Bradford Smith）和美国宇航局喷气推进实验室的理查德 · 特里尔（Richard Terrile）利用斯沃普望远镜发现了恒星绘架座β周围的一个尘埃盘，这就是这片区域正在形成行星的证据。“那是系外行星研究的起点。”卡内基天文台及其下属拉斯坎帕纳斯天文台主任约翰 · 马尔查伊（John Mulchaey）说。
1987年，大麦哲伦星云中的一颗恒星发生了超新星爆发，斯威普望远镜率先观测到了这一重大事件。同时，拉斯坎帕纳斯天文台的一名工作人员也在停车场休息时目击了这个天文现象。
卡内基天文台主任约翰·马尔查伊（左）；站在麦哲伦巴德望远镜主镜前的本文作者丹尼斯·奥弗比（中）；卡内基科学研究所所长埃里克·艾萨克斯（右）
南十字星的诱惑
阿塔卡马沙漠中的这片区域堪称天文学的“66号公路”，各个天文台的住宿条件也是天差地别，从质朴到奢华应有尽有。要想拜访负责阿塔卡马大型毫米波阵列（海拔4 800多米，是全球海拔最高的射电望远镜）的研究人员，必须戴上氧气面罩。甚大望远镜的配套建筑中囊括了一个游泳池。这里所有天文台都配有足球场，每年还会举办足球联赛，让各大天文台的科研足球队一较高下。另外，大家都认为，在所有的天文学观测机构中，智利阿卡塔马沙漠中的这些天文台伙食是最好的。
怎么去拉斯坎帕纳斯？可能得先坐上一整晚飞机去圣地亚哥（从纽约或洛杉矶出发，飞行时间大概是10个小时）。然后再从圣地亚哥向北飞两小时到达海滨度假小镇拉塞雷纳，包括拉斯坎帕纳斯在内的一部分位于智利的天文台都在那里设有办事处。最后再驱车三小时进入安第斯山脉。
马尔查伊博士家住卡内基天文台所在地帕萨迪纳，但他从1994年起就定期前往拉斯坎帕纳斯，2023年1月是他第134次前往那座位于阿卡塔马沙漠中的天文台。1994年，马尔查伊第一次来这里时是为了做博士后研究，主要方向是宇宙质量和命运。“我曾经估算过，我成年之后大约有15%的时间是在拉斯坎帕纳斯天文台度过的。”马尔查伊后来在一封电子邮件中说。
新冠疫情期间，拉斯坎帕纳斯天文台的许多观测都是远程开展的，马尔查伊博士和艾萨克斯博士都没有在天文台实地操作望远镜工作，哪怕他们渴望这么做。
“人变了。”马尔查伊说。许多住在拉塞雷纳的工作人员都已经退休了。太多天文学家在疫情期间习惯了在自家客厅里做观测，毕竟那样没有耗时耗力且代价不菲的旅途压力。因此，青年天文学家往往不了解望远镜，也不了解操作望远镜的人。
“把他们找回来很重要。”马尔查伊说。
暗夜生物
拉斯坎帕纳斯天文台的圆顶建筑旁有一片供游客、工作人员和研究人员居住的小木屋——一般来说，在这里一次就得住上一周——还有一间带餐厅的小屋，里面有一台卡布奇诺咖啡机。
由亚利桑那大学天文学家领导的一个小组使用拉斯坎帕纳斯的望远镜寻找围绕附近恒星运行的行星
拉斯坎帕纳斯天文台所在山脊和周围的山坡上生活着许多动物，比如外表类似羚羊的骆马、整体像土拨鼠耳朵却像兔子的啮齿动物兔鼠，当然还有驴和老鹰。站在山脊南侧可以看到拉西拉天文台的白色圆顶。天文台主体建筑附有一个露台，结束白天的工作后，天文学家会聚在那里寻找太阳消失在地平线以下时留下的最后痕迹——一种罕见的绿色闪光——当然，只有各方面条件都恰到好处，他们才能如愿以偿。
日落之后，居住区各间小屋的灯就得熄灭了，如果住户没有这么做，天文台的工作人员就会过来拉下小屋的百叶窗，以防这类人造光照射到山上，影响灵敏的望远镜以及相关设备。
一天晚上，我走到斯沃普望远镜前，头顶的银河是如此明亮，仅凭它的光就能分辨出狭窄的小路。借助斯沃普望远镜，我看到木星带着标志性的条纹接见它的三颗闪闪发光的卫星。而在16万光年之外的大麦哲伦星云中，由星际气体构成的薄雾萦绕着狼蛛星云。
游客们在麦哲伦克莱望远镜主体建筑外互相问候（左）；卡内基研究所员工站在麦哲伦克莱望远镜的姊妹镜麦哲伦巴德望远镜口径6.5米的主镜前（中）；麦哲伦巴德望远镜主体建筑外的景象（右）
第二天早上，我在拉斯坎帕纳斯山顶上看到的景象就和天文没有那么直接的关系了：一队工程拖车，还有为防止游客从山上跌落而配置的迷宫般的绳索屏障，老鹰在一座尖细的金属塔上空盘旋，这座塔上放着用于检测天气和大气的各种仪器。
站在这座高山某个火山口的边缘向下看去，让我产生了摇摇欲坠的感觉。山顶的火山岩上已经凿出了同心的圆形沟渠，有些深达18米，让人不禁联想到哥伦布大发现之前这片土地上就存在的土方工程。这里就是未来巨型麦哲伦望远镜的大本营。我问马尔查伊博士，巨型麦哲伦望远镜能做些什么，与詹姆斯? · 韦布空间望远镜和哈勃空间望远镜在功能上有什么异同。
“它能做很多事。”马尔查伊说。
首先，巨型麦哲伦望远镜在建成初期最重要的任务是研究系外行星——它能够探测到30光年之外的类地岩石行星。此外，随着技术的不断进步，天文学家还能适时更新或升级巨型麦哲伦望远镜的主要设备，而空间望远镜基本只能使用发射时携带的设备。
巨型麦哲伦望远镜组织的副主席、该组织在智利政府的法定代表奥斯卡 · 孔特雷拉斯-比利亚罗埃尔（Oscar Contreras-Villarroel）在一辆工程拖车里开过一次简报会，详细介绍了巨型麦哲伦望远镜的性能。这座望远镜拥有复杂的自适应光学系统，可以补偿导致目标天体图像变模糊的大气湍流——大气湍流也是星星闪烁的主要原因。主镜的部分子镜面能够每秒2 000次调整形状，从而在三分之二满月大小的视场上保证恒星图像的清晰。（韦布空间望远镜的视场只有满月的十分之一。）
巨型麦哲伦望远镜的地基。按计划，这座望远镜的主镜由7个口径8.5米的子镜构成
孔特雷拉斯-比利亚罗埃尔说：“它能够在160千米远处分辨出10美分硬币上的火炬。”
巨型麦哲伦望远镜的第一面子镜于2005年在亚利桑那大学足球场地下铸造，当时是借助了亚利桑那天文学家罗杰 · 安吉尔（ Roger Angel）开发的回转炉，那是一种铸造大型镜面的有效方式。到目前为止，巨型麦哲伦望远镜的三面子镜已经铸造完成，存放在图森机场的专用箱子里。还有三面正在打磨和测试中，第七面也就是最后一面将在2023年晚些时候开始铸造。
艾萨克斯在一封电子邮件中说，巨型麦哲伦望远镜可能会在2030年正式投入使用，具体时间视资金情况而定。他写道，“四面镜子准备就绪后，我们就会立刻开始收集光子，这就是巨型麦哲伦望远镜的初光了。之后，我们就可以启动早期科学研究了。等到七面镜子都准备妥当后，望远镜就会进入正常运行状态。”
2012年，拉斯坎帕纳斯山的顶部被夷为平地，为巨型麦哲伦望远镜工程腾出空间。按设计，这座望远镜的大小接近一座足球场，高度超过22层楼。
拉斯坎帕纳斯天文台前台长米格尔 · 罗斯（Miguel Roth）曾带领大家近距离参观了巨型麦哲伦望远镜的地基。罗斯说，挖地基花了九个月，有时还只能人工挖掘，因为在某些区域使用炸药可能会破坏底层岩石。为了保护望远镜免受地震影响，设计团队使用了巨大的滚珠轴承。望远镜的主体建筑是一个可以转动的巨大圆柱体，配备了通风口和挡风玻璃，以保持建筑内部温度恒定。此外，所有会产生热量的设备都安在地下和盛行风的下风区，以防止热气流影响对温度相当敏感的反射镜面。
拉斯坎帕纳斯天文台的新中心“局部体积测绘仪”将借助四台望远镜和1944根纤维——每根纤维的宽度都只相当于一根头发——以4000种颜色的高色彩度记录下天空中的每个点
巨型麦哲伦望远镜所在地（左）；天文台电子工程师帕特里西奥·琼斯（PatricioJones）以及虽然老旧但仍在大量使用的杜邦望远镜（中）；麦哲伦克莱望远镜彻夜观测前的准备工作（右）
罗斯博士说：“巨型麦哲伦望远镜将与拉斯坎帕纳斯山融为一体。只要工程没有搞砸，我们就会拥有全世界观测条件最好的天文台之一。”
宇宙探秘事业
20年前，无数天文学家和研究机构竞相设计下一代巨型望远镜。按照他们的设想，这种新时代望远镜收集星光、洞悉黑暗夜空的能力无与伦比。巨型麦哲伦望远镜就是当时孕育的三大方案之一。
另外两个方案分别是美国主导的国际合作项目30米望远镜和欧洲南方天文台的欧洲极大望远镜。前者选址在夏威夷莫纳克亚山，方案起初遭到了夏威夷本土人士的强烈反对。后者选址在阿塔卡马沙漠更北的区域，计划在2030年前完工。欧洲极大望远镜是三座巨型望远镜中最大的一个，主镜有效口径达到39米。
到目前为止，无论是巨型麦哲伦望远镜还是30米望远镜，都还没有筹集到实现天文学家梦想需要的充足资金——分别是25.4亿美元和37亿美元。这两项工程最终是否能顺利完工，取决于一贯支持美国地基天文学观测的美国国家科学基金会是否会慷慨解囊，当然拨款最终还需要国会的审批。
巨型麦哲伦望远镜组织主席罗伯特 · 谢尔顿（Robert Shelton）表示，他相信这架观天利器最后一定会顺利完工。他说：“到那时，巨型麦哲伦望远镜将成为人类历史上规模最大的公私合资科研工程之一。任何资源不到位或者没有及时到位，都会推后项目的完成时间，但我们始终会为这个项目的成功不懈努力。”
凝视着拉斯坎帕纳斯山顶的岩石，想象未来巨型麦哲伦望远镜和它的同伴们屹立此地，为我们揭示宇宙奥秘的场景，我不禁好奇，届时会有哪些天文学家有幸率先知晓这些宇宙秘密呢？
“肯定不是我们。”马尔查伊博士说。
如今，要建造像巨型望远镜或新型粒子对撞机那样宏伟的科研设备，往往需要一代人的时间。打开宇宙奥秘之门的钥匙在一代又一代天文学家手中传递，未来借助巨型麦哲伦望远镜获悉宇宙奥秘的年轻人在这个项目立项时甚至可能都还没有出生。而宇宙就是由梦想编织而成的。
资料来源 The New York Times
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本文作者丹尼斯·奥弗比（Dennis Overbye）于1998年加入《纽约时报》，2001年起担任记者，著有两部作品《环宇孤心：探索宇宙奥秘的故事》和《恋爱中的爱因斯坦：科学罗曼史》。