月球液體望遠(yuǎn)鏡
作者：程 暉《大自然探索》2009
第3
期
在月球上建立太空望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)家長久以來的夢想，因為在沒有大氣和人為干擾的月面環(huán)境下，望遠(yuǎn)鏡能更好地捕捉到宇宙深處恒星的微弱光線。不過，通常情況下，對望遠(yuǎn)鏡鏡片精確度的要求很高，成本昂貴，而且即使造成，還有如何把它搬運到月球上去的問題。2008
10
月，一組國際知名天文學(xué)家和光學(xué)家宣稱，他們或許已經(jīng)找到了在月球上建造“大得令人難以置信”的望遠(yuǎn)鏡的“很簡單”的方法。
牛頓早就指出，置于轉(zhuǎn)速恒定的淺容器中的任何液體，都會自然形成拋物面形狀——這與望遠(yuǎn)鏡鏡面將星光匯聚到焦點所需的形狀是一樣的。對于建造巨型月球望遠(yuǎn)鏡來說，這可能就是關(guān)鍵之所在。
在地球上，只要保證盛液體的容器嚴(yán)格地處于水平狀態(tài)，并置于一個由轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的同步電機(jī)帶動的低震動、低空氣阻尼機(jī)構(gòu)上，就可以制造出液面非常完美的液體望遠(yuǎn)鏡。旋轉(zhuǎn)速度無需很快�？茖W(xué)家在實驗室中已經(jīng)制造出了直徑為4
米 的液體望遠(yuǎn)鏡，其轉(zhuǎn)速大約為每小時5
千米 ，和人快步行走的速度差不多。在月球的低重力環(huán)境下，液體望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)速度可以更慢。
在地球上，大多數(shù)液體望遠(yuǎn)鏡都使用水銀。水銀在室溫下為液態(tài)，可以反射大約75
％的入射光，效果幾乎和銀一樣好。目前世界上最大的液體望遠(yuǎn)鏡是加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的“大型天頂望遠(yuǎn)鏡”，直徑為6
米 ，建成于2005
，造價不到100
萬美元，只相當(dāng)于一架同樣直徑的固體望遠(yuǎn)鏡造價的百分之幾。事實上，成本低廉正是促使科學(xué)家下決心建造月球液體望遠(yuǎn)鏡的最大動因。
不過，使用水銀建造月球液體望遠(yuǎn)鏡卻是行不通的，因為水銀的密度很大，使得發(fā)射載荷太大，而且水銀還很昂貴。更重要的是，水銀在月面的真空環(huán)境中會很快蒸發(fā)。近來，科學(xué)家一直在嘗試用被稱為“離子液體”的有機(jī)化合物代替水銀來制作液體望遠(yuǎn)鏡。所謂離子液體，基本上就是融解的鹽，其蒸發(fā)率幾乎為零，即便在月面的真空下也不會蒸發(fā)。此外，離子液體在極低的溫度下也能保持液態(tài)。目前，科學(xué)家還在設(shè)法合成能在液氮溫度下保持液態(tài)的離子液體。
離子液體的密度比水銀低得多，比水略大。盡管離子液體本身的反射率不高，但卻可以在離子液體望遠(yuǎn)鏡的表面形成一層超薄的銀，厚度僅為50
～100
納米(1
納米等于10
億分之一米 )
，如此薄的厚度實際上使銀固化了。在太空的真空環(huán)境中，具有極薄銀層的液體望遠(yuǎn)鏡既不會蒸發(fā)，也不會生銹。如此一來，液體望遠(yuǎn)鏡不就成了“固體望遠(yuǎn)鏡”。
為了保持液體鏡面的形狀，現(xiàn)在的液體望遠(yuǎn)鏡還只能水平放置，否則液體就會流出來。這是否意味著液體望遠(yuǎn)鏡不能調(diào)整方向?
實際上，科學(xué)家已經(jīng)提出了幾種使液體望遠(yuǎn)鏡能夠傾斜的方案，比如在液體望遠(yuǎn)鏡的上方懸浮二級固體望遠(yuǎn)鏡，又比如讓液體望遠(yuǎn)鏡的鏡面本身略微彎曲。這些方法聽起來匪夷所思，但類似技術(shù)已被應(yīng)用于波多黎各阿雷希伯射電望遠(yuǎn)鏡。
只要望遠(yuǎn)鏡不被放置在地球或月球的極點，那么地球或月球每自轉(zhuǎn)一次，望遠(yuǎn)鏡就會隨之掃描天空中的一個環(huán)帶。月球的自轉(zhuǎn)軸以18.6
的周期發(fā)生擺動，因此，月球望遠(yuǎn)鏡實際上能觀測一大片天空。
一個非常誘人的想法，是將大型液體望遠(yuǎn)鏡放置在月球極地附近�？梢园淹h(yuǎn)鏡放置在一個永久無光照的隕擊坑的底部附近，那里的溫度很低，對于紅外(
熱量)
天文學(xué)觀測來說很理想。當(dāng)然，還需要在永久有光照的附近山頂上架設(shè)太陽能電池板，為望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)提供能量。
相對于傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡，總是往上看的液體望遠(yuǎn)鏡省去了承重支架、齒輪以及指向控制系統(tǒng)等，因而大大簡化了制造，重量也大為減輕。液體望遠(yuǎn)鏡所需的只有液體容器(
或許是雨傘狀的，能自行展開)
，外加幾乎無摩擦的超導(dǎo)軸承及其驅(qū)動電機(jī)。據(jù)估計，建造一部直徑20
米 的月球液體望遠(yuǎn)鏡所需的全部材料只有幾噸重，對于美國宇航局計劃在2l
世紀(jì)20
代發(fā)射的“阿雷斯5
號”系列飛船來說，往月球飛一次就足以運送這些材料了。
未來的月球液體望遠(yuǎn)鏡的直徑有可能達(dá)到100
米 ，也就是比一個足球場還大。如此巨大的望遠(yuǎn)鏡，可以一直回望到宇宙的輕時期，即大約50
億前，那時第一批恒星和星系正在形成。或許還會發(fā)現(xiàn)一些意想不到的天體。這真激動人心!
科學(xué)家指出，“在月球上架設(shè)巨型望遠(yuǎn)鏡”這一科幻理念，也許很快就能成為現(xiàn)實!
5.下列對文中信息的篩選與整合，錯誤的兩項是
( )
A.
通常情況下，望遠(yuǎn)鏡鏡片精確度的要求很高，成本昂貴。
B.2008
10
月，國際知名天文學(xué)家和光學(xué)家宣稱已經(jīng)找到了在月球上建造大望遠(yuǎn)鏡的“很簡單”的方法。
C.
地球上液體望遠(yuǎn)鏡大都使用水銀
,
液態(tài)水銀可以反射大約
75%
的入射光
,
效果幾乎和銀一樣好。
D.
科學(xué)家設(shè)想用在液氮溫度下保持液態(tài)的離子液體來制作液體望遠(yuǎn)鏡。
E.
液體望遠(yuǎn)鏡制作成功后，我們可以看到更遙遠(yuǎn)的宇宙和天體。
解析
B
項原文是“或許已經(jīng)找到”。
C
項應(yīng)該是“室溫下”的“液態(tài)水銀”。答案
BC
6.
根據(jù)原文的內(nèi)容，分析“在月球上建立太空望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)家長久以來的夢想”的原因。
解析
該問題是文章的首句，起到統(tǒng)領(lǐng)全文的作用。問題內(nèi)容是表示結(jié)果的陳述，原因論述應(yīng)該在下面語句中�？蓮牡�
1
自然段中分析。
答案
因為在沒有大氣和人為干擾的月面環(huán)境下，望遠(yuǎn)鏡能更好地捕捉到宇宙深處恒星的微弱光線。但是，在月球上建造太空望遠(yuǎn)鏡，成本昂貴，搬運問題難以解決，需要經(jīng)過很長時間的努力才能實現(xiàn)這種夢想。
7.
請聯(lián)系全文
,
回答科學(xué)家為什么會想到在月球上架設(shè)大型的液體望遠(yuǎn)鏡。在月球上架設(shè)液體望遠(yuǎn)鏡存在哪些困難？
解析
考查概括文章內(nèi)容的能力。主要是概括
“在月球上架設(shè)大型的液體望遠(yuǎn)鏡存在的困難”有哪些，難度較低。
答案
（
1
）原因
:
①在月球上架設(shè)液體望遠(yuǎn)鏡的成本低廉。②相對于傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡
,
在月球上架設(shè)液體望遠(yuǎn)鏡制造更簡單
,
重量也大為減輕
,
往月球上運送材料更方便。③未來的液體望遠(yuǎn)鏡的直徑有可能達(dá)到
100
米
,
觀測距離遠(yuǎn)。
（
2
）困難
:
①難以合成能在液氮溫度下保持液態(tài)的離子液體。②難以讓液體鏡面保持形狀。③為月球液體望遠(yuǎn)鏡尋找合適的放置地點有一定困難。
8.
請結(jié)合科普文章的文體特征，分析這篇文章的語言特色。
解析
考查鑒賞文本語言特色的能力�？破瘴�
,
語言要求除了準(zhǔn)確周密、通俗易懂外，還要求生動形象，目的便于讀者接受理解。結(jié)合文章的第
1
自然段、第
2
自然段、第
4
自然段以及其他語句分析鑒賞。
答案
（
1
）語言準(zhǔn)確周密。如“他們或許已經(jīng)找到了……”中的“或許”，“這可能就是關(guān)鍵之所在”中的“可能”。在描述具體對象時，運用了精確的數(shù)值。如“目前世界上最大的液體望遠(yuǎn)鏡……直徑為
6
米
”。（
2
）語言通俗易懂。如第
2
自然段中解釋牛頓指出的一個原理。再如，第⑤自然段中解釋在月球上不能用水銀做材料的原因。（
3
）語言生動有趣。如第
1
自然段中“長久以來的夢想”，倒數(shù)第
4
自然段中“一個非常誘人的想法”等。這些詼諧有趣的語句，使讀者在輕松的氣氛中對所要說明的科學(xué)知識加深了印象。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.douzifanli.com/gaozhong/464141.html
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第3
期
在月球上建立太空望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)家長久以來的夢想，因為在沒有大氣和人為干擾的月面環(huán)境下，望遠(yuǎn)鏡能更好地捕捉到宇宙深處恒星的微弱光線。不過，通常情況下，對望遠(yuǎn)鏡鏡片精確度的要求很高，成本昂貴，而且即使造成，還有如何把它搬運到月球上去的問題。2008
10
月，一組國際知名天文學(xué)家和光學(xué)家宣稱，他們或許已經(jīng)找到了在月球上建造“大得令人難以置信”的望遠(yuǎn)鏡的“很簡單”的方法。
牛頓早就指出，置于轉(zhuǎn)速恒定的淺容器中的任何液體，都會自然形成拋物面形狀——這與望遠(yuǎn)鏡鏡面將星光匯聚到焦點所需的形狀是一樣的。對于建造巨型月球望遠(yuǎn)鏡來說，這可能就是關(guān)鍵之所在。
在地球上，只要保證盛液體的容器嚴(yán)格地處于水平狀態(tài)，并置于一個由轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的同步電機(jī)帶動的低震動、低空氣阻尼機(jī)構(gòu)上，就可以制造出液面非常完美的液體望遠(yuǎn)鏡。旋轉(zhuǎn)速度無需很快�？茖W(xué)家在實驗室中已經(jīng)制造出了直徑為
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在地球上，大多數(shù)液體望遠(yuǎn)鏡都使用水銀。水銀在室溫下為液態(tài)，可以反射大約75
％的入射光，效果幾乎和銀一樣好。目前世界上最大的液體望遠(yuǎn)鏡是加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的“大型天頂望遠(yuǎn)鏡”，直徑為
米
，造價不到100
萬美元，只相當(dāng)于一架同樣直徑的固體望遠(yuǎn)鏡造價的百分之幾。事實上，成本低廉正是促使科學(xué)家下決心建造月球液體望遠(yuǎn)鏡的最大動因。
不過，使用水銀建造月球液體望遠(yuǎn)鏡卻是行不通的，因為水銀的密度很大，使得發(fā)射載荷太大，而且水銀還很昂貴。更重要的是，水銀在月面的真空環(huán)境中會很快蒸發(fā)。近來，科學(xué)家一直在嘗試用被稱為“離子液體”的有機(jī)化合物代替水銀來制作液體望遠(yuǎn)鏡。所謂離子液體，基本上就是融解的鹽，其蒸發(fā)率幾乎為零，即便在月面的真空下也不會蒸發(fā)。此外，離子液體在極低的溫度下也能保持液態(tài)。目前，科學(xué)家還在設(shè)法合成能在液氮溫度下保持液態(tài)的離子液體。
離子液體的密度比水銀低得多，比水略大。盡管離子液體本身的反射率不高，但卻可以在離子液體望遠(yuǎn)鏡的表面形成一層超薄的銀，厚度僅為50
～100
納米(1
納米等于10
億分之
，如此薄的厚度實際上使銀固化了。在太空的真空環(huán)境中，具有極薄銀層的液體望遠(yuǎn)鏡既不會蒸發(fā)，也不會生銹。如此一來，液體望遠(yuǎn)鏡不就成了“固體望遠(yuǎn)鏡”。
為了保持液體鏡面的形狀，現(xiàn)在的液體望遠(yuǎn)鏡還只能水平放置，否則液體就會流出來。這是否意味著液體望遠(yuǎn)鏡不能調(diào)整方向?
實際上，科學(xué)家已經(jīng)提出了幾種使液體望遠(yuǎn)鏡能夠傾斜的方案，比如在液體望遠(yuǎn)鏡的上方懸浮二級固體望遠(yuǎn)鏡，又比如讓液體望遠(yuǎn)鏡的鏡面本身略微彎曲。這些方法聽起來匪夷所思，但類似技術(shù)已被應(yīng)用于波多黎各阿雷希伯射電望遠(yuǎn)鏡。
只要望遠(yuǎn)鏡不被放置在地球或月球的極點，那么地球或月球每自轉(zhuǎn)一次，望遠(yuǎn)鏡就會隨之掃描天空中的一個環(huán)帶。月球的自轉(zhuǎn)軸以18.6
的周期發(fā)生擺動，因此，月球望遠(yuǎn)鏡實際上能觀測一大片天空。
一個非常誘人的想法，是將大型液體望遠(yuǎn)鏡放置在月球極地附近�？梢园淹h(yuǎn)鏡放置在一個永久無光照的隕擊坑的底部附近，那里的溫度很低，對于紅外(
熱量)
天文學(xué)觀測來說很理想。當(dāng)然，還需要在永久有光照的附近山頂上架設(shè)太陽能電池板，為望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)提供能量。
相對于傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡，總是往上看的液體望遠(yuǎn)鏡省去了承重支架、齒輪以及指向控制系統(tǒng)等，因而大大簡化了制造，重量也大為減輕。液體望遠(yuǎn)鏡所需的只有液體容器(
或許是雨傘狀的，能自行展開)
，外加幾乎無摩擦的超導(dǎo)軸承及其驅(qū)動電機(jī)。據(jù)估計，建造一部直徑
米
代發(fā)射的“阿雷斯5
號”系列飛船來說，往月球飛一次就足以運送這些材料了。
未來的月球液體望遠(yuǎn)鏡的直徑有可能達(dá)到
米
億前，那時第一批恒星和星系正在形成。或許還會發(fā)現(xiàn)一些意想不到的天體。這真激動人心!
科學(xué)家指出，“在月球上架設(shè)巨型望遠(yuǎn)鏡”這一科幻理念，也許很快就能成為現(xiàn)實!
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A.
通常情況下，望遠(yuǎn)鏡鏡片精確度的要求很高，成本昂貴。
B.2008
10
月，國際知名天文學(xué)家和光學(xué)家宣稱已經(jīng)找到了在月球上建造大望遠(yuǎn)鏡的“很簡單”的方法。
C.
地球上液體望遠(yuǎn)鏡大都使用水銀
,
液態(tài)水銀可以反射大約
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D.
科學(xué)家設(shè)想用在液氮溫度下保持液態(tài)的離子液體來制作液體望遠(yuǎn)鏡。
E.
液體望遠(yuǎn)鏡制作成功后，我們可以看到更遙遠(yuǎn)的宇宙和天體。
解析
B
項原文是“或許已經(jīng)找到”。
C
項應(yīng)該是“室溫下”的“液態(tài)水銀”。答案
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6.
根據(jù)原文的內(nèi)容，分析“在月球上建立太空望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)家長久以來的夢想”的原因。
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該問題是文章的首句，起到統(tǒng)領(lǐng)全文的作用。問題內(nèi)容是表示結(jié)果的陳述，原因論述應(yīng)該在下面語句中�？蓮牡�
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請聯(lián)系全文
,
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考查概括文章內(nèi)容的能力。主要是概括
“在月球上架設(shè)大型的液體望遠(yuǎn)鏡存在的困難”有哪些，難度較低。
答案
（
1
）原因
:
①在月球上架設(shè)液體望遠(yuǎn)鏡的成本低廉。②相對于傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡
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在月球上架設(shè)液體望遠(yuǎn)鏡制造更簡單
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重量也大為減輕
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2
）困難
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請結(jié)合科普文章的文體特征，分析這篇文章的語言特色。
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考查鑒賞文本語言特色的能力�？破瘴�
,
語言要求除了準(zhǔn)確周密、通俗易懂外，還要求生動形象，目的便于讀者接受理解。結(jié)合文章的第
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自然段、第
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自然段、第
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自然段以及其他語句分析鑒賞。
答案
（
1
）語言準(zhǔn)確周密。如“他們或許已經(jīng)找到了……”中的“或許”，“這可能就是關(guān)鍵之所在”中的“可能”。在描述具體對象時，運用了精確的數(shù)值。如“目前世界上最大的液體望遠(yuǎn)鏡……直徑為
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2
）語言通俗易懂。如第
2
自然段中解釋牛頓指出的一個原理。再如，第⑤自然段中解釋在月球上不能用水銀做材料的原因。（
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）語言生動有趣。如第
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自然段中“長久以來的夢想”，倒數(shù)第
4
自然段中“一個非常誘人的想法”等。這些詼諧有趣的語句，使讀者在輕松的氣氛中對所要說明的科學(xué)知識加深了印象。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.douzifanli.com/gaozhong/464141.html
相關(guān)閱讀：《圍棋和象棋》閱讀答案
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《吉祥瑞獸》閱讀答案
《京滬高鐵：速度與安全》閱讀答案