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南非，萨瑟兰—在干旱高原的高处，一群国际天文 visiting astronomers 眯着眼睛看着正在消散的橙色日落。他们兴高采烈地来到这里，爬上一堆古老的火山岩巨石，俯瞰着一片广阔的迷彩绿色观景台的边缘。他们一直在开普敦参加一个关于与公众交流天文学的国际会议，并且非常兴奋终于来到非洲首屈一指的天文台的所在地。
“这里”距离开普敦有四个小时的艰苦车程，在那里，近五年前的南非大型望远镜（SALT）应该正在为晚上的观测做准备。 然而，它却静静地矗立在那里。 其巨大的 10 米乘 11 米的分割镜面保持固定不动； 其控制室的电脑屏幕上空无一物，没有天体目标。 SALT 自 2009 年 4 月以来一直处于维修模式，并且可能要到最早 6 月份才能继续其雄心勃勃的科学任务。 尽管 SALT 的南非天文学家和光学工程师技术团队表示，望远镜的国际合作伙伴在漫长的延迟期间一直很有耐心，但每个人都显然渴望尽快恢复望远镜的全面运行状态。
SALT 被誉为南半球最大的光学和近红外望远镜——是德克萨斯州 Hobby-Eberly 望远镜 (HET) 的全新改进版本——但从一开始就受到图像质量问题的困扰。
“我们从 2005 年底开始进行首次科学观测，并在第一年就发现了这个成像问题，”SALT 天文业务主管大卫·巴克利在他的开普敦南非天文台 (SAAO) 总部的 SALT 办公室角落里说道。 “但是我们花了四年时间才停止科学观测，因为我们不知道它的原因； 诊断它的唯一方法是进行观测。 我们当时只是让望远镜勉强运行，做它能做的科学观测。”
成像问题出现在所谓的球面像差校正器中，这是一个由四个独立的镜片组成的组合，位于望远镜主镜上方的高处。
“对于只看漂亮图片的人来说，这很好，”巴克利说。 “对于专业天文学家来说，这些图像外侧的物体看起来像带有小尾巴的腰果。 这些图像受到镜面校准问题的损害。 但在去年四月，我们知道如何解决这个问题，并且拥有解决问题的工具和人员。”
便宜，但有代价
就大型望远镜而言，SALT 是一笔划算的买卖，建造成本仅为 2000 万美元。 但是，使其价格保持在较低水平的相同设计特点也导致了其长期运行的复杂性。 SALT 的球面镜望远镜的成本仅为传统的全可转向抛物面镜望远镜的五分之一，例如夏威夷 Keck 望远镜的任何一台。 SALT 的主镜可以 360 度全方位旋转，但其角度始终固定在垂直方向的 37 度，这限制了望远镜在任何给定时间对天空相对较小环带的观测。
对于抛物面镜，入射光线都汇聚到一个共同的焦点。 但是 SALT 的球面镜会产生一个弯曲的焦平面，如果要成功地聚焦望远镜的入射光子以进行成像或光谱学研究，则必须对其进行校正。
SALT 工作人员天文学家 恩卡尼·罗梅罗·科尔梅内罗 说，球面像差校正器（SAC）应该补偿了来自主镜不同部分的光线最终到达不同焦点位置的事实。 来自天体目标的光首先照射到球面主镜，向上弹射到 SAC，照射到其所有四个镜片，最后到达一个焦点。
但这并不是实际发生的情况。 相反，SALT 的图像被校正器内部镜片的相对运动所扭曲，这在很大程度上是由于 SAC 的机械接口如何螺栓固定在望远镜跟踪器的底部。 跟踪器位于主镜上方，在地球自转时跟踪望远镜的天体目标。 相比之下，传统望远镜的整个结构都会移动以跟踪其目标。
SAAO 主任、天体物理学家菲尔·查尔斯说：“望远镜停机这么长时间是因为我们必须拆卸 SAC 并检查镜片是否损坏； 然后将它们放回原位并重新对准。” “我们已经完全重新设计了固定镜片的机械装置以及它与跟踪器的连接方式。”
天文台的未来
一旦 SALT 恢复在线，它仍将受到该国落后的电信系统的阻碍，该系统已经给望远镜造成了一些数据通信问题。 虽然开普敦已成为一个时尚的国际化都市，其基础设施已完全准备好在 6 月份举办世界杯足球赛，但南非总体上仍然是一个发展中国家。
查尔斯说，这些光学和数据传输问题不会永久损害 SAAO 在世界一流天文学方面的声誉。 毕竟，正如巴克利指出的那样，大型、最先进的望远镜经常受到工程故障的困扰——例如，亚利桑那州新的大型双筒望远镜至少落后计划一年半的时间。 这些麻烦似乎并没有削弱 SALT 未来用户的期望，因为问题似乎从来不是能否解决，而是何时解决。 查尔斯指出，即使在发现图像校正器的问题后，SALT 还是引入了两个额外的合作伙伴：纽约市的美国自然历史博物馆和印度的大学间天文与天体物理学中心。
SALT 在七个国家的 15 个机构合作伙伴计划利用该天文台研究从asteroid 小行星到暗能量的一切事物。 尽管欢迎合作伙伴天文学家申请观测时间，但巴克利坦率地建议他们不要期望亲自监督自己的观测活动。
“这是一台队列调度望远镜，”巴克利说。 “任何一个晚上，它都可能在执行十几个观测程序。 因此，您不希望一些新手问该按哪个按钮。” 使用 SALT 的天文学家将改为远程运行提交的观测程序，这种方法的拥护者声称这是一种更有效利用望远镜时间的方式。
队列调度意味着 SALT 可以研究时间尺度从几天到几年的物体。 它的专长将是时域光谱学——可用于观测星系黑洞的吸积、遥远超新星的巡天，甚至寻找系外行星。 正如 SALT 董事会成员、宾夕法尼亚州立大学天体物理学家拉里·拉姆齐所说，该望远镜不会试图与夏威夷的 Keck 天文台或智利的甚大望远镜阵列竞争，而是将发挥其自身独特的优势。
姊妹望远镜
如果 SALT 取得成功，这对获得观测时间的天文学家来说是好消息。 巴克利认为，SAAO 在没有外部帮助的情况下完全诊断和修复 SALT 的能力证明了其建造和运行大型望远镜的能力。 与此同时，南非正在与澳大利亚竞争，以争取价值 15 亿美元的 SKA（平方公里阵列）项目，这是一个计划中的由众多无线电天线协同工作组成的平方公里望远镜。
南非的该项目原型是 Karoo 阵列望远镜 (MeerKAT)，这是一个由 80 个无线电天线组成的阵列，每个天线直径 12 米，将位于 SALT 以北 200 公里处。 一条专用的 600 公里 MeerKAT 数据线目前正在建设中，它将把望远镜阵列的数据流传输到开普敦。
现在判断南非是否会赢得 SKA 投标还为时过早，但尽管有一些内部争吵，该国正在采取措施解决其基础设施缺陷及其对新人才的科学需求。 至于 SALT，它现在取代了 20 世纪 40 年代的 1.9 米光学望远镜，这是 SAAO 在其萨瑟兰设施运营的几架较小望远镜之一，成为南非最大的望远镜。
当天晚上晚些时候回到萨瑟兰， visiting astronomers聚集在 SAAO 观测高原的底部，被他们面前银河系、南十字座和麦哲伦星云的完整景象所吸引。 这是一个晴朗、无月的夜晚，对于 15 世纪欧洲航海探险家向南驶向非洲最南端至关重要。 幸运的是，这座巨型望远镜将很快加速运转，而这样的天体宝藏将具有全新的科学意义。