CSO望远镜拆除并前往智利的新任务
莫纳克亚山海拔近14,000英尺，是夏威夷最高的山峰，也是地球上岛屿上第二高的山峰。云层经常落在这座山贫瘠、深棕色的山顶下方，使这里成为世界上最适合天文学的地点之一。
在山顶，人们可以找到几座世界上最好的望远镜，包括加州理工学院和加州大学合作建立的WM凯克天文台。位于凯克双望远镜下方的是一个被称为亚毫米谷的区域，自1985年成立以来，加州理工学院亚毫米天文台(CSO)的银色测地线圆顶就一直位于此处，此外还有另外两个使用类似波长的光观察宇宙的设施。
去年夏天，天文学家、工程师和技术人员拆除了CSO的望远镜，包括其10.4米长的主镜或反射镜，该主镜由84块六角形铝蜂窝板制成，重10,000磅。他们仔细地对镜框或桁架进行了逆向工程，将其分成八块，然后将这些和其他望远镜组件装入用卡车运下山的集装箱中。
最终，天文学家计划将望远镜运送到智利的阿塔卡马沙漠，在那里将其重新组装并重新命名为莱顿查南托望远镜。这个名字是为了纪念该望远镜的发明者、已故加州理工学院教授罗伯特·B·莱顿(RobertB.Leighton)(BS'41，MS'44，PhD'47)，以及天文台计划建在Chajnantor高原上的地点。
“我们想要从宇宙观测到的亚毫米光可以被空气中的水蒸气吸收，而查南托尔的空气甚至更加干燥，因此在那里会增强我们的观测效果，”自2013年起担任CSO主任的苏尼尔·戈尔瓦拉(SunilGolwala)说道。加州理工学院物理学教授。
拆卸前的CSO10.4米莱顿望远镜。反射面由84块铝蜂窝板组成，连同支撑桁架重达10,000磅。
拆卸前的CSO10.4米莱顿望远镜。反射面由84块铝蜂窝板组成，连同支撑桁架重达10,000磅。图片来源：加州理工学院/SunilGolwala
随着在智利的重生，该天文台将部分关注快速发展的时域天文学领域。它将实时观测大范围的恒星喷发和爆炸，毫米亚毫米观测还处于早期阶段。该设施还将扩展其最初的工作，观测远近的物体，从我们自己星系中的行星和恒星苗圃到可追溯到宇宙最初十亿年的最遥远的星系。
一点一点
加州理工学院宣布CSO将于2009年退役。2015年，加州理工学院暂停了CSO的运营并启动了退役程序，夏威夷州2010年莫纳克亚天文台退役计划对此进行了概述。物理退役于2022年开始，并根据夏威夷州土地和自然资源部颁发的保护区使用许可证进行。
拆除CSO镜子的第一步是拆除构成镜面的84块面板。将面板固定在桁架上的螺钉被一颗一颗地拆除，然后使用起重机将面板吊离。然后，桁架本身被一台大型起重机从望远镜底座上整块吊起，放在地面上，然后进一步拆成八块。起重机将望远镜沉重的底座分成七块。
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“需要一台大型起重机，因为各个部件的重量高达10,000到20,000磅，而且起重机必须伸入圆顶才能到达望远镜，”戈尔瓦拉说。
拆除铝板后的望远镜，露出支撑桁架。
拆除铝板后的望远镜，露出支撑桁架。图片来源：加州理工学院的比尔·约翰逊
镜板、桁架和其他望远镜部件已被小心地装入标准集装箱中，存放在夏威夷岛西海岸的卡瓦伊哈伊港，等待2024年运往智利。
山上还残留着天文台头盔状的圆顶。由于冬季天气而暂停的拆除工作将于2024年春季继续进行。
在望远镜拆卸之前，进行了一次祝福活动，以纪念恢复CSO站点的工作的开始。加州理工学院和莫纳克亚管理中心的代表出席了会议。莫纳克亚山也被称为MaunaaWākea，指的是夏威夷群岛神话创造者帕帕哈瑙莫库(大地之母)和瓦基亚(天空之父)的长子山地之子。“我们力求通过恭敬地修复该遗址来感谢和尊重莫纳克亚及其谱系中的人们，”戈尔瓦拉说。
通向宇宙的新窗口
罗伯特·雷顿(RobertLeighton)在20世纪70年代和1980年代设计并领导建造了一套由七台望远镜组成的望远镜(位于印度班加罗尔的拉曼研究所采用雷顿的设计建造了第八台望远镜)。几十年来，雷顿的六台望远镜一直在加利福尼亚州毕夏普附近的加州理工学院欧文斯谷射电天文台(OVRO)使用。“Leighton使CSO的镜面比其他镜面更精确，因此它可以在莫纳克亚可到达的亚毫米波长下正常工作，”Golwala说。
这些望远镜是在亚毫米和毫米天文学领域刚刚开始起飞的时候制造的。亚毫米光的波长约为人类头发宽度的10倍，在电磁频谱上位于红外线和无线电之间。它可以用来观察宇宙中充满尘埃的区域，并且可以携带尘埃和其他分子的特征，这些分子在行星、恒星和星系的形成中发挥着至关重要的作用。
为了能够在这些波长下经济高效地建造如此大的镜子，Leighton提出了一种巧妙的设计，其中包括以六边形图案平铺在一起的轻质铝蜂窝板，并由钢管支柱和柱子制成的桁架支撑。Leighton编写了一个计算机程序来计算出制作所需桁架形状所需的大约80种不同支柱的尺寸。
天文台圆顶本身设有控制室、实验室和其他支持系统。它于1984年开始在加州理工学院当时的足球场上首次组装，后来在莫纳克亚山上拆除并重新组装(该望远镜首次在莫纳克亚山建造)。1987年3月，CSO借助星暴星系Messier82的光谱实现了“第一缕曙光”。
“当CSO第一次开始观测时，你必须站在那里调整接收器，”Golwala回忆道，他在2000年代初期是加州理工学院的博士后，当时天文台正全力开展。“现在望远镜和仪器都是由计算机远程控制的，因此人们不再需要在穹顶内才能使用天文台。”
接收器革命
CSO采用的亚毫米光接收器是已故加州理工学院教授托马斯·菲利普斯(ThomasPhillips)的首创创新，他于1986年至2013年担任CSO主任。这些设备称为超导-绝缘体-超导(SIS)接收器，打开了一扇通往先前未探索的亚毫米光领域的窗户，重塑了天文学。它们首先在OVRO使用，然后进一步开发用于CSO和其他天文台。事实上，它们至今仍在世界上最高效的地面观测站——智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)中使用。
除了SIS接收器之外，加州理工学院物理学教授杰米·博克(JamieBock)和已故加州理工学院教授安德鲁·兰格(AndrewLange)还利用喷气推进实验室的微型设备实验室(加州理工学院为NASA管理喷气推进实验室)为CSO开发了辐射热测量计。辐射热测量计在概念上比SIS接收器更简单，并且更容易制造。他们通过使用敏感温度计测量微观光吸收器的热量来检测光(这个词部分源于希腊语“bole”，可以翻译为光线)。
CSO是最早展示蜘蛛网测辐射热计(吸收材料由氮化硅蚀刻网支撑的测辐射热计)的天文台之一。这种辐射热测量计后来被用在兰格和博克的BOOMERAnG气球望远镜上，这表明宇宙的几何形状不是弯曲的而是平坦的。这些辐射热测量计还用于成功的赫歇尔空间天文台和普朗克任务。
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“CSO打开了亚毫米波长电磁频谱的窗口，这是一个值得探索的新领域，因此取得了许多发现，”加州理工学院MerleKinglsey物理学教授JonasZmuidzinas(BS'81)说。“这也是仪器制造商可以试验新技术的地方，将它们从概念验证转变为工作接收器。”
在其众多发现中，CSO确定了原子碳在恒星间空间中的作用;发现了红巨星恒星演化的新阶段;首次在地面上探测到彗星中的重水或氘水;发现了太空中一种罕见的氨，其中包含三个氘原子;恒星周围行星形成盘的成像;2011年，发现了当时宇宙中最大、最远的水库：类星体，或者说正在积极吸积的超大质量黑洞，周围环绕着水分子。
该天文台还率先研究了苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应，当来自早期宇宙的光(宇宙微波背景)在穿过巨大的星系团到达地球时发生倾斜时，就会发生这种效应。除其他追求外，这些观测对于研究星系团合并时发生的令人难以置信的高能碰撞非常重要。
戈尔瓦拉和他的合作者面临的挑战之一是弄清楚如何拆解老化的天文台。“它已经有40年历史了，我们没有太多关于如何将这些东西组合在一起的文档，”他说。为了寻求建议，该团队咨询了OVRO助理主任DavidWoody，他是望远镜设计和性能方面的专家，在望远镜建造时与Leighton一起工作。
“这是一种罕见的情况，”戈尔瓦拉说。“大多数天文学家没有机会弄清楚如何拆卸和重建望远镜。幸运的是，鲍勃·莱顿的望远镜设计非常巧妙，相对容易弄清楚。我们还很幸运地找到了独立承包商比尔·约翰逊(BillJohnson)来领导拆卸过程，他拥有在世界各地建造望远镜的经验。”
担任此次搬迁项目经理的前CSO技术经理SimonRadford表示，桁架支柱受力过大和损坏的可能性是拆卸过程中的一个主要问题。“正如最初组装时所做的那样，我们将桁架漂浮在弹簧上，因此各部分之间的连接几乎没有压力，”雷德福德说。只需付出一点努力，支柱就出来了。”
现在望远镜已从莫纳克亚拆除，总承包商GoodfellowBros.Inc.(GBI)将拆除CSO圆顶和相关结构，包括地下管道、电气和通信管道以及其他组件。GBI将修复该地点，对土地进行分级和轮廓处理，并添加灰烬和小石块以恢复其自然外观。CSO的下一代望远镜LeightonChajnantor望远镜预计将于2026年开始运行。
“曾经是世界上最重要的亚毫米望远镜之一的所在地将成为地衣和昆虫的家园，并且与周围的莫纳山没有什么区别，”戈尔瓦拉说。“我们很感激在那里度过的时光。”