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編者注：以下摘自安·芬克拜納所著的《偉大而大膽的事情：宇宙非凡新地圖開啟發現新紀元》（8 月 17 日由自由出版社發售）。這本書記錄了斯隆數字巡天的發展歷程，這是一項具有影響力的天文巡天專案，繪製了數十萬個星系的位置，並發現了大量遙遠的類星體。以下摘錄詳細介紹了普林斯頓大學天文學家、專案負責人吉姆·岡恩以及西雅圖華盛頓大學 (UW) 的工程師“法國人”萊熱在為新墨西哥州阿帕奇點天文臺的望遠鏡進行巡天準備工作時遇到的一些問題。
觀測員的檢查清單上有一項是檢查飛蛾。阿帕奇點稱它們為米勒蛾——後來的研究表明它們是黑地老虎的成蟲形態——每年春天在新墨西哥州，它們都會遷徙到高海拔地區。在糟糕的年份，阿帕奇點的建築物每天可能有數百隻飛蛾。飛蛾喜歡黑暗、狹窄的空間，包括電子裝置內部和望遠鏡的驅動器。當望遠鏡移動時，飛蛾會被壓碎在驅動表面上，望遠鏡會滑落或失去對其所在位置的跟蹤。“飛蛾給我們帶來了各種麻煩，”法國人說。
一位在華盛頓大學工程師處實習的大學生受命調查驅蛾措施。飛蛾在冰雹天氣中最活躍，似乎對鑰匙的叮噹聲感到不安。因此，這位具有科學頭腦的華盛頓大學學生拍打牆壁和地板，然後跺腳和拍手，但飛蛾並沒有表現出任何惱怒的跡象，直到噪音靠近幾英寸遠。然後，他將揚聲器對準一群飛蛾，並播放各種頻率的聲音。在 0.4 千赫茲時，飛蛾驚了一下，但又平靜下來；在 0.6 千赫茲時，一隻飛蛾短暫地移動了一下；在所有其他頻率下，飛蛾都無動於衷。然後，他輪流嘗試用白熾燈和熒光燈束照射這群飛蛾，它們都移到了光線的邊緣。他關掉燈，然後又開啟，直到第二天早上才想起這件事，那時他發現飛蛾根本沒有移動。接下來，根據阿帕奇點老員工的建議，吹氣似乎會嚴重干擾飛蛾，他提出了他稱之為概念性威懾系統的方案，該系統包括氣槍、小橡膠管、閥門和電動定時器。他建造了這個系統，並向飛蛾噴射氣流；它們傾向於蜷縮起來等待氣流過去。它們能夠承受每平方英寸 80 磅以上的壓力給他留下了深刻的印象，儘管只需 20 磅的壓力就會讓它們感到不安。他在望遠鏡上安裝了這個噴氣吹氣系統，在系統工作期間，沒有飛蛾被碾過——他認為這意味著某種程度的成功。
進一步的研究發現，正如法國人所說，“間歇性氣流是它們不喜歡的。” 最終，他建造了一個驅蛾系統，該系統透過側面有孔的管道間歇性地吹氣：“我們發現 2 赫茲的噴氣系統最有效。” 他將該系統安裝在望遠鏡最敏感的部件上，儘管飛蛾問題沒有完全解決，但已大大改善。
望遠鏡的真正問題是幾乎使首次光線觀測令人沮喪的問題：它無法指向。觀測員會在天空中輸入座標並按下回車鍵，望遠鏡應該立即轉到這些座標。1998 年 5 月 29 日晚間日誌：“又是一個晴朗的夜晚。我們的目標是填補昨晚獲取的資料條帶。為了做到這一點，我們必須獲取望遠鏡的當前位置。我們晚上 9:10 進入天空；我們在晚上 11:15 獲得了一個位置。”
或者他們會嘗試尋找一種亮度標準且已知的恆星，稱為 FK5 星。1999 年 5 月 16 日晚間日誌：“我們無法獲取我們的視場。然後我們無法獲取 FK5 星。然後我們無法獲取大角星。” 指向偏差為 3 角分，偏離月球十分之一，而望遠鏡的目標是一個角秒大小的物體。當晚的觀測員是芝加哥大學和普林斯頓大學的博士後，芝加哥大學的斯科特·伯爾斯寫了晚間日誌：“凌晨 1 點，我們找到了大角星，然後返回我們的 FK5 星。我們追逐快速而狡猾的 FK5 星幾個小時。” “快速而狡猾”只是一個玩笑；沒有 FK5 星是除了穩定和可預測之外的任何東西。“迫不及待想在六個小時後起床，重新做一遍這一切，”他寫道。
部分指向問題奇怪地是因為望遠鏡認為它在錯誤的位置。望遠鏡必須知道它在地球上的位置：在北極，北極星正對著頭頂，但在阿帕奇點，北極星偏離北方 57.2 度，而望遠鏡似乎不知道這一點。問題是望遠鏡在安裝時存在輕微傾斜，大約偏離垂直方向一毫米。地球上的一毫米，轉化為天空，意味著當望遠鏡認為它正對著北極星正上方時，它實際上偏離一角分指向一側。吉姆認為，一角分轉化為直徑 8,000 英里的地球，意味著望遠鏡認為它居住在距離阿帕奇點約一英里的地方。吉姆認為明智的解決方案是直接對望遠鏡撒謊，告訴它它在西部一英里處，在裂谷中。華盛頓大學的工程師認為這是一個令人震驚的絕妙解決方案。
指向是望遠鏡必須做的兩件事之一；另一件事是跟蹤，它也無法跟蹤。漂移掃描的優點是望遠鏡靜止不動，地球以望遠鏡控制系統無法企及的穩定性和平滑度將其掃過天空。缺點是漂移掃描僅在望遠鏡瞄準天球赤道時才能毫不費力地工作，天球赤道是繪製在地球赤道正上方的天空中的大圓，在那裡，恆星以看起來像直線的長弧線移動，並均勻地滑過 CCD。但是，如果將望遠鏡瞄準天球赤道上方，恆星會以越來越緊的弧線移動，直到靠近北極星時，它們會以小圓圈移動。因此，為了使恆星均勻地滑過 CCD，望遠鏡需要跟蹤，自動移動以抵消地球的運動。
在首次光線觀測一年後，即 1999 年 5 月，觀測員仍在報告他們無法讓望遠鏡跟蹤。它會拒絕移動，它會以不恆定的速度移動，它會劇烈振盪，它會開始移動，然後掙脫束縛並逃向天頂。那年五月的一個晚上，丹·朗——少數幾位不是天文學博士的觀測員之一，只是經驗豐富且天生聰明——和望遠鏡一起在懸崖邊，後來寫了一份報告：“我聽到了高度 lvdt 在擋風板相對於高度改變位置時發出的聲音。我用手電筒向上看，看到了高度方向的振盪。當我到達停止按鈕時，振盪非常劇烈，以至於擋風板中的螺桿敲擊擋風板的側面，發出響亮的撞擊聲。至少我希望這是噪音，而不是望遠鏡撞擊擋風板。”
由於望遠鏡的不良行為，第一年大部分資料來自天球赤道的漂移掃描——除了資料都來自地平線附近的條帶外，沒有任何問題，而斯隆本應巡天整個天空。這些問題中的許多都出在軟體中，其中大部分是從華盛頓大學工程師移交給費米實驗室的，吉姆·岡恩說，費米實驗室的軟體編寫人員“從未見過望遠鏡”。因此，普林斯頓大學接管了軟體：羅伯特·盧普頓的博士論文是分析 PFUEI 和四鏡頭相機資料的程式碼，他前往阿帕奇點待了三個月，並重寫了程式碼，直到它能夠工作。
到目前為止，問題或多或少都在預料之中。但在 1999 年 10 月 19 日，阿帕奇點工程師喬恩·布林克曼正在向另一位工程師約翰·布里格斯展示望遠鏡上安裝光譜儀的位置。布里格斯透過敞開的安裝孔向上看，說道：“喬恩，那是裂縫嗎？” 布林克曼和布里格斯來回移動頭部，看看這是否只是光線造成的錯覺；但不是。布林克曼打電話給法國人。“法國人，”他說，“你知道二級鏡上有裂縫嗎？”
“那真的是裂縫嗎，”法國人說，“還是鏡子上有什麼東西？” 因此，他們爬到玩具積木內部的鏡子處，果然，那是一條裂縫。法國人走到執行大樓，找到布魯斯·吉萊斯皮，然後帶他回來。“看到那面鏡子有什麼奇怪的地方嗎？”布里格斯對吉萊斯皮說。“看看中心。”
“糟糕，”吉萊斯皮說。“哦，糟糕。”
這很可怕：鏡子承受著很高的內應力，裂縫會擴充套件。所有工作都停止了，沒有人碰任何東西。法國人和吉萊斯皮打電話給吉姆·岡恩，然後又打電話給剛剛取代吉姆·克羅克的專案經理費米實驗室的比爾·博羅斯基。那是下午早些時候，幾個小時內，每個人都在電話會議上討論方案。法國人認為這可能會成為專案的終結者，並擔心人們的工作：修復鏡子可能花費 50 萬美元，耗時一兩年，而法國人剛剛帶著妻子從西雅圖搬到阿帕奇點，新聘請的觀測員已經在附近買房。
吉姆和博羅斯基第二天早上都飛了出去；亞利桑那州鏡子實驗室的玻璃專家前來檢查。鏡子中心周圍出現了一條蜿蜒曲折的圓形裂縫，裂縫在即將閉合時停止了一英寸左右。“哦，天哪，”法國人想，“它可能會震碎整面鏡子，它可能會碎成一百萬片。你根本不知道會發生什麼，鏡子非常不可預測。” 吉姆、法國人和另一位新的華盛頓大學工程師拉里·凱里用泡沫和膠帶覆蓋了破裂的中心，然後小心翼翼地將鏡子從望遠鏡上取下來，移到支撐大樓內。鏡子實驗室的專家在裂縫的末端鑽了幾個小孔，這是一種臨時修復方法，阻止了裂縫繼續擴充套件。
吉姆飛往鏡子實驗室，大家討論了下一步的措施。他們檢查了鏡面表面，發現它沒有變形。玻璃承受的應力太大，無法直接將水泥注入裂縫中。但是，由於主鏡的中心有一個孔，光線透過該孔從二級鏡反射回來，因此二級鏡的中心接收不到太多光線。因此，法國人將鏡子運到鏡子實驗室，鏡子實驗室切除了裂縫，在中心留下一個孔，並封住了這個孔。法國人的擔憂過於悲觀：修復費用僅約為 5 萬美元，鏡子在三個月後，即次年一月，新千年的開始，返回阿帕奇點。
與此同時，吉姆重新檢查了他在計算機上為鏡子控制系統所做的設計，發現他犯了一些拼寫錯誤，導致一根小杆稍微長了一點，因此每次鏡子移動時，它都會撞到杆子並最終折斷。“在我的錯誤導致它損壞之前，二級鏡沒有任何問題，”吉姆說。“這絕對是我的錯誤。” 吉萊斯皮認為這是吉姆的黑暗時刻：“不過，沒有人為此對任何人大喊大叫，”他說。
邁克爾·斯特勞斯認為該專案幾乎已經耗盡了大部分生命。斯隆人都知道他們是在借錢執行，他們認為，正如吉爾·納普所說，他們的贊助商的反應將是，破碎的鏡子是“最後一根稻草——這些人什麼都做不對，現在他們又把鏡子弄壞了。算了吧。” 吉爾認為，贊助商想出了一種繼續參與遊戲的方法，部分原因是斯特勞斯和範的類星體。“這項美麗的科學——就像掀起帳篷的一角，讓人瞥見裡面的東西，全世界都能看到它。我認為這讓我們度過了難關。” 一個月後，即 2000 年 1 月 26 日，修復後的二級鏡重新安裝在望遠鏡上，並且工作正常。觀測員又回去與飛蛾和白色沙子作鬥爭，重啟軟體，並在雲層覆蓋中尋找漏洞。
摘自安·芬克拜納所著的《偉大而大膽的事情：宇宙非凡新地圖開啟發現新紀元》。版權所有 © 2010 年安·芬克拜納。經西蒙與舒斯特公司旗下自由出版社許可摘錄。