JUJUMI
为什么建造格陵兰望远镜
中研院天文及天文物理研究所主导的「格陵兰望远镜」(GLT)，在2017年底开光，并在2018年成功与夏威夷的次毫米波阵列(SMA)、智利的阿塔卡玛毫米波与次毫米波阵列(ALMA)连线观测。利用特长基线干涉技术，三组大型望远镜形成接近地球那么大的大三角形，相当于一个超大望远镜，有望拍摄到人类史上第一张黑洞的照片。
在格陵兰建造望远镜，除了靠天吃饭，也需要有经验的天文工程团队。 图片来源│格陵兰望远镜网站
在格陵兰建造望远镜，除了靠天吃饭，也需要有经验的天文工程团队。
在格陵兰的生活是怎么样呢？格陵兰望远镜计画执行负责人、中研院研究员陈明堂说，冬天很麻烦，要穿厚重的衣服，一回到住处就不会想再出门了。格陵兰的夏天是永昼、冬天是永夜，永夜的时候「会觉得怎么睡都睡不饱」。
一般人想不到的是，格陵兰的夏天有个很扰人的东西，那就是极地的大蚊子。穿着牛仔裤都会被蚊子叮咬，夏天工作必须戴网状的帽子防蚊。使用台湾带去的电蚊拍，闻起来还会有BBQ 的味道。
格陵兰望远镜所在的图勒空军基地，设备还不错，有福利社、餐厅、交谊中心、健身房。不过生活单调，每天闲暇就是与当地军人、科学家串门子；因纽特人并不住在图勒基地附近，平时不会遇见。
人类即将看见黑洞
「黑洞影像，我觉得迟早会被拍到，事件视界迟早会被证实。」陈明堂说，格陵兰望远镜的主要观测目标，是M87星系中央的超大质量黑洞。黑洞本身是「黑」的，事实上看不到，但是我们可以看到它的阴影。阴影的亮光，来自于黑洞周围的吸积盘。
从地球看过去，黑洞实在太小，解析度必须达到几十个「微角秒」，所有光学望远镜都无法达到，只能仰赖特长基线干涉仪。
以现在的技术而言，有机会看到的黑洞只有两个：银河系中央和M87。银河系中央黑洞位在南方，而格陵兰望远镜是在北方，观测目标自然就是M87了。
陈明堂解释，M87 黑洞与银河系中央黑洞，特质其实不太一样。银河系中央黑洞离我们比较近，较容易看到，但是M87 黑洞其实是银河系黑洞的1000 倍重。
为什么科学家想看见黑洞？
晚上一个人在荒野，你会想要点火、拿手电筒去照，看有什么东西。好奇和不安全感，有时候是一体两面。
陈明堂说明，看星星固然浪漫，但是科学家更关心的是「地球和太阳系的关系」、「地球是怎么来的」这些问题。求知的过程中，得到了答案，会让人感到安心。好比说我们知道月球、火星不会突然爆炸，而令人安心。最终，是想了解人和自然界的关系。
「黑洞、外星人、人类起源跟未来，都是大科学。」陈明堂说，看见黑洞是验证人类的理性推理。空间里面为什么可以出现一个大洞，是不是有异度空间，很难理解。知道黑洞存在，可证明我们用的方法是对的，可用同样的理论探究其他事情。
人类要真正能利用黑洞，技术上还很遥远。陈明堂表示，未来如果人类开始制造宇宙船舰，太阳能恐怕不够，需要更巨大的能源，恐怕就要利用黑洞。黑洞是很有效率的发电机，假如有个小黑洞绕着地球走，只要丢一两颗石头进去，就可以产生大量的能源，不必再烧石油、用太阳能。
先不管这些科幻的想法是否能实现，一群勇于挑战的天文学家，已经脚踏实地，踏入了酷寒的格陵兰，建置望远镜探究神秘的黑洞。
故事要回到大约十年前（2009年），美国国科会将不再使用的ALMA原型机释出，公开征求科学家的提案。中研院和哈佛合作「观测黑洞」的提案获得接受，顺利取得了这台望远镜。
陈明堂说明，想要用望远镜看到黑洞，需要极佳的解析度，因此技术门槛很高。第一，必须要有将近地球那么大的望远镜。第二，望远镜接收的频率，必须是频率很高的电波。而高频率的毫米波、次毫米波天文仪器，直到过去十几年，技术才成熟。
问题来了，由于望远镜要接收的电波频率很高，必须摆在非常干燥的高山上。就像我们观星要去合欢山、大雪山，因为山上大气透明度比较好，才能看得到流星雨。
天文科学的设备，很讲求大气透明度。
新的望远镜地点，必须距离夏威夷和智利原有的两组望远镜够远，且在干燥的高山，又要考虑交通、基础设施，于是地点的选择相当困难。陈明堂说，他们曾经考虑过纽西兰，但是纽西兰没有符合条件的高山；他们曾经考虑过阿拉斯加，然而阿拉斯加没有可用的基础设施。
终于，找到一个疯狂的地点──格陵兰。陈明堂说，他们原来根本不知道格陵兰岛上有什么，同事去Google一查，才发现格陵兰有个大气观测站，且是美国国家科学基金会在运作。他们试着向对方联系，结果顺利谈成合作。现在全球重要的毫米波、次毫米波天文望远镜，地点分布如下图所示：
中研院已在夏威夷有SMA 望远镜，又参与了智利ALMA 望远镜的建造，掌握世界上很少数的次毫米波望远镜。 在地球的另一角：格陵兰，盖一座新的望远镜，三台望远镜就形成一个大三角形，连线成将近地球那么大的望远镜。 如此一来，黑洞的观测，中研院就站在全世界的主导地位。 资料来源│格陵兰望远镜网站
中研院已在夏威夷有SMA望远镜，又参与了智利ALMA望远镜的建造，掌握世界上很少数的次毫米波望远镜。在地球的另一角：格陵兰，盖一座新的望远镜，三台望远镜就形成一个大三角形，连线成将近地球那么大的望远镜。如此一来，黑洞的观测，中研院就站在全世界的主导地位。
最初打算去格陵兰，十个人有九个回应：「你们太疯狂了！为什么要花这种钱？又不会成功。」他说，「一开始，我们完全不知道格陵兰长什么样子，不知道冷的时候是怎么样。一群在热带长大的人，到那么寒冷的地方，衣服都不知道怎么穿了。但是同样的，之前SMA 望远镜要搬去夏威夷的时候，我们也不知道那里是什么样子。」
格陵兰、夏威夷，这些位置给我们不安全感，但同时也有冒险患难的精神。
2011年，格陵兰望远镜的疯狂计画，终于展开了。研究团队来到格陵兰的峰顶站台基地 (Summit Camp)，先摆放大气透明度的测量仪器，验证当地是很好的天文观测地点。
接着在2012年，中研院团队来到新墨西哥州的小镇。那里是个印地安人居住的沙漠地区，拥有知名的甚大望远镜 (VLA)，也就是电影《接触未来》的场景。由于ALMA的原型机摆在那里，中研院派一群人待了三个月，来拆卸原型机。人员每天从住处开车到天文台，单程就长达70公里。这是格陵兰望远镜建造的第一步，就已拆得轰轰烈烈。
ALMA原型机拆卸完成后，运送到维吉尼亚州的军港。中研院的团队在这里待了半年，试组装望远镜。因为格陵兰的物资、人力都有很大的限制，甚至如果少了一颗特殊的螺丝，可能要等好几个礼拜才能取得。于是，在零件运往格陵兰之前，得在美国本土先试组装大型物件，确定没有差错。
2016 年夏天，望远镜搭乘一年只开一次的船班，运送到了格陵兰的图勒空军基地。来到格陵兰冰天雪地的现场，发现不少未曾被注意过的问题。例如，一般望远镜放置的山上，不会常年结冰，望远镜天线即使部分结冰，仍然会融掉。
但是格陵兰情况不同，望远镜只要结冰就很麻烦了，必须加装除冰系统。
陈明堂解释，除冰系统的原理，是不让外来水分黏着到天线的碟面上。并不需要将碟面温度维持在零度以上，只要让它比周围环境高一度左右，这样水分就不会附着而结冰。
另外，原来的望远镜结构是开放式的，许多仪器放在室外。然而在格陵兰，仪器不能随意放在室外。研究团队花了一些功夫，才找到合适的伙伴──包含中科院的航空研究所、中钢，重新设计望远镜基座，改装支撑架构，并增建两个机房。
2017 年底，格陵兰望远镜终于开光。2018 年1 月，格陵兰望远镜参加了全世界的特长基线观测预演。出乎众人的意料，格陵兰望远镜竟然与智利的ALMA 连上线了！
一般望远镜组装完成后，需要花费大量功夫调校，很难立刻成功观测，更不用说是仰赖高技术的特长基线观测。原先大家根本不相信，才刚组装好的格陵兰望远镜能够立刻与SMA、ALMA 连线，进行特长基线的观测。接着，在2018年4月份，格陵兰望远镜参加正式的观测，取得数据，并且一步步调适各种参数。
