周圍環境發生了哪些變化？不管我們承認與否，我們確實想要了解一切事物。但對于所有人 類和整個地球而言，問題是：銀河系正發生哪些變化？令人驚訝的是，我們對此知之甚少，因為我們真的很難從細節中看見整體。然而，英國天文學家發起的MOONS項目旨在改變之一現狀。FAULHABER的技術將為此發揮重要作用。
缺乏銀河系相關知識
提及探索我們賴以生存的圓盤狀螺旋星系時，天文學 家通常會提出一個基本問題：雖然地球不在銀河系正中
間，但它仍然位于銀河系的盤狀平面上。因此，如果想從 地球這個有利角度看到銀河系中心，甚至看到銀河系另一 邊，視野無疑會被無數的恒星擋住。站在地球上觀測時，很難甚至無法確定所觀測事物在銀盤中的位置。對于銀河 系，我們知之甚少的一個區域是銀河系中心的致密區，在 這里，無數恒星和氣體云聚集在一個假定的黑洞周圍。但是即將開展的一個重大天文學項目將幫助填補許多 相關知識空白。來自多個國家的八個研究所參與了這個 項目。該項目由歐洲南方天文臺（ESO）發起。這個科 學組織正在智利阿塔卡馬沙漠運營一些世界上最強大的 望遠鏡。這些望遠鏡包括帕拉那爾天文臺的甚大望遠鏡 （VLT），該望遠鏡口徑為8.2米。該項目旨在為VLT裝備一種新的儀器，用于捕捉來自太 空的光信號。上述儀器是一種光譜儀，能夠同時捕捉落入 光譜可見光和紅外光范圍的大量宇宙天體。其縮寫名稱即 為項目名稱：多目標光學和近紅外光譜儀，MOONS。其 由蘇格蘭首府愛丁堡的英國天文學科技中心（UK ATC）協調。
光譜而非照片
“使用高質量照相機時，你可以更換相機鏡頭。但使 用天文望遠鏡時，情況正好相反–VLT配有優質鏡片，我們只需用我們的MOONS取代目前連接的“照相機” 即可，UK ATC的科學家William Taylor博士解釋道。憑 借新技術，MOONS在觀測太空方面開辟了全新的可能 性，盡管它不會生成傳統意義上的大尺寸圖像，只會捕 捉微小細節。它的工作方式如下：與以往的天文望遠鏡類似，VLT的 巨大鏡片和反射鏡指向待觀測的太空部分。讓MOONS的 1001根光纖末端與待觀測宇宙區域內的單個天體對齊。這款新儀器并不像照相機一樣捕捉整個選定區域，而是讓 光纖對準宇宙中的某些點上。甚至也不只是拍攝這些點，而是通過棱鏡將其光線分成單獨的部分，即不同的波長。Taylor博士解釋道：“從科學角度講，這種方法產生 的信息比圖像多得多?！薄袄?， 我們可以了解天體的 化學成分。此外，這允許我們計算其動力學，即運動的 速度和方向。由于MOONS可以捕捉近紅外光譜，因此我 們可以精確地分析從遙遠天體傳到我們這里的光所經歷 的紅移。”當一顆恒星遠離地
球時，其光波長會變長。 這就是部分可見光轉移到不可見紅外光范圍的方式，該 范圍仍然接近可見光譜。
視野中有數千個天體
先前技術允許單獨觀測最多約100個天體，并且只能 在可見光范圍內觀測。MOONS不僅把這個數字提升了 10倍，
而且也進一步增加了信息的深度。在銀河系中，這不僅能讓我們更精確地觀測到細節，還能更清晰地看 到整個觀測環境?！斑@個項目的一個目標是創建一張銀河系的3D地圖，讓某種GPS能在整個銀河系中進行導航。MOONS的分辨率極高，能讓我們觀測到非常遙遠的事物，也能讓我們 追溯很久以前發生的事情。我們或許能夠觸及在幾億年 內發生的大爆炸的成因?！边@有助于讓科學家探索宇宙 的初創期。Taylor博士說，雖然在當今時代，探索宇宙 初創期在某種程度上已成為可能，但是MOONS能為我們 提供更加清晰、詳細的圖像?！拔覀兡芤郧八从械纳疃?繪制宇宙的地圖。” 天文學家的目標是在大約五年的時間里探索幾百萬個 天體。為了達到這一目標，這臺光譜儀的1001根光纖必 須快速且大部分自動指向宇宙天體。這可以通過相同數 量的光纖定位單元（FPU）實現。每個FPU都有兩個步 進電機驅動單元，安裝在回差縮減直齒輪減速箱上。后 面的驅動單元可以推動FPU的中心軸（α）。偏心安裝 在FPU上的前電機減速箱驅動單元（β）同時推動光纖 尖端。兩個軸向運動的結合可以讓每個FPU覆蓋一個圓 形區域，在該區域內可以隨機對齊光纖。該區域與相鄰 FPU的區域部分重疊。這意味著可以控制捕捉區內的每 個點。為了滿足定位重復性方面的挑戰性要求（這是避 免FPU尖端之間碰撞的必要條件），驅動系統解決方案 必須極其精確。為了確保所需的精度并避免FPU尖端之間 的碰撞，系統必須以高重復性運行。高質量步進電機源自 FAULHABER PRECISTEP；FAULHABER Minimotor 的零回 差減速箱有助于提高定位精度。FAULHABER子公司mps負 責模塊的機械設計。
特制瞄準裝置
“我們收到了FAULHABER集團所有三家參與公司提 供的非常寶貴的意見，”負責UK ATC的FPU開發工作的Steve Watson博士報告稱?！叭绻麤]有他們提供的專業 知識，我們就不可能以這種形式開發出這個核心模塊， 尤其是不可能達到我們所要求的數量。除了光纖的對齊 速度之外，還必須確保對齊非常精確。我們實現了0.2 度 的精度和低至20微米的定位可再現性?？紤]到FPU的長 度和模塊化設計，這些數據都表明取得了良好的成果。此外，這些單元始終與焦面板適當對齊，而模塊也適當 布置在焦面板上的所有適當位置。” 部件的高精度和極高可靠性使控制程序操作簡單，這 是完美運行光譜儀的另一個要求。復雜的電子元件和控 制邏輯將嚴重阻礙1001個單元的快速同步控制。由于部件的高質量，通過簡單的開環控制可以實現精確對齊。 該技術必須非常健全，幾乎不需要維護，以便在計劃的 10年系統使用壽命內不間斷地執行其任務。項目經理Alasdair Fairley博士表示已經克服了這些技 術問題： “我們在MOONS上取得了良好的進展，預計能 在2021年夏天安裝光譜儀。調試大約需要半年的時間，因此我們可能會在2022年初開始繪制宇宙地圖。我們相 信，未來十年，FPU將保持全面運行，無需維護。”
