解析大口径天文光学望远镜_丁洁

ＦＥＡＴＵＲＥ｜２００９ＡＳＴＲＯＮＯＭＹ

解析大口径天文光学望远镜

采写编辑：丁洁

一大口径成为主流

目前，对于大口径天文光学望远镜的报道层出不穷，世界各国都争相制造大口径的天文光学望远镜。为什么望远镜口径需要越做越大？本文先从光学望远镜的一些基本性能参数分析起。１物镜口径

望远镜的物镜口径一般是指有效口径，即望远镜的入射光瞳直径，是望远镜聚光本领的主要指标。２焦距

望远镜光学系统往往由两个有限焦距的系统组成，其中第一个系统（物镜）的像方焦点与第二个系统（目镜）的物方焦点重合。物镜焦距是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一个天体，望远镜焦距越长，天体在焦平面上的影像尺寸就越大。３分辨率

望远镜的实际衍射分辨率也就是系统所能分辨的最小间隔。它与物镜的光束口径成反比，若想提高天文光学望远镜的实际衍射分辨率，就要增大物镜的口径。

４视场角和视放大率

望远镜的视场角代表系统能够同时观察到的最大范围，视放大率代表系统扩大人眼对远距离目标观视察的能力。在目镜焦距和出瞳直径确定的条件下，放大率越大，物镜焦距和口径越大。因此，若要提高天文光学望远镜的视放大率，就要增大物镜的口径。望远镜的视放大率又与视场角成反比，提高了视放大率，望远镜的视场角就会受到影响。

可见，只有口径大了，光学望远镜才能提高集光能力和分辨能力，才能观测更暗更远的天体，更精确

112激光与光电子学进展2009.10

地分辨天体的细节。LAMOST项目总工程师崔向群为这一原理打了个比方，人类眼睛的瞳孔晚上只有8那么集光能力就是8mm，而现有的天文望远镜mm，

有的直径已经达到了10m，这就比人眼的集光能力大上100万倍，因此能够看到很遥远很暗弱的天体。

二光学技术更新换代

目前，现代大型天文望远镜基本采用反射结构，因为反射望远镜完全没有色差，各种波长的光所成的像严格一致，完全重合；同时还可以在紫外到红外很大波长范围内工作；且反射镜的材料也比透镜的材料容易制造，特别对于大口径零件。

但反射望远镜也有缺点，其反射面加工精度要求高；表面变形对像质影响较大；主、副镜需要定期镀膜。同时，大型反射望远镜仅仅对它直接指向的那一小块天空，才能获得极其清晰的星象。如果用大型反射望远镜拍摄星空，每次一小块一小块地拼接起来，直到覆盖整个天空，那就需要拍摄几十万甚至几百万次。

针对上述缺点，人们研制出了能够兼顾折射和反射两种望远镜优点的折反射式望远镜，其中最常用的是施密特望远镜。这种望远镜光力强、视场大、像差小，适合于拍摄大面积的天区照片，尤其是对暗弱星云的拍摄效果非常突出。

随着望远镜口径的增大，一系列的技术问题接踵例如，望远镜的自重引起的镜头变形，温度的不而至。

均匀使得镜面产生变形影响了成像质量。另外，传统的制造单镜面的费用几乎与镜面玻璃口径的平方或立方成正比，所以制造更大口径的望远镜必须另辟蹊力学、计算机、自动控制和精密机械等领域径。光学、