光学天文望远镜的足迹

文章以较为轻松的笔调概述了光学天文望远镜400年的发展史.全文分7个部分,内容包括望远镜的诞生、像差和消色差透镜、传统的反射望远镜和折射望远镜、施密特望远镜的作用、当代巨型望远镜的出现、空间望远镜,以及对月基望远镜的憧憬.     

谈谈地面大型天文望远镜

观测天体的重要手段是天文望远镜。自从1609年伽利略自制天文望远镜成功,约400年来,望远镜早已从小型手控的发展到由计算机控制的庞大复杂的天文仪器。随着望远镜在各方面性能的不断改进和提高,天文学也正经历着巨大的飞跃,迅速推进着人类对宇宙的认识。在过去的一百年中,“世界上最大的天文望远镜”的称号曾几易其主。从美国威尔逊山上的胡克望远镜,到雄据宝座达50年之久的帕洛马天文台口径5米的海尔望远镜,再到夏威夷莫纳克亚山上口径10米的一对凯克望远镜,     

通光口径2.16m天文望远镜凹双曲面主镜的磨制工艺

2 16m光学望远镜是目前我国研制的口径最大的反射式天文望远镜 ,主镜通光口径为 2 16m ,边厚为330mm ,重量约 2 2 0 0kg ,顶点曲率半径R0 =12 960mm ,偏心率平方e2 =1 0 95 134 7[1] ,相对口径为 1/3,最大非球面度δ0max≈ 2 1μm。由于所用玻璃毛坯为原苏联制造 ,质量极差 ,通体充满气泡、结石、折叠 ,是块等外品。更致命的是磨出的表面各处硬度不均匀 ,出现大面积、形状不规则的高、低区 ,不得不用手持小抛光盘进行手修 ,像雕刻一样去掉那些不规则形状的硬的局部高 ,保留不规则的软的局部低 (所谓修光程 ) ,并把它拼凑成一个较为接近的理想双曲面。可以想像得出 ,这样做会遇到多麽大的困难。在大家的努力下 ,终于用手把它磨修到尽可能完善。最后望远镜在由该主镜、凸双曲面副镜及熔石英像场改正镜组成的R C卡塞格林 (Ritchey ChretienCassegrain)光学系统的焦面上拍摄了星团底片。经鉴定委员会测试组专家测量后认为 ,在全视场 ( 30 0mm× 30 0mm )内 ,不管是边、角还是中心像均很圆 ,暗星像直径达0 18mm。说明主镜的加工工艺是成功的 ,同时也说明凸双曲面副镜的加工、检验[2 ] ,熔石英像场改正镜的设计[1] 、选料、加工[3] 及光学系统的调整[4] 也是成功的。     

望远镜轶事

 许多传奇故事总是强调科学发现的偶然性、机遇性,忽略了科学发现的真实历史条件和科学工作的极端艰苦性,但望远镜的发现却实属偶然。1608年,荷兰眼镜匠利帕希的一个学徒在空闲时拿两个透镜片对着看,结果发现远处的物体竟然变得近在眼前,他将这件怪事告诉了师父。利帕希经过实验发现确实有这种效果,就将两个透镜片装在筒里,制成世界上第一架望远镜,卖给了荷兰政府。荷兰政府意识到它潜在的军事用途,采取了保密措施,但并未奏效。第二年,伽利略听说了这种新仪器,经过不断改进,造出了可放大20倍的望远镜(图1)。     

大型光学天文望远镜风载作用分析

风载对光学天文望远镜结构和镜面的作用将直接影响望远镜的面形精度和跟踪指向控制,从而降低望远镜的像质。特别是未来大型望远镜越来越多地采用主动光学技术,风载的作用将是影响主动光学子镜的主动控制及望远镜整体性能的重要因素。回顾了大型望远镜风载作用的分析方法和随机风载的性质,详细介绍了采用风速功率谱密度方法进行随机风载分析的过程和采用有限元方法分析建模的方法;建立了一个拼接镜面主动光学望远镜的完整计算模型,研究了子镜及望远镜整体在风载作用下的静态和动态响应,并分析了风载对镜面面形和望远镜的跟踪指向精度的影响。     

九十年代大型天文望远镜概述

 我国在两千年前已发明圭表来观测太阳,以后又发明地平、赤道和黄道经纬仪、象限仪、简仪、浑仪和天球仪等。这说明我国在很早就进行了天文研究,用以指导人们的生产和生活。     

拟议中的21世纪光学望远镜

 不论天文爱好者还是职业天文学家都渴望有一台大的反射镜或透镜,因为它能聚集更多的光,具有显示天体细节的潜能。特别是专业工作者,大仪器是研究宇宙中的暗星系和现代天文学中许多重要问题不可或缺的。可以说望远镜越大越好。现在,大地基望远镜主要是口径8～10米的反射镜,它们代表了自伽利略将望远镜用于夜空研究400年以来光学望远镜发展的巅峰。其中有建在智利的欧洲空间局的甚大望远镜(由4台8米望远镜构成),位于夏威夷的两台10米凯克望远镜和8.3米昴星望远镜,双子望远镜(两台望远镜分别装在南半球和北半球),以及德克萨斯州麦克唐纳天文台的9米大型拼镶镜面望远镜。     

地面天文望远镜观测日外行星取得新突破

<正>加利福尼亚州帕萨迪纳市(Pasadena)美国宇航局喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的天文学家斯文(Mark Swain)和美、英、德三国同行共同报告了一项新技     

美天文学家首次发现双爱因斯坦环

美国宇航局（NASA）的哈勃空间望远镜日前拍到了首个双爱因斯坦环的图像，这是由爱因斯坦在广义相对论中预测的一种极端罕见的宇宙“海市蜃楼”．     

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜

封面大图是2008年10月16日在我国落成的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（The Large Sky Area Multi—Object Fiber Spectroscopic Telescope,LAMOST）,它是一架完全由我国科学家自主创新设计和研制的反射施密特望远镜．它的光学系统包括：5．72米&;#215;4．4米的反射施密特改正镜MA（由24块六角形平面子镜拼接而成,右小图）,6．67米&;#215;6．05米的球面主镜MB（由37块球面子镜拼接而成）和焦面三个部分,     

未来的大望远镜

 1610年1月,伽利略将其简陋的望远镜转向天空,在不长的时间里,作了一系列惊人的天文发现:月球的山脉,木星的卫星,金星的盈亏现象,以及构成银河的无数恒星…….伽利略望远镜的口径只有4厘米,而1897年建成、迄今仍为世界最大的折射望远镜,口径达101.6厘米.为什么不建造更大口径的折射望远镜呢?技术上有很多困难,如好几百公斤重的大口径透镜,将会在其自身重量的影响下发生形变等.另外,大口径透镜固然可以让更多的星光通过,但随着透镜口径的增大,其厚度也相应加大,星光将更多地被吸收,结果是有点得不偿失。     

对外星生命的探索

 据2001年12月1日出版的一期英国《新科学家》周刊报道:天文学家们首次探测到太阳系以外的一颗行星上有大气,这就为寻找构成地球以外生命体的化学成分提供了可能。到目前为止,天文学家发现的围绕太阳之外的一些恒星运行的行星共有76颗,但由于这些行星太暗淡,用现有的地基望远镜和空间望远镜都难于直接看清它们,更谈不上探索它们的大气组成了。ＨＤ209458是一颗类似于太阳的黄色恒星,距离我们约150光年。     

封底照片说明

这幅照片是为了庆祝哈勃空间望远镜第十万圈飞行,科学家们让其在这一圈飞行中将望远镜的“目光”对准一个恒星诞生区所拍摄的照片,该区域位于星团NGC2074附近,那里被认为可能受到超新星爆发而诞生出大量恒星,这个区域离狼蛛星云大约17万光年,是银河系里最为活跃的恒星诞生区域之一。     

天文学家发现最大质量恒星

由英国谢菲尔德大学的天体物理学家克劳瑟（Paul Crowther）率领的研究小组,梳理了哈勃空间望远镜在这个10年早些时候获得的观测数据,并将克劳瑟与智利欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）获取的新图像进行了结合。通过VLT所具有的极强的分辨能力,研究人员在NGC3603恒星簇（距离地球2．2万光年）中挑出了3颗超巨星;     

天文台,将出现在月球上

 揭开人类文明史的第一幕,天文学便占有显赫的一席.上古的游牧民族在辽阔的原野上放牧、迁徙,凭借观察日月星辰的位置来辨别方向.上古的农业民族依靠观察群星出没的时间变化,以确定播种和收获的季节与时令.古代的渔民和水手依靠辨认星空为自已导航,观察月亮的盈亏圆缺又使他们掌握了潮汐涨落的规律…….就这样,在五六千年以前天文学就开始萌芽诞生了.它是最古老的自然科学,是人类文明进步的象征.     

超新星 1987A 二十年

400年来最亮的超新星1987A(SN 1987A)发现已20年.国际上在2007年举行了多次学术会议,美国宇航局（NASA）发布了哈勃空间望远镜(HST)拍摄的漂亮照片,美国还为此发行了纪念邮票.文章介绍了SN1987A的发现过程和它的最初的光度,阐明了它的光谱观测以及它的前身星的特性,综述了哈勃空间望远镜长期监测获得的丰富资料（特别是它的三环结构）以及钱德拉X射线天文台取得的一系列新结果,指出了至今仍未发现它的中心致密天体,还有许多谜团未解开.最后对未来的研究作了展望.     

高衍射效率衍射望远镜系统的设计/加工及成像性能测试

为提高衍射效率,设计并制作了口径为300mm的衍射成像系统.该系统的物镜是由一块四台阶位相型菲涅尔波带片通过激光直写套刻和Ar离子束物理刻蚀技术在石英玻璃基板上加工而成.测试了衍射物镜的衍射效率,实验结果表明:衍射物镜在波长632.8nm处的衍射效率为66.4%,达到理论值的82%.搭建了衍射成像系统光路,分别采用10μm星点孔与分辨率板,测试了系统的成像性能.实验测得星点像直径为44μm,分辨率板的极限分辨率达到84lp/mm,接近该系统的理论计算值,表明该衍射成像系统具有较好的成像性能.     

从万花筒到组合镜面的成像规律

 万花筒,是许多人都曾经玩过的玩具,那其中复杂却又充满规律性的图影曾让我们浮想联翩。其中有哪些规律呢?这似乎是一个非常有趣的问题。     

引力波和引力透镜

 引力是物质世界的一种客观属性。大科学家牛顿以精确的数字形式表达了万有引力定律,建立了人类对引力认识的第一座里程碑。后来,牛顿引力理论对解释一些天体物理问题却遇到了困难。爱因斯坦于1916年提出了著名的广义相对论,其中预言宇宙中存在着“引力波”。引力波即引力的波动,它与引力的强弱变化有关。引力波可由加速运行的物质产生,其传播速度应等于光速。在理论上,任何运动的物质都会产生引力波。比如,如果你把一只台球悬挂起来,使它像打秋千似的荡来荡去,当它荡到比较靠近你时,其引力作用比离你较远时更为大些,就形成引力波。换句话说,球的摆动,使它的引力发生一种像波那样起伏的变化。