望遠(yuǎn)鏡的集光能力隨著口徑的增大而增強(qiáng),望遠(yuǎn)鏡的集光能力越強(qiáng),就能夠看到更暗更遠(yuǎn)的天體,這其實(shí)就是能夠看到了更早期的宇宙。天體物理的發(fā)展需要更大口徑的望遠(yuǎn)鏡。
Vy)hDa[& ik,lSTBD 但是,隨著望遠(yuǎn)鏡口徑的增大,一系列的技術(shù)問題接踵而來。海爾望遠(yuǎn)鏡的
鏡頭自重達(dá)14.5噸,可動(dòng)部分的
重量為530噸,而6米鏡更是重達(dá)800噸。望遠(yuǎn)鏡的自重引起的鏡頭變形相當(dāng)可觀,溫度的不均勻使鏡面產(chǎn)生畸變也影響了成象質(zhì)量。從制造方面看,傳統(tǒng)方法制造望遠(yuǎn)鏡的費(fèi)用幾乎與口徑的平方或立方成正比,所以制造更大口徑的望遠(yuǎn)鏡必須另辟新徑。
f^Bc E_ucab-Fi 自七十年代以來,在望遠(yuǎn)鏡的制造方面發(fā)展了許多新技術(shù),涉及
光學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和精密機(jī)械等領(lǐng)域。這些技術(shù)使望遠(yuǎn)鏡的制造突破了鏡面口徑的局限,并且降低造價(jià)和簡化望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)。特別是主動(dòng)光學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,使望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)思想有了一個(gè)飛躍。
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C!{ q 2?X"! 從八十年代開始,國際上掀起了制造新一代大型望遠(yuǎn)鏡的熱潮。其中,歐洲南方天文臺(tái)的VLT,美、英、加合作的GEMINI,日本的SUBARU的主鏡采用了薄鏡面;美國的Keck I、Keck II和HET望遠(yuǎn)鏡的主鏡采用了拼接技術(shù)。
t2{~bzq1X ~[PKcEX 優(yōu)秀的傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡卡塞格林焦點(diǎn)在最好的工作狀態(tài)下,可以將80%的幾何光能集中在0″.6范圍內(nèi),而采用新技術(shù)制造的新一代大型望遠(yuǎn)鏡可保持80%的光能集中在0″.2~0″.4,甚至更好。
T6#"8qz< )hKS0`$| 下面對(duì)幾個(gè)有代表性的大型望遠(yuǎn)鏡分別作一些介紹:
|BU+:+ k)(Biz398E 凱克望遠(yuǎn)鏡(Keck I,Keck II) 2s ,8R
uZ6d35MJ :Og:v#r8= Keck I 和Keck II分別在1991年和1996年建成,這是當(dāng)前世界上已投入工作的最大口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,因其經(jīng)費(fèi)主要由企業(yè)家凱克(Keck W M)捐贈(zèng)(Keck I 為9400萬美元,Keck II為7460萬美元)而命名。這兩臺(tái)完全相同的望遠(yuǎn)鏡都放置在夏威夷的莫納克亞,將它們放在一起是為了做干涉觀測。
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它們的口徑都是10米,由36塊六角鏡面拼接組成,每塊鏡面口徑均為1.8米,而厚度僅為10厘米,通過主動(dòng)光學(xué)支撐系統(tǒng),使鏡面保持極高的精度。焦面設(shè)備有三個(gè):近紅外照相機(jī)、高
分辨率CCD探測器和高色散
光譜儀。
kUHE\L.Y] ``Q2P% "象Keck這樣的大望遠(yuǎn)鏡,可以讓我們沿著時(shí)間的長河,探尋宇宙的起源,Keck更是可以讓我們看到宇宙最初誕生的時(shí)刻"。
,5k-.Md>2* M~T.n)x2 歐洲南方天文臺(tái)甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT) cd@.zg'sYn =(r*
5vd P1zK2sL_ 8Z#j7)G
歐洲南方天文臺(tái) vxlOh.a|/L -f(/B9} 自1986年開始研制由4臺(tái)8米口徑望遠(yuǎn)鏡組成一臺(tái)等效口徑為16米的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。這4臺(tái)8米望遠(yuǎn)鏡排列在一條直線上,它們均為RC光學(xué)系統(tǒng),焦比是F/2,采用地平裝置,主鏡采用主動(dòng)
光學(xué)系統(tǒng)支撐,指向精度為1″,跟蹤精度為0.05″,鏡筒重量為100噸,叉臂重量不到120噸。這4臺(tái)望遠(yuǎn)鏡可以組成一個(gè)干涉陣,做兩兩干涉觀測,也可以單獨(dú)使用每一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。
wOgE|n 現(xiàn)在已完成了其中的兩臺(tái),預(yù)計(jì)于2000年可全部完成。
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[6J_ oUDVy_k @)YY\l# ^+70<#Xc 雙子望遠(yuǎn)鏡(GEMINI) ")#<y@Rv AD5)
.}[F 雙子望遠(yuǎn)鏡是以美國為主的一項(xiàng)國際設(shè)備(其中,美國占50%,英國占25%,加拿大占15%,智利占5%,阿根廷占2.5%,巴西占2.5%),由美國大學(xué)天文聯(lián)盟(AURA)負(fù)責(zé)實(shí)施。它由兩個(gè)8米望遠(yuǎn)鏡組成,一個(gè)放在北半球,一個(gè)放在南半球,以進(jìn)行全天系統(tǒng)觀測。其主鏡采用主動(dòng)光學(xué)控制,副鏡作傾斜鏡快速改正,還將通過自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)使紅外區(qū)接近衍射極限。
'{?C{MK3Q M++0zhS 該工程于1993年9月開始啟動(dòng),第一臺(tái)在1998年7月在夏威夷開光,第二臺(tái)于2000年9月在智利賽拉帕瓊臺(tái)址開光,整個(gè)系統(tǒng)預(yù)計(jì)在2001年驗(yàn)收后正式投入使用。
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