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天文望远镜的发展
【关键词】天文设备，天文望远镜，天文技术
1天文学研究与天文技术在国家科技发展中的战略地位
1.1 天文学研究成果极大丰富了现代知识体系天文学研究宇宙中各种不同尺度天体的运动、结构、组成、起源和演化，对
人类文明和社会进步有着多方面的重要影响。自古以来，天文学知识和技术在人类生产和生活中发挥着重大作用，历法的制订、
测绘、授时、导航等都应用了天文学方法。随着科学技术的进步，天文学的应用领域不断扩大。例如，地球气候变化记录中的天
文周期，有助于我们了解其在全球变化中怎样发生作用，小行星撞击地球可能导致恐龙灭绝，地球上多次大规模生物灭绝事件所
呈现出的周期性可能与
太阳系穿越银河系旋臂的周期有关。此外，对太阳系和空间环境的研究，在人类开发和利用太空的活动中也发挥着极其重要的保
障作用。
1.2 天文技术方法是高技术发展的创新源头之一天文学家为探测宇宙最暗弱信号而发展出来的技术和方法已在关乎国家战略发展的诸多高科技领域得到重要应用，成为高技术发展的创新源头之一。例如，为发展X 射线天文学而组建的小型高技术公司美国科学与工程公司（American
Science & Engineering，AS&E）现已发展成为一家国际著名企业，其X 射线成像技术和X 光检测仪器等工业产品被广泛用于科学、国防、教育、医药和安全领域。该企业创建者之一，里卡尔多· ?贾科尼博士，因其对X 射线天文学发展的先驱性贡献，获得了2002 年诺贝尔物理学奖；再如，为克服大气湍流对天文望远镜成像干扰而发展的自适应光学技术，已迅速向其他领域推广，在我国也已成功应用于激光核聚变装置波前校正系统，以及人眼视网膜成像。另外，澳大利亚天文学家将傅里叶变换用于射电天文数据分析，从而得到更清晰的黑洞观测图像，这种处理方法已被广泛应用于通讯领域，成为无线上网技术WiFi的核心技术。1.3 天文应用观测强力支撑国家导航与空间探测美国国家航空航天局和欧洲航天局等发达国家最具影响力的宇航与空间探测项目，几乎都与天文观测密切相关，并依靠地面观测手段给予强大支撑。例如，国际大型射电望远镜均承担重要空间探测活动的精密测定轨任务；天文学家发明了全球定位系统技术（GPS）；综合孔径射电成像技术被广泛应用于大地测量、遥感、雷达等领域，赖尔因此获得诺贝尔奖。
我国天文学研究的长期积累以及设备发展，在服务国家导航与空间探测方面发挥了重要作用。新中国天文事业是伴随着国
家在国防安全和经济建设中的战略需求任务，特别是“两弹一星”任务而发展起来的。通过一系列工程建设，国家授时、航天历算、卫星动力测地、人造卫星观测网等服务体系分别在紫金山天文台、上海天文台、北京天文台、陕西天文台、新疆和长春人造卫星
观测站等单位从无到有地建立起来，为国防安全和经济建设做出了重大贡献。近年来，我国天文学家自主提出并验证了基于通信
卫星的转发式卫星导航系统，综合利用天体精密测定轨技术、微弱信号检测技术、精密时间测量技术等方面的优势，成为中国二
代卫星导航系统的重要组成部分。依托国家天文台的科研力量，在国家天文台和云南天文台分别建立了“嫦娥”工程地面接收系统，圆满完成了绕月及深空探测系列工程的数据接收、解译与发布任务。此外，射电天文甚长基线干涉测量技术（VLBI）也成功应
用于空间飞行器的精密测定轨。由中科院4台射电望远镜和1个数据中心组成的VLBI网所提供的测角信息将我国卫星轨道测控
精度相比单独使用传统手段提高了一个数量级，有效保障了嫦娥系列卫星复杂变轨任务的实施。
目前，遍布全国乃至海外基地的20 余座天文观测台站，已经构成空间目标和碎片观测网络、卫星激光测距观测网络、射
电VLBI 观测网络以及基于转发式卫星导航通讯一体化的业务运行网络，成为国家空天安全、空间探测、航天事业发展不可或
缺的战略支撑系统。2 国内外现状和发展动态
2.1 国际现状
近年来国际天文观测发展迅速，一系列大型的先进观测设备相继投入使用，包括10米级光学望远镜、2.4米哈勃空间望远镜、高灵敏和高空间分辨率的空间红外、紫外、X 射线和γ射线望远镜、地面和空间甚长基线射电望远镜等，使各波段观测能力得到了量级上的提高，并第一次得到匹配，开创了天文学全波段观测研究的崭新纪元。
2.1.1 光学/红外天文进入广域巡天和局域精细观测时代
20 世纪90 年代至今，光学/红外天文观测逐渐进入了以空间2.4米哈勃望远镜和一批地基8—10 米望远镜为主导的精细观测
时代。中小望远镜利用大视场优势，配备大规模CCD 阵列探测终端，使天文观测同步进入广域巡天时代，例如斯隆数字巡天计划。天文研究藉此建立了标准宇宙学框架、恒星结构与演化模型，发现了数百个地外行星系统等。与此同时，主动光学、自适应
光学、拼接镜面和光干涉等一批高精尖的观测技术也日臻完善。
未来几年，天文观测能力还将迈上新台阶，进入以下一代空间红外6.5米望远镜、地基30米级极大望远镜为主导的更加精
细的多功能观测时代；也将进入以空间2 米级、地基4—8 米级望远镜为主导的更加广域的巡天观测时代。
大规模地空协同的广域巡天和局域精细观测，将获得超过百亿颗银河系恒星的位置、距离和运动学信息，上千颗系外行星
的运动轨道、轨道倾角和质量以及大气成分的物理和化学组成，宇宙中星系和物质的三维分布、动力学信息，跨越宇宙时空尺度
的天体形成与演化图像和极端天体的物理特性，监测太阳系行星、卫星、彗星、小行星表面的地质、大气活动和潜在的有机分子。
2.1.2 射电天文实现米波到亚毫米波全波段探测
射电天文观测在天文学、特别是宇宙学的发展中起到了核心作用。宇宙微波背景辐射的发现及其功率谱的探测先后获得了
诺贝尔物理学奖。目前，射电望远镜主要有3种类型：单天线望远镜，综合孔径干涉阵列和甚长基线干涉阵列。单天线望远镜主
要有美国300米望远镜、美国
和德国的100 米全可动望远镜、英国76 米望远镜、澳大利亚64米望远镜。这些望远镜都取得了里程碑式的重大发现。新近又建
成了性能先进的意大利64米和中国上海65米望远镜。
综合孔径干涉阵列具有高分辨率和高灵敏度的观测优势，在运行的装置包括国际合作的AL-
MA、美国甚大阵EVLA、英国MERLIN、印度GMRT 等。此外，国际天文界正在联合推进的平方公里阵列（SKA），将在2023年前后完成建设，同时具备高分辨和大天区面积快速成像的威力。甚长基线干涉阵（VLBI）在高分辨观测方面具有独特
地位。国际主要的VLBI 网络包括美国
VLBA、欧洲EVN、日本VERA、俄罗斯低频VLBI 干涉阵和中国CVN 等。韩国的重点设备KVN 也将投入使用。在厘米波段已经普遍达到毫角秒或100 微角秒的分辨能力。欧美利用现有的单台站毫米波和亚毫米波望远镜进行VLBI 联网观测，可以达到10微角秒量级的空间分辨本领。日本利用空间卫星和地面望远镜组网，开展了超越地球基线的VLBI 观测实验。宽带网络传输技术给VLBI 观测模式带来了根本的变革，使其在获得高空间分辨本领的同时，又具备了高灵敏度和高时间分辨的探测能力。
毫米波波段，在运行的单口径望远镜包括30—45 米级的毫米波望远镜和10—15 米级的亚毫米波望远镜，开创了星系形成和演化研究的新时代。欧美等国正在预研25米口径的亚毫米波望远镜（如CCAT）。毫米波/亚毫米波高分辨干涉阵列有美国SMA、CARMA，欧洲PdBI、日本NMA和澳大利亚ATCA 等。覆盖毫米波到亚毫米波10 个波段的ALMA 望远镜作为国际最大的地面望远镜，将引领毫米波/亚毫米波波段的高分辨观测。
2.1.3 空间天文实现全波段观测协同发展
空间观测使人们摆脱了地球大气的限制，实现了全波段范围内的观测,空间分辨率极大提高。各波段空间望远镜经过几代发展，在观测能力上逐渐相互匹配，进入全波段观测的协同发展时代。哈勃太空望远镜发现了大量未知的天体，使人类的视界延伸到130 亿光年的距离。空间X 射线和射电观测，使人类确认了宇宙起源的大爆炸理论。
面向21 世纪，世界各空间科学强国纷纷提出宏伟的空间天文发展规划。而发展中国家，如巴西和印度也朝着独立开展空间计划的方向迈进。这些空间观测计划都强调深入的X 射线、伽玛射线、红外观测以及太阳系探测。利用干涉仪观测或者编队飞行卫星探测可能成为新手段，引力波探测将开辟新窗口。
2.1.4 天文数据处理技术与计算天体物理方法挑战IT技术极限
（1）天文数据处理技术。未来数年内天文观
测数据将从TB 量级跨入PB 量级。而未来SKA 的数据处理需求更是达到每秒PB 级，按照现有计算能力，需要上百亿台计算机进行处理。国际天文学界积极引进最新的信息处理技术，Google、IBM、微软等IT巨头也积极投资参加天文海量数据系统的研发，建立了国际多波段数据库、虚拟天文台等新研究模式。美国天体物理数据库和河外天体数据库，以及法国为主的天文综合数据库，使天文学家的研究方式发生了变革，极大提高了天文研究的效率。
（2）计算天体物理方法。计算天体物理通过在超级计算机上实现大规模数值模拟，重现多尺度、高度非线性和复杂的物理过程，进而取得对宇宙中天体形成和演化的基本规律的认识。计算天体物理在国际天文学研究中倍受重视，是各国超级计算中心支持的最重要课题之一，甚至是验证超级计算机计算能力的重要应用。国际重大天文观测装置均需利用计算天体物理方法进行预研究和模拟观测，预判望远镜观测能力、优化望远镜设计,为观测数据处理软件及科学目标提供预研究数据等。此外，计算天体物理方法和成果用于天文可视化，不仅有利于天文研究，而且在天文科普中可以发挥巨大作用。当前，计算天体物理异构算法的开发和实现已成为该领域发展的必然趋势。
2.2 国际发展态势
2.2.1 追求更高的空间、时间和光谱分辨率
新一代地基和空间观测设备将使光学观测的空间分辨率达到亚角秒级，如第二代天体测量卫星盖亚（Gaia）；空间VLBI 观测将使射电波段的空间分辨率提高一个量级。
2.2.2 追求更大集光本领和更大视场以探测更深和更广的天体目标
ALMA、SKA 以及30 米级光学/红外望远镜计划都将使望远镜的集光本领得到巨大提升，从而探测更深远的宇宙。而斯隆巡天、全景巡天望远镜和快速反应系统、大型综合巡天望远镜（LSST）、郭守敬望远镜（LAMOST）等计划则努力实现宽视场、多
波段成像巡天和宽视场多目标光谱巡天，建立天体的大统计样本，追求对宇宙的规律性认识。
2.2.3 实现全波段的协同观测和研究未来的发展重点将集中在毫米波、亚毫米波、红外、光学以及X 射线和γ射线探测方面。正在建造或计划建造的新一代卫星，如詹姆斯韦伯红外卫星、国际X 射线天文台以及空间VLBI等，性能将极大提高，并使天文
学研究能力跨上一个新台阶。
2.2.4 开辟宇宙探测新窗口
宇宙线、中微子、引力波为人类认识宇宙提供了新窗口。宇宙线和中微子不仅携带着大量重要的天体信息，而且是间接探测
暗物质的重要手段，例如在南极冰面下的IceCube 实验，地中海底的Antares 实验。利用对大量脉冲星脉冲周期的高精度测量，可使我们拥有一张由大量自然的高精度时钟组成的网，监测由引力波引起的宇宙空间度规的变化，从而捕捉到引力波。
2.2.5 开拓时域天文学观测研究新领域
时域天文学的主要研究对象是存在剧烈活动的天体，它们是研究重大物理问题的天然实验室，对望远镜的观测能力要求较高。近年发展起来的快速重复大视场成像巡天观测获得了大量变星、超新星、伽玛爆、活动星系核等剧烈活动天体的观测资料，
揭示了天体剧烈活动背后的重大物理机制，从而开拓了时域天文学观测研究的新领域。
2.2.6 国际合作研制超大型天文设备已成必然方式下一代天文设备，如SKA、30米级光学/ 红外望远镜、大型空间望远镜
等需要巨大的技术研发和科研力量，以及巨大的经费投入。同时，地面大型设备对台址条件有着极高要求，而地球上优异的台址
资源极其有限等，这些都使得多国合作建造和使用大型设备成为必要。
2.2.7 海量数据处理和计算天体物理学急速发展高精度、大视场观测使得观测数据急剧增加，
海量数据的储存和处理成为研发天文设备所必须解决的技术难题。同时为了更有效地利用这些观测数据检验理论模型，则需要进
行超大型高精度数值模拟。
2.2.8 建立更完善和高效的天文数据云
国际天文界的惯例是观测数据在获取后的较短时间内即向全世界开放，并提供高效的数据处理、使用与合作研究的平台和
环境，以使大量的天文实测资料得到更有效的利用。例如，美国斯隆巡天通过释放和共享观测数据，取得了巨大科学效应，这也
促使天文学家们更加主动地释放数据、共享软件和平台。国际虚拟天文台的建设已推进了10余年，是早期科技云的创建者和实
验者。2.3 国内发展现状和存在问题
2.3.1 面向天文前沿研究的天文观测网络已初具规模经过我国几代天文学家的努力，一批自主研制的光学、射电和毫米波望远镜相继建成并投入使用，逐步建成20 余座在全国范围广泛布局的观测台站，形成了初具规模且面向国内外天文界开放的光
学和射电天文观测网络。
自20 世纪30 年代，我国就开始致力发展天文观测装置，陆续建成了1 米及以下口径的光学望远镜、2.16米光学望远镜、
太阳多通道望远镜、13.7 米毫米波望远镜、25 米射电望远镜、2.4 米光学望远镜、1 米红外太阳塔，完成了中国地面天文各波段
观测装置从无到有的跨越发展。
2008 年，我国自主研制的国家重大科技基础设施“大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）”落成，为我国大视场天
文研究提供了强有力的手段。另一项国家重大科技基础设施“500 米口径球面射电望远镜（FAST）”正在建设中。已经立项研制的
硬X 射线调制望远镜（HXMT）和空间变源监视器（SVOM），将在致密天体和黑洞研究上发挥重要作用，暗物质粒子探测卫星
有望在暗物质间接探测方面取得重大突破。
我国天文学家还建成或在研若干科学目标相对专一的特色观测设备，如面向极早期宇宙、暗能量、太阳活动等重大问题的
21CM 阵列、暗能量射电探测阵列、射电频谱日像仪等。
2.3.2 面向国家战略需求的天文应用观测网络发挥重要作用利用天文长期积累的基础研究成果、高技术优势和社会影响，以满足国家战略需求和高技术发展需要为主要目标，建造和发展了一系列天文应用观测装置和网络，如探月工程高精度测定轨和
地面系统、空间目标与碎片观测网络、卫星激光测距网络、基于通讯卫星的定位导航系统
（CAPS）、白天观测暗目标装置、被动雷达关键技术实验验证、新一代详查相机概念、激光漫反射测距等，在相关国家战略需求
领域形成了稳定和高效的业务运行系统，发挥着重要作用。随着上海65 米射电望远镜和阿根廷40 米射电望远镜在
2012 年底和2015 年先后建成，我国VLBI 网络的观测能力将得到极大提升，并将在其他空间探测任务中发挥重要作用。
这些工作的开展，大大拓宽了天文观测的覆盖面，凸显了天文观测研究在国防安全领域的重要作用。
2.3.3 核心天文技术不断突破和发展
以建设重大天文观测装置开展天文前沿研究和满足国家战略需求为依托，我国发展和掌握了一系列核心天文技术，如：毫
米波和亚毫米波探测技术、VLBI 技术、光学镜面拼接技术、自适应和主动光学技术、天文导航定位和应用技术、空间目标精密
定轨和测轨技术、卫星激光测距技术、被动雷达探测与应用技术等。其中大口径薄镜面及拼接镜面主动光学技术、并行可控光纤
定位技术、亚毫米波（THz）接收机技术等已达世界先进水平。此外，我国光机电领域在自适应光学、机械加工与工艺和红外探
测器等方面具有长期积累和优势。
2.3.4 国际一流的天文观测手段急需发展尽管我国在天文观测设备、天文技术和基础科学等方面取得了积极进展，在服务国家重大需求中发挥了重要作用，但是我们还要清醒地看到，与发达国家相比我国还存在一定甚至较大的差距，仍然需要不断加强
天文理论和技术的源头创新，发展先进的天文观测装置，不断提升攀登科学高峰和服务国家在卫星导航与应用、空间环境、深空
探测等方面战略需求的能力，尽早实现我国在天文基础研究和天文观测设备、技术、方法等方面达到国际领先的战略发展目标。
（1）天文观测急需发展大集光本领和大视场观测手段。以光学望远镜为例。从观测能力上看，我国目前通用型光学望远镜的最大口径是2.4 米，而国际上近20 年间已陆续建成14 架10 米级口径光学/红外望远镜。从望远镜体量上看，我国拥有的光学望远镜总面积仅占全世界的2.1%，排名第10 位。如考虑望远镜口径大小、终端仪器先进性、所在台址条件等对望远镜性能有重要影响关键指标的因素，我国的排名将更靠后。在空间望远镜方面，我国的差距更大。
国际上已经发射了约200 颗和天文有关的卫星，实现了从γ射线到射电波段的全电磁波段观测，带来了大量激动人心的新发现。
而我国迄今还没有发射一颗空间天文卫星。因此，不论地基观测还是空基观测，都
急需发展高分辨和大视场观测能力。
（2）天文应用观测能力亟待提升。中科院空间目标和碎片观测网络已建成和运行10 余年，由于设备老化等原因已不能满足长远发展需求，急需进行完善和升级，并需采用近几年已实验成功的光电阵和光电篱笆等先进观测手段。
卫星激光测距网络存在着台站布局不健全，缺少西部台站和海外站影响自主精密定轨的问题。同时与VLBI 网一样，某些台
站的观测设备已超期服役。
现有探月地面应用系统无法满足我国探月与深空探测进一步发展的需求，需要进一步完善地面系统射电望远镜布局。
（3）天文技术方法急需突破系列核心技术。面向未来天文观测和空间探测的发展需求，我国目前还缺乏一些核心技术。如，尚不具备亚角秒的探测能力；缺少对暗弱天体和目标的高光谱分辨观测能力；在成像和光谱观测上缺乏偏振探测能力；
红外探测是我国天文观测和空间探测的瓶颈，是必须我国自主研制发展的核心技术。
3 我国天文望远镜技术未来发展思考与探讨
3.1 启示与发展机遇
21 世纪的国际天文观测与空间探测已经进入“精、深、广、快”的全面发展阶段。中国天文前沿和应用研究要想有所作为，
必须把握时代赋予我们的难得机遇。充分发挥我国的独特优势，如利用南极冰穹A 得天独厚的台址优势，大力推动南极天文台建
设；面向国家空天科技发展对高精度测量的强大需求，大力提升天文应用观测网络的能力；抓住即将启动的大型国际合作项目，
如
TMT 和SKA 的重大机遇，使我们在国际主流的天文研究设施中占一席之地；借助我国综合国力的不断提升为天文学研究和天文
应用所提供的前所未有的发展机遇，实现天文观测和空间探测的跨越发展。
3.1.1 天文学研究面临着重大科学机遇
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》提出了极端状态下的物质结构与物理规律、暗物质和暗能量的本质、宇宙的起源和演化、黑洞及各种天体和结构的形成及演化等重要研究方向。这些当今亟待解决的重大天文和物理问题正处于即将被突破的重要关口，驱动天文学研究进入跨越发展的黄金时代。世界各国都在加紧建造下一代大型天文观测设备，力争尽早取得最新发现。围绕这些天文热点问题，我国天文学家应利用已建、在建和拟建的项目，如LAMOST、FAST和南极天文台等，抓住机遇，力争在天体物理前沿领域做出创新贡献，形成特色和优势研究领域，例如依托LAMOST 形成银河系结构研究团队；
依托FAST 形成早期星系形成、极端致密天体研究团队；依托HXMT、SVOM、暗物质粒子探测卫星、空间站光学观测设施等空间天文科学平台，形成黑洞及高能天体物理、暗物质性质、观测宇宙学等研究团队；依托南极天文台计划的逐步实施，开辟
“时域天文学”研究新领域，形成恒星形成与演化、太赫兹天文学研究团队；依托30 米光学/红外望远镜，形成有中国自主科学目
标和特色的宇宙暗物质和暗能量、类地行星系统研究团队；依托中科院天文台的高性能计算设备，形成以数值模拟为主要手段
的星系形成与宇宙大尺度结构、星系动力学研究团队等。
3.1.2 天文应用面临着国家重大战略需求
我国未来即将实施的一系列重大科技计划，对天文应用提出了重要需求，也必将促进天文研究和技术的发展。例如，
海洋卫星、资源卫星、导航卫星和一些空间科学卫星都提出了精密定轨的需求，将促进我国激光测距网络的完善和发展；探
月和深空探测重大专项的继续推进和实施对VLBI测定轨提出了更高的要求，将促进我国VLBI网性能的提升；深空自主导
航对脉冲星到达时间提出了高精度的观测要求，将促进脉冲星地面和空间观测能力的发展；日益迫切的自主保障空天安全的
需要，将促进空间目标与碎片观测网络和太阳活动监测与预报体系的进一步完善。
3.1.3 良好的发展环境助力天文研究跨越发展
我国综合国力的大幅攀升，国民经济的快速发展，科技实力和工业制造水平的日益提高，全民天文科学素养的不断提升，
为天文研究和天文应用实现跨越发展提供了前所未有的良好发展环境。
3.2 我国天文望远镜和技术发展的几点思考
（1）坚持“两个面向”的“大天文学”发展理念。通过发展面向前沿科学的天文科技工程带动相关技术发展，天文技术服务国家安全和经济发展，在不断满足国家战略需求的实践中谋求天文学科的可持续发展；
（2）坚持有所为有所不为。逐步形成中国天文的优势和特色，在光学、射电等特定波段和大集光本领、大视场等特定能力
上尽快取得领先优势；
（3）重点推进地基大型望远镜建设，同时借助我国航天事业快速发展的契机加快空间天文卫星的研制，带动我国天文学科
建设与可持续发展；
（4）把国际合作建设和运行大型天文科技工程作为重要发展战略，在国际合作中坚持平等互利的原则；
（5）加强天文与其他学科的交叉。促进天文与数学、理论物理、粒子物理、地学、生物学等基础学科的交叉，发现新规律。促进天文技术方法与机械、电子、结构、材料等高技术领域的交叉以及与工业界的交叉，发展先进的观测装置和手段；
（6）大力加强天文人才队伍建设。在继续加强国内外人才交流与合作以及科教结合的基础上，实现在天文研究、设备研制、核心技术研发和应用的过程中培养和锻炼高水平的天文人才队伍；
（7）把关键技术突破和先进科学仪器研制放在发展重大观测装置的先导地位，重视和加大对技术研发能力建设的支持。突
破光学、射电和空间天文技术与方法、天文数据处理技术和计算天体物理方法四大领域上的共性关键技术，使地面光学、射电以
及空间高能、太阳观测方面的观测能力达到世界先进水平，在导航定位、空间探测、高精度测定轨、空间环境等国家重大战略需
求领域的支撑保障能力达到世界先进水平。
致谢感谢国家天文台赵冰研究员、彭勃研究员、颜毅华研究员、秦波研究员、高亮研究员、郝晋新研究员、邹永廖研究员
在本文形成中给予的帮助和讨论！
参考文献1 中天文发展战略研究组. 国天文发展战略研究报告.
2011年12月.
2中国科学院基础科学局天文力学与空间科学处，中国科学院国家科学图书馆.中国及中国科学院天文学领域文献计量统计报告（1998年-2009年）. 2010年10月.
3中科院-国家基金委天文学科发展战略研究组. 20112020年我国天文学科发展战略研究报告. 2010年6月.
望远镜的原理及发展历史 望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。又称“千里镜”。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼，使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。1608年荷兰人汉斯·利伯希发明了第一部望远镜。1609年意大利佛罗伦萨人伽利略·伽利雷发明了40倍双镜望远镜，这是第一部投入科学应用的实用望远镜。 17世纪初的一天，荷兰小镇的一家眼镜店的主人利伯希（Hans Lippershey），为检查磨制出来的透镜质量，把一块凸透镜和一块凹镜排成一条线，通过透镜看过去，发现远处的教堂塔尖好象变大拉近了，于是在无意中发现了望远镜的秘密。1608年他为自己制作的望远镜申请专利，并遵从当局的要求，造了一个双筒望远镜。据说小镇好几十个眼镜匠都声称发明了望远镜。 望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。根据望远镜原理一般分为三种。BOSMA博冠望远镜. 一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜，红外望远镜，X射线和伽马射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜，观剧望远镜和军用双筒望远镜。 常用的双筒望远镜还为减小体积和翻转倒像的目的，需要增加棱镜系统，棱镜系统按形式不同可分为别汉棱镜系统(RoofPrism）（也就是斯密特。别汉屋脊棱镜系统）和保罗棱镜系统(PorroPrism）(也称普罗棱镜系统)，两种系统的原理及应用是相似的。个人使用的小型手持式望远镜不宜使用过大放大倍率，一般以3～12倍为宜，倍数过大时，成像清晰度就会变差，同时抖动严重，超过12倍的望远镜一般使用三角架等方式加以固定。 与此同时，德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜，他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜，这种望远镜由两个凸透镜组成，与伽利略的望远镜不同，比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。沙伊纳于1613年─1617年间首次制作出了这种望远镜，他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜，把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。沙伊纳做了8台望远镜，一台一台地观察太阳，无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此，他打消了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉，证明了黑子确实是观察到的真实存在。在观察太阳时沙伊纳装上特殊遮光玻璃，伽利略则没有
入门天文望远镜应具备最基本的素质之---天顶镜篇 天文望远镜总是用来仰望天空的。特别是在为了减少光害，我们常常选择被树林包围的空地中如在大盆底抬头观天，或者当大气层状态不稳定时我们尽量选择垂直向上看天时（平视或者斜视需要穿过更厚的大气层），天顶镜就成了必 不可少的天文望远镜重要的配件之一。一、为什么我们一 定要用天顶镜？为了减少成像质量受到影响和伤害，一般来说，我们尽量避免在光路上设置那些不必要的介质。但是，为什么我们说天顶镜是一个必要的部件呢？请看下面一只 可爱的小狗狗给我们作的示范。①我要看星星。啊，脖子仰的酸，腰腿蹲的疼：②取下目镜，接上天顶镜：③然后再接上目镜：④哇！舒服了，想看多久看多久：（注：如果没看明白，请参考下图。）①直接仰视（难受）： ②利用天顶镜（舒适）： 二、天顶镜的分类：①尺寸：由于24.5mm接口规格的天 文产品已经基本退出市场，目前按照接口尺寸大小，天顶镜可分为两种类型。31.7mm和50.8mm（参见下图）。1〉50.8mm天顶镜以及50.8mm接口目镜（旁边的小PL4是31.7mm，照片对比用）。2〉31.7mm天顶镜（如下图）。②结构形式：按照结构形式来划分的话，天顶
镜一般有两种形式。1〉平面反光镜型天顶镜：原理很简单，故而不多说了。2〉棱镜型天顶镜：工作原理就是利用光的全反射原理（关于全反射请点击阅读《BaK4和BK7的区别（保罗棱镜篇）》）。示意图如下。三、入门级天顶镜应该是什么样子的？我们的话题逐渐进入到了核心阶段。这篇文章里我们要解答两个问题：1〉入门级天顶镜的大小和合适的结构类型是什么？2〉入门级天顶镜最起码应该达到的最低质量标准是什么？下面我们来分别探讨。①入门级天顶镜的尺寸和结构类型：首先说接口尺寸，因为我们推荐入门级别的天文望远镜要在够用的前提下尽量轻便，所以入门级别的天顶镜接口尺寸毫无疑问地会被定位在31.7mm，而关于结构类型，我们先给列出平面镜型和棱镜型各自的特点（优缺点），然后再自然推出答案。1〉重量：平面反光镜型肯定在轻量化方面有优势。2〉对成像的影响：因为棱镜型天顶镜的入射光要通过材料内部，也就是光线要进入一种介质，然后再从新回归到空气中，所以从理论上肯定棱镜型天顶镜会带来色差等的影响。实际上，各大名牌产品中高端的天顶镜基本上都是平面镜型的。下面，我们来比较两款50.8mm 平面天顶镜和棱镜天顶镜的试验结果，这两款都是高度精密制作的德国某品牌的产品，精度极高，也很昂贵。平面天顶镜： 棱镜天顶镜：从左侧的隆基试验的结果来看，平
海南大学《现代自然科学技术概论》考核作业 课程代码：974105 学分：2.0学分 学年度：2010-2011学年度 姓名：曹国宝 性别：男 学号：20080W0102 学院和班级：材料与化工学院08级理科实验班 天文望远镜的发展与自然科学的进步 曹国宝 (海南大学材料与化工学院海口市570228) 摘要：本文通过对各种天文望远镜的发明及简介，使大家了解天文望远镜的发展简史.并阐述其在自然科学发展史上所作出的贡献。指出各种天文望远镜的优点和不足之处，最后研究了其未来发展趋势并作出展望。 关键词：自然科学天文望远镜光学望远镜射电望远镜空间望远镜 Astronomical Telescopes’ Progress And Natural Science’s Devel opement Cao Guobao (Hai Nan University material and chemical college Hai Kou 570228) Abstracts: This article offer a brief introduction for various astronomical telescopes in different epoch and thus give a impression of the telescope’s history. Then point out how can the telescope pay a contribution for our science. Moreover, illustrate different kinds of astronomical telescope’s strength and short backs. At last , how astronomical telescope will develop in the future is given. Keywords: natural science optical telescope astronomical optics telescope radio telescope space telescope 一．引言 1609年, 意大利物理和天文学家伽俐略首次使用望远镜观测到了人眼看不到的宇宙中的一些天体, 开创了天文学研究的新纪元. 随着自然科学技术的不断进步, 到牛顿时代, 人们可以研制出更大更复杂的望远镜, 使天文学研究进入了一个繁荣时期, 发现了很多微弱的恒星并计算出恒星之间的距离. 19世纪后, 人们利用光谱仪收集天体发出的光谱, 得出了有关天体运动和化学成分的信息. 进入20世纪后, 人们研制出越来越大、性能越来越好的望远镜, 可观测到更远距离的天体.在地面上使用光学望远镜观测时, 天体发出的光经过大气层, 会受到大气扰动的影响. 为了减小这一影响, 发展了自适应光学[1]。 与此同时人类对宇宙的探测不但从平地转移到高山地带, 同还借助气球、飞
天文望远镜推荐 1: 不推荐($300 and less) Tasco Bushnell/Bausch amp; Lomb Galileo (Home Shopping Network) Other shopping channel, department store telescopes, etc Telescopes found in "closeout" type catalogs Anything that says "XXXXX by Meade" At least 95% of telescopes on ebay 2: 有保留地推荐($300-$600) Meade DS/EC Series (2-) Bushnell V oyager Dobsonians (Note: Dobsonians only) Older Coulters with blue tubes Old 1980s vintage Celestrons with the word "Comet" in them Celestron C150HD, G8N and NexStar 114 hybrid Newtonians (2+) Celestron NexStar 114GT (Hybrid, 2+) Edmund Astroscan 3: 推荐($250-$1500) Most Celestrons Meade Starfinders (watch out for #77 2" plastic focuser) Most older Meades, 6" and larger (#628, #645, #826, #6600, #8800, etc) (3+) Meade 4500 (Avoid "similar" versions with .965" eyepieces) Most old Edmunds (red-tubed models preferable to white-tubed ones) Old Criterion Dynascopes (6", 8", check to see that RA drive works) Orion XT and Sky View Deluxe models Older Orion Dobs (DSE, etc) Discovery Coulter/Odyssey/Murnaghan scopes with red tubes (3-) Old Junos (3+) Sovietski/TAL Stargazer Steve (3-) (kit) Orion (UK) (3+) (unavailable in US) 4：高度推荐($500-$3000) DGM (4+) Parks
新手入门——天文望远镜使用小常识 一、如何调试寻星镜 1、白天，先将主镜筒对准远处的一个目标（约500米远），如烟囱、空调室外机等。装上低倍率目镜（如20MM目镜）寻找目标。将镜筒大致对准目标后，调节焦距系统直到目标清晰，并使之处于主镜中心点，然后将脚架全部锁紧。 2、小心调整寻星镜上的三个螺丝，将主镜看到的目标调到寻星镜的十字架中心。 3、更换高倍率目镜（如10MM目镜），重复上述的步骤。调试时，主镜里的目标始终控制在寻星镜的十字架中心。 ＊寻星镜调准后，千万不要动它。观测月亮，尽量选择在“弯月”，这时能更清晰的看到环形山、月海等。 二、赤道仪的简介和调整 （一）赤道仪简介 赤道仪有三个轴： 1、地平轴。垂直于地平面，下端与三脚架台连接，上端与极轴连接，有地平高度刻度盘。绕地平轴旋转可调整望远镜的地平方位角。 2、极轴（赤经轴）。一端与地平轴相连，上下扳动极轴可调整地平高度角。另一端与赤纬轴成90o角连接，装有时角度盘，用于望远镜指向的时角（赤经）调整。
3、赤纬轴。与极轴成90o相连，上端与主镜筒成90o相连，以保证镜筒与极轴平行。下端连接平衡锤，装有赤纬度盘，用于望远镜指向的赤纬度调整。 （二）赤道仪的调整 极轴调整。使望远镜极轴和地球自转轴平行，指向北天极。 1、主镜与赤道仪、三角架连接好，把将有“N”标志的一条腿摆在正北方。调整三角架高度，使三角架台水平。 2、松开极轴（赤经轴）螺钉，把主镜旋转到左边或右边。松开平衡锤螺钉，移动平衡锤，使望远镜与锤平衡。把望远镜旋回上方，制紧螺钉。 3、松开地平螺钉，转动赤道仪，使极轴（望远镜）指向北方（指南针定向），制紧螺钉。 4、松开极轴与地平轴连接螺钉，上下扳动极轴，使指针对准观测地点的地理纬度，制紧螺钉。 5、松开赤纬轴螺钉，转动望远镜使其与极轴平行（亦即与当地经线圈平行），制紧螺钉。 6、从望远镜（或调好光轴的寻星镜）中观看北极星是否在视场中央，如有偏差，则需对极轴的地平方位角，地平高度角作精细调整，直至北极星在视场中央不再移动。 7、拧动时角刻度盘，零时（0h）对准指针；拧动赤纬刻度盘，90o对准指针。 至此，望远镜就与地球自转轴、观测点子午面完全平行。
?光学望远镜 天文光学望远镜主要由物镜和目镜组镜头及其它配件组成。通常按照物镜的不同，可把光学望远镜分为三类：折射望远镜、反射望远镜和折反射望远镜。 一折射望远镜 折射望远镜的物镜由透镜组成折射系统。早期的望远镜物镜由一块单透镜制成。由于物点发射的光线与透镜主轴有较大的夹角，玻璃对不同颜色的光的折射率不同，会造成球差和色差，严重影响成像质量。为了克服这一缺点，人们发现近轴光线几乎没有球差和色差，于是尽量制造长焦距透镜，促使望远镜向长镜身发展。1722年希拉德雷测定金星直径的望远镜，物镜焦距长达65m，用起来非常不便，跟踪天体时甚至需很多人推动。 为解决上述缺点，后来人们用不同玻璃制成的一块凸透镜和一块凹透镜组成复合物镜。所以，现代的折射望远镜的物镜，都是由两片或多片透镜组成折射系统（双透镜组或三合透镜组等）这样，可使望远镜口径增大，镜身缩短。1897年安装在美国叶凯士天文台的折射望远镜，口径 1.02m，焦距19.4m，仅物镜就重达230kg，至今仍是世界上最大的折射望远镜。 从理论上说，望远镜越大，收集到的光越多，自然威力也越大。但巨大物镜对光学玻璃的质量要求极高，制作困难。镜身太大，支撑结构的刚性难保，大气抖动影响明显，其观测效果反倒不佳。这就限制了折射望远镜向更大口径发展。现在天文学家们发展了一种新技术，可以在望远镜镜面背后加上一套微调装置，根据大气的抖动情况，随时调整望远镜的镜面，把大气的抖动影响矫正过来，这套技术叫做主动光学，这样一来，望远镜口径问题有望突破。 二反射望远镜 反射望远镜的物镜，不需笨重的玻璃透镜，而是制成抛物面反射镜。 其光学性能，既没有色差，又消弱了球差。 反射望远镜物镜表面有一层金属反光膜，通常用铝或银，反光性能相当理想，且镜筒大大缩短。由于抛物面反射可作得很轻薄，于是就可以增大望远镜的口径。现代世界上大型光学望远镜都是反射望远镜。 反射望远镜需在镜筒里面装有口径较小的反射镜，叫作副镜，以改变由主镜反射后，光线行进方向和焦平面的位置。反射望远镜有几种类型，通常使用的主要有牛顿式，副镜为平面镜；卡塞格林式，副镜是凸双曲面镜，它可把主物镜的焦距延长，并从主镜的光孔中射出。
赤道仪的使用方法 追踪因日周运动而移动的天体,最简单的方法是使用赤道仪式台架,确实比经纬仪方便得多。只要明白了使用的要领,作目视观则或照相均会产生很好的效果。晚间的星空,以北天极和南天极联机的自转轴为中心,每日旋转一次,称为日周运动。在赤道仪的台架上,把极轴(或称赤经轴)向北天极延长(在南半球时向南天极),就能简单地追踪星星的移动。换句话说,让赤道仪的极轴和地球的地轴平行,这个作业称为极轴调整,使用赤道仪时绝不能忘记,事先要与极轴对准平。 赤道仪的台架分为附有赤经、赤纬微动杆的, 以及附装极轴马达追踪式两种。附有微动杆的比经纬台的星星追踪方便,但须连续手动以便继续追踪,如果预算许可,最好是采用马达追踪式,会方便得多。必须调整赤道仪赤纬轴和极轴全体的平衡。如果平衡状态调节良好,固定螺丝放松时镜筒会静止,赤道仪的运转就会很圆滑,使用起来很平稳。 近年生产商在高级的赤道仪加进了GOTO功能，使用者可以指令望远镜自动指向观察目标。但耗电量大，野外观星时要携带大型蓄电池。 赤道仪的种类有很多。业余天文爱好者最常用的赤道仪有两种：分别是德国式及叉式赤道仪。德国式赤道仪适合折射、反射及折反射望远镜。而叉式赤道仪一般配合折反射望远镜使用。叉式赤道仪比德国式优胜的是不须要平衡锤，减轻仪器重量，方便野外观星。但是业余级数的叉式赤道仪稳定性不及德国式赤道仪。博冠系列望远镜用的赤道仪是德国式的赤道仪(如图)。 那我们就主要讲讲德国式赤道仪的使用方法吧！ (一)赤道仪简介 肉眼可见的天体,用寻星镜就可对准,赤道仪之作微调跟踪之用。而深空天体就必须利用赤道仪的时角、赤纬度盘才能找到。 赤道仪有三个轴： 1．地平轴。垂直于地平面，下端与三脚架台连接，上端与极轴连接，有地平高度刻度盘。绕地平轴旋转可调整望远镜的地平方位角。 2．极轴。一端与地平轴相连，上下扳动极轴可调整地平高度角。另一端与赤纬轴成90o角连接，装有时角度盘，用于望远镜指向的时角（赤经）调整。 3．赤纬轴。与极轴成90o相连，上端与主镜筒成90o相连，以保证镜筒与极轴平行。下端连接平衡锤，装有赤纬度盘，用于望远镜指向的赤纬度调整。 （二）对准、观测深空暗天体 第一步：极轴调整。使望远镜极轴和地球自转轴平行，指向北天极。 1．主镜与赤道仪、三角架连接好，把有“N”标志的一条腿摆在正北方。调整三角架高度，使三角架台水平。 2．松开极轴（赤经轴）制紧螺钉，把主镜旋转到左边或右边。松开平衡锤制紧螺钉,移动平衡锤,使望远镜与锤平衡。把望远镜旋回上方，制紧螺钉。 3．松开地平制紧螺钉，转动赤道仪，使极轴（望远镜）指向北方（指南针定向），制紧螺钉。
教您天文望远镜基础知识入门 一、望远镜种类 （一）折射式望远镜 折射式望远镜的构造如下图： 折射式望远镜由两个透镜组成：固定在镜筒前端的是物镜（其口径大小直接决定望远镜的性能）；在镜筒尾端可以调换的是目镜。
上图为星特朗AstroMaster系列 90EQ 优点：视野较大、星像明亮，使用和维护比较方便，反差及锐利度较同口径的反射镜佳，摄影及高倍行星观测，效果都相当不错。缺点：有色像差(色差)问题，会降低分辨率。 （二）反射式望远镜 反射式望远镜的构造如下图：
上图为牛顿式反射式望远镜。
上图为星特朗AstroMaster系列130EQ 优点：无色差、强光力和大视场，非常适合深空天体的目视观测。缺点：彗差和像散较大，视野边缘像质变差，操作不太容易, 维护相对复杂。 （三）折反射式望远镜 折反射式望远镜的构造如下图：
上图为星特朗Omni XLT 127
综合了折射镜和反射镜的优点：视野大、像质好、镜筒短、携带方便。有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林2种。 三种类型望远镜优缺点对比： （1）折射式：通常小型（口径80毫米以下）折射望远镜具有便携优势，结构简单可靠性高，可以在旅行时随身携带。在拍摄要求不高的情况完全可以满足摄影需求，而且与相机连接简单可以作为长焦镜头使用。 （2）反射式：大口径反射虽然不便携，但比其他类型望远镜有很多优势。首先，造价低廉，很多爱好者可以自己磨制。其次，大口径成像效果更好，利于高倍观测，而且焦比较小，适合观测和拍摄深空天体。 （3）折反式：折反同时具备折射式望远镜的便携和反射式望远镜的成像优势，但价格较贵。 三种望远镜优缺点对比： 折射式 优点：结构简单，便携，成像锐度好， 缺点：镜筒封闭维护保养容易有色差、球差，口径大的价格相对较贵 光学结构：物镜——目镜结构 反射式 优点：口径大，成像亮度高，无色差，价格相对便宜 缺点：不便携，有球差，镜筒开放维护保养相对困难 光学结构：反射镜——副镜——目镜结构 折反式 优点：便携，成像质量较好，镜筒封闭维护保养容易，
天文望远镜基础知识介绍
天文望远镜基础知识科普 一、望远镜基本原理与天文望远镜 望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器，是通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而使人看到远处的物体，并且显得大而近的一种仪器。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。 天文望远镜是望远镜的一种，是观测天体的重要工具，可以毫不夸大地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，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。 二、天文望远镜的结构 下面是天文望远镜的结构图，不是说每一款望远镜都是这样的。有的天文望远镜没有寻星镜，有的在镜筒上还安装了中垂来调节平衡。还有会赠送很多其他的天文配件，比如太阳滤镜、增倍镜（巴洛镜）、更多倍数的目镜。 天文望远镜重要部位的作用： 1.主镜筒：观测星星的主要部件。 2. 寻星镜：快速寻找星星。主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测 星体。在找星星时，如果使用数十倍来找，因为视野小，要用主镜筒将星星找出来，可没那麼简单，因此我们就使用一支只有放大数倍的小望远镜，利用它具有较大视野的功能，先将要观测的星星位置找出来，如此就可以在主镜筒，以中低倍率直接观测到该星星。 3. 目镜：人肉眼直接观看的必要部件。目镜起放大作用。通常一部 望远镜都要配备低、中和高倍率三种目镜。 4.天顶镜：把光线全反射成90°的角，便于观察。 5. 三脚架：固定望远镜观察时保持稳定。
三、天文望远镜的性能指标 评价一架望远镜的好坏首先看它的光学性能，然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。光学性能主要有以下几个指标： 1．口径：物镜的有效口径，在理论上决定望远镜的性能。口径越大，聚光本领越强，分辨率越高，可用放大倍数越大。 2．集光力：聚光本领，望远镜接收光量与肉眼接收光量的比值。人的瞳孔在完全开放时，直径约7mm。70mm口径的望远镜，集光力是70/7=10倍。 3．分辨率：望远镜分辨影像细节的能力。分辨率主要和口径有关。 4．放大倍数：物镜焦距与目镜焦距的比值，如开拓者60/700天文望远镜，使用H10mm目镜，放大倍数=物镜焦距700mm/目镜焦距10mm=70倍；放大倍数变大，看到的影像也越大。 5．视场：望远镜成像的天空区域在观测者眼中所张的角度，也称视场角。放大倍数越大，视场越小。 6．极限星等：是望远镜所能观测到最暗的星等，主要和口径、焦比有关。正常视力的人，在黑暗、空气透明的场合最暗可看到6等星，而70mm口径望远镜的集光力是肉眼的100倍，能看到比6等星再暗五个星等的11等星。 因此，衡量望远镜的重要参量是口径。 四、天文望远镜的分类 （一）光学望远镜 1609年，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类可以分为三种： 1.折射望远镜：物镜为凸透镜，位于镜筒的前端，来自天体的光线经物镜折射后成像在焦面上，故称为折射望远镜。优点---使用方便，镜体轻巧，便于
望远镜的光学形式与优缺点简介 望远镜的光学形式分为折射式、反射式、折反射式等三种。 折射望远镜 折射镜的镜片结构是由二片到三片所组合的消色差设计。 优点：焦距长、视野较大、解析力强、拍摄出的星点锐利，星像明亮，最适合于做天体测量方面的工作、观测月球、行星、双星表现出色，较大口径的产品易于地面观景、非常适合做月面及行星的扩大摄影。影像清晰锐利，高对比度、较好的消色差设计、极好的APO高消色差、好的镜片几乎无色差、使用寿命很长，但须注意不要让镜片发霉、易于设置和使用、保养容易，很少或不需要维护、底片比例尺大、对镜筒弯曲不敏感、简单和可靠的设计、密封的镜筒避免了空气扰动图像并保护光学镜片、物镜永久固定式安装，无需校正。 缺点：价格高昂。大口径规格比较昂贵、较重、长度和体积比同等口径和焦距的牛顿反射或折反望远镜更大、存在一些色彩畸变(消色差双胶合透镜)、有残余的色差，从而降低了分辨率、优质折射镜的物镜是2片双分离消色差物镜或3片复消色差物镜。不过，消色差或复消色差并不能完全消除色差，所谓消色差物镜只是对白光中7种色光的2种色光（红和兰光）消除色差，而复消色差物镜除了对2种色光
消色差之外，还对第3种色光（黄光）消除了剩余色差。短焦的折射镜有周边像差的现象，但这些缺点现已可解决。口径无法做太大，增大口径的成本因素限制了商业产品的最大尺寸，经济的设计大多为中小口径产品、巨大的光学玻璃浇制也十分困难，对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害、到1897年叶凯士望远镜建成，折射望远镜的发展达到了顶点，此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现。这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜，并且，由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显，因而丧失明锐的焦点。反射式望远镜： 优点：口径较大，影像明亮。成本低，没有色差，可做较大的口径，适合做星云、星团的摄影。没有色差，能在广泛的可见光范围内记录天体发出的信息，且相对于折射望远镜比较容易制作。 缺点：口径越大，视场越小，光轴需常调整，反射镜面镀膜易氧化，物镜需要定期镀膜（三至五年），否则星星愈看愈暗，保养较为繁复。反射镜的慧差和像散较大，使得视野边缘像质变差，周边像差使星象肥大。彗形像差，这已被克服。 常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式2种。 牛顿反射望远镜 光学系统简单、价格便宜，球面反射镜在后端，目镜在前端侧面；牛顿反射望远镜采用一面凹面镜作为主要物镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜，再次改变方向进入目镜焦平面。目镜为便于观察，被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。牛顿反射望远镜用
76700天文望远镜怎么装 安装顺序：三脚架先支起来，。然后装上镜筒。镜筒固定后，在镜筒上面安装寻星镜（用来初步寻找目标物体），然后装上目镜（装在调焦筒中）。使用巴罗夫镜的时候，先装巴罗夫镜，再装目镜。（装巴罗夫镜，需要把安装目镜的装置上的盖子拿掉。） ★反射式/焦距:700mm,通光口径：76mm ★可组35倍,56倍,175倍加1.5x正像镜可组52倍,84倍,263倍加3x增倍镜可组156倍,252倍,789倍。（望远镜放大倍数=物镜的焦距
/目镜的焦距*搭配上的镜倍率（随不同目镜焦距配置不同而改变放大倍数） ★目视贯穿星等:11.40等 ★理论分辨率:1.842 角秒,这相当于可以看出1000米处相距0.893 厘米的两个物体。 ★光力:0.109 巴罗夫镜作用（Barlow lens） 它的作用就是延长主镜（物镜）的焦距，以达到增加放大率的效果。 物镜通光口径60mm，焦距900mm； 目镜三个，焦距分别为4mm，12.5mm，20mm，所以只用目镜的倍数分别为：225，72和45倍。 1.5倍正像镜一个，与三个目镜的组合倍数分别为：338，108和68倍。 3倍巴洛夫镜一个，与三个目镜的组合倍数分别为：675，216和135倍（巴洛夫镜与正像镜不能同时使用）。 90°反射镜一个（成倒像，适合看天体，不适合看风景） 45°反射镜一个（成正像，风景天体皆可） 5倍寻星镜一个（寻星镜成倒像，不适合单独拿下来做小望远镜，但它成像确实还不错） 月亮镜一个，能有效控制色散，适合看月亮时使用。 太阳镜一个，观测太阳时用，但基于对眼睛的爱护，不建议观测太阳，切记切记！
目鏡的作用是把望遠鏡主鏡的影像放大，雖然一塊透鏡也可以造成目鏡，但為了達至最佳效果，大多數的目鏡都是由二塊或者多至七塊透鏡組成。 目鏡主要由兩組透鏡合成，對著主鏡，接收著主鏡光束的透鏡稱為視場透鏡(field lens)，接近眼睛的
透鏡是目透鏡(eye lens)。 正目鏡和負目鏡 目鏡可分為正目鏡和負目鏡，正目鏡表示望遠鏡成形的實像 ( real image ) 在目鏡之外；負目鏡則表示望遠鏡的的虛像 ( virtual image ) 出現於目鏡內。所以正目鏡可當普通放大鏡用，把擺放在目鏡前的物體放大，負目鏡則不可以。 a.出射瞳孔 ( Exit pupil )
由主鏡射進來目鏡的光束，再離開目鏡的目透鏡成為細小光束的橫切直徑，就是出射瞳孔，或稱作藍斯登環 ( Ramsden disk ) 。出射瞳孔愈大，影像愈光亮。 出射瞳孔最好能夠配合人的瞳孔在晚間的寬度，約 5mm 至 9mm，這樣在黑夜觀看暗星体最恰當。應該要說清楚一點，出射瞳孔是要比我們的瞳孔細一些，否則進入不到眼睛的多餘光，便給浪費了. 出射瞳孔
出射瞳孔的直徑由入射瞳孔光束的大小所限制，入射瞳孔即望遠鏡的口徑，它們的關係在第一章中己列出。至於量度出射瞳孔的直徑，我們可以用一張白紙或磨砂玻璃放在目鏡後，量度最清晰的光環。得到它的直徑後，我們還可以用下列公式求出不知目鏡焦距的值。 例: 望遠鏡直徑 8 吋，焦距 56 吋，由望遠鏡系統量度到的出射瞳孔直徑是 1/14 吋，求自製目鏡的焦距。
出射瞳孔直徑和觀察用途 倍率出射瞳孔直徑每吋放大倍數觀察對象 十分低倍4~7 mm3~6 x寬視野深空星體。 低倍2~4 mm6~12 x常用倍率，找尋星星和觀看深空星體。 中倍1~2 mm12~25 x 月亮，行星，細小深空星體，寬視角雙星。 高倍0.7~1.0 mm25~35 x 月亮，在大氣穩定下觀看行星，雙星，星團。 十分高倍0.5~0.7 mm35~50 x大氣穩定下觀看行星和窄視角雙星。 b.目視距離 ( Eye relief )
学用户手册 很多天文爱好者在购买天文望远镜的时候都是很惘然，到底哪一款天文望远镜最适合自己，能否看到星星，能看清楚到什么程度，等等疑问，而且对于一些天文望远镜的型号，参数，光学系统也不了解。在购买天文望远镜之前，让我们大家一起来了解一下。首先来说说天文望远镜的光学系统吧。 天文望远镜有折射式天文望远镜、反射式天文望远镜和折反射式天文望远镜 1以透镜作为物镜的，称为折射望远镜.使用起来比较方便，视野较大，星像明亮，但是有色差，从而降低了分辨率。优质折射镜的物镜是两片双分离消色差物镜或3片复消色差物镜。不过，消色差或复消色差并不能完全消除色差。 折射望远镜用透镜系统聚光。小的时候大部分人有这样的经验，在晴天我们用放大镜点燃一片树叶或纸。这个实验的原理就是放大镜把表面的光聚焦成一点，使这一点的温度特别高，即光度特别大。一架折射望远镜用透镜组完成同样的事情。在折射望远镜大的一端有两片大小相等但不同类型的镜片。当光通过它们，它们共同工作把光聚焦在望远镜筒另一端。在这一点，不管望远镜指向哪里都会成像。 2用反射镜作为物镜的，称为反射望远镜.反射镜天文望远镜的优点是没有色差，但是，反射镜的彗差和像散较大，使得视野边缘像质变差。常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式两种。前者光学系统简单、价格便宜，球面反射镜在后端，目镜在前端侧面；后者光学系统的主、副镜为非球面，主镜和目镜都在后面，成像质量较好，价格也较贵。一般说来，对天文普及工作，特别是对观测经验不足的爱好者来说，牛顿式反射望远镜使用起来不太方便，其物镜又需经常镀膜，维护起来也麻烦 3既包含透镜，又有反射镜的称为折反射望远镜。折反射天文望远镜镜兼顾了折射镜天文望远镜和反射镜天文望远镜的优点：视野大、像质好、镜筒短、携带方便。与等焦距和同等口径的折射望远镜相比，价格还不及三分之一。折反射镜有施密特—卡塞格林式我们一般简称施卡和马克苏托夫—卡塞格林式，我们一般简称马卡。
天文望远镜基础知识科普 一、望远镜基本原理与天文望远镜 望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器，是通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而使人看到远处的物体，并且显得大而近的一种仪器。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。 天文望远镜是望远镜的一种，是观测天体的重要工具，可以毫不夸大地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，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。 二、天文望远镜的结构 下面是天文望远镜的结构图，不是说每一款望远镜都是这样的。有的天文望远镜没有寻星镜，有的在镜筒上还安装了中垂来调节平衡。还有会赠送很多其他的天文配件，比如太阳滤镜、增倍镜（巴洛镜）、更多倍数的目镜。 天文望远镜重要部位的作用： 1.主镜筒：观测星星的主要部件。 2. 寻星镜：快速寻找星星。主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测 星体。在找星星时，如果使用数十倍来找，因为视野小，要用主镜筒将星星找出来，可没那麼简单，因此我们就使用一支只有放大数倍的小望远镜，利用它具有较大视野的功能，先将要观测的星星位置找出来，如此就可以在主镜筒，以中低倍率直接观测到该星星。 3. 目镜：人肉眼直接观看的必要部件。目镜起放大作用。通常一部 望远镜都要配备低、中和高倍率三种目镜。 4.天顶镜：把光线全反射成90°的角，便于观察。 5. 三脚架：固定望远镜观察时保持稳定。
三、天文望远镜的性能指标 评价一架望远镜的好坏首先看它的光学性能，然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。光学性能主要有以下几个指标： 1．口径：物镜的有效口径，在理论上决定望远镜的性能。口径越大，聚光本领越强，分辨率越高，可用放大倍数越大。 2．集光力：聚光本领，望远镜接收光量与肉眼接收光量的比值。人的瞳孔在完全开放时，直径约7mm。70mm口径的望远镜，集光力是70/7=10倍。 3．分辨率：望远镜分辨影像细节的能力。分辨率主要和口径有关。 4．放大倍数：物镜焦距与目镜焦距的比值，如开拓者60/700天文望远镜，使用H10mm目镜，放大倍数=物镜焦距700mm/目镜焦距10mm=70倍；放大倍数变大，看到的影像也越大。 5．视场：望远镜成像的天空区域在观测者眼中所张的角度，也称视场角。放大倍数越大，视场越小。 6．极限星等：是望远镜所能观测到最暗的星等，主要和口径、焦比有关。正常视力的人，在黑暗、空气透明的场合最暗可看到6等星，而70mm口径望远镜的集光力是肉眼的100倍，能看到比6等星再暗五个星等的11等星。 因此，衡量望远镜的重要参量是口径。 四、天文望远镜的分类 （一）光学望远镜 1609年，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类可以分为三种： 1.折射望远镜：物镜为凸透镜，位于镜筒的前端，来自天体的光线经物镜折射后成像在焦面上，故称为折射望远镜。优点---使用方便，镜体轻巧，便于携
天文望远镜基础知识 天文望远镜的光学系统 根据物镜的结构不同，天文望远镜大致可以分为三大类：以透镜作为物镜的，称为折射望远镜；用反射镜作为物镜的，称为反射望远镜；既包含透镜，又有反射镜的，称为折反射望远镜。往往有的天文爱好者买了一块透镜，以为这就解决了望远镜的物镜问题。其实，一块透镜成像会产生象差，现在，正规的折射天文望远镜的物镜大都由2～4块透镜组成。相比之下，折射天文望远镜用途较广，使用方便，比较适合做天文普及工作。 反射望远镜的光路可分为牛顿系统和卡塞格林系统等。一般说来，对天文普及工作，特别是对观测经验不足的爱好者来说，牛顿式反射望远镜使用起来不太方便，其物镜又需经常镀膜，维护起来也麻烦。折反射望远镜是由透镜和反射镜组成。天体的光线要受到折射和反射。这类望远镜具有光力强，视场大和能消除几种主要像差的优点。这类望远镜又分施密特系统、马克苏托夫系统和施密特卡塞格林系统等。根据我们多年实践的经验，中国科学院南京天文仪器厂生产的120折射天文望远镜对于天文普及工作和广大天文爱好者来说，是一种既方便又实用的仪器。 望远镜的光学性能 在天文观测的对象中，有的天体有视面，有的没有可分辨的视面；有的天体光极强，有的又特微弱；有的是自己发光，有的是反射光。观测者应根据观测目的，选用不同的望远镜，或采用不同的方法进行观测；一般说来，普及性的天文观测多属于综合性的，要考虑“一镜多用”。选择天文望远镜时，一定要充分了解它的基本光学性能。 口径--指物镜的有效直径，常用D来表示； 相对口径--指物镜的有效口径和它的焦距之比，也称为焦比，常用A表示；即A＝D/F。 一般说来，折射望远镜的相对口径都比较小，通常在1/15～1/20，而反射望远镜的相对口径都比较大，通常在1/3.5～1/5。观测有一定视面的天体时，其视面的线大小和F成正比，其面积与F2成正比。象的光度与收集到的光量成正比，即与D2成正比，和象的面积成反比，即与F2成反比。 放大率--指目视望远镜的物理量，即角度的放大率。它等于物镜焦距和目镜焦距之比。 不少人提到天文望远镜时，首先考虑的就是放大倍率。其实，天文望远镜和显微镜不一样，地面天文观测的效果如何，除仪器的优劣外，还受地球大气的明晰度和宁静度的影响，受观测地的环境等诸因素的制约。而且，一架天文望远镜有几个不同焦距的目镜，也就是有几个不同的放大倍率可用。观测时，绝不是以最大倍率为最佳，而应以观测目标最清晰为准。 分辨角--指望远镜能够分辨出的最小角距。目视观测时，望远镜的分辨角＝140（角秒）/D （毫米），D为物镜的有效口径。 视场--指天文望远镜所见的星空范围的角直径。
光学望远镜的发展简介 天文学是研究天体和宇宙的科学，观测是天文学研究的主要实验方法.在17世纪以前，天文学家只能用肉眼观测星空中几千个比较亮的天体.17世纪初，伽利略发明了天文望远镜，人类的眼界随之大为开阔，望远镜成了近代天文观测的眼睛.本文就光学天文望远镜的发展作一简单介绍. 一、折射式望远镜 1.伽利略望远镜 图1 第一个望远镜是荷兰的一位眼镜商人里帕席于1608年做成的.据说，里帕席无意间将两块镜片重叠并使其相隔一定的距离观看时，发现远处教堂上的风标明显地放大了.于是，他把两块镜片装在一个铜管的两头，发明了最初的望远镜，这引起了许多人的兴趣.1609年，当伽利略得知荷兰人发明了望远镜的消息后，他激动不已，立即亲自动手制作望远镜.他用一个凸透镜作为物镜，一个凹透镜作为目镜，于1609年7月初制成了倍率为3的望远镜，这种望远镜的构造如图1所示，这种光学系统现称为伽利略望远镜.经过进一步的改进，到1610年9月，将倍率提高到了33倍.伽利略用自制的望远镜观察天空，发现了月球表面的环行山、太阳黑子、木星的卫星等一系列重大的天文现象，从此天文学进入了望远镜时代. 2.开普勒望远镜 图2 鉴于伽利略望远镜放大倍数和视场都较小的缺点，1611年，德国天文学家开普勒设计了用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜的望远镜，使得放大倍数和视场都有了明显的提高，如图2所示，这种光学系统现称为开普勒望远镜.用这种望远镜看到的像是倒立的，这会使人很不习惯，不过对于天文观测则毫无影响.从17世纪中叶起，开普勒望远镜在天文观测中得到了普遍的应用. 当时的望远镜都采用单个透镜作为物镜，存在着严重的色差，为了获得好的观测效果，需要用曲率非常小的透镜，因此镜身越来越长，最长的竟达65米.直至英国光学仪器商杜隆用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色透镜，从此，长镜身望远镜被消色差折射望远镜所取代. 二、反射式望远镜 图3 由于伽利略和开普勒望远镜均存在明显的色差，所以人们又发明了消色差的反射式望远镜.牛顿在清楚地解释了“色差”问题后，于1688年制作了一种与众不同的反射式望远镜.他采用球面镜作为主镜，将金属磨制成一块凹面镜，并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45°角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90°角反射出镜筒后到达目镜，如图3所示，这种光学系统称为牛顿式反射望远镜.它的球面镜虽然会产生一定的相差，但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功.
实验一：天文望远镜原理与结构 一、实验目的： 1、熟悉天文望远镜的结构； 2、熟练掌握天文望远镜的使用； 3、熟悉天文台的基本设施以及日常使用； 二、实验条件和设施 天文望远镜、天文台 三、实验方案和步骤 （一）天文望远镜的结构 口径：物镜的直径,口径大小决定望远镜的集光力与解像力,口径愈大愈亮,解像力愈高； 焦距：从物镜到焦点距离,一般以“f”表示,单位为mm.如f=600mm表示焦距600mm； 焦比：口径(mm)=焦比；相当于镜头的光圈，以“F”表示；F值越低，亮度越高； 倍率：物镜焦距(mm)÷目镜焦距(mm)，物镜焦距越长，或更换越短焦的目镜，倍率越大； 光轴：望远镜中光路的轴心，若光轴偏斜，望远镜便不能发挥最佳性能，严重时可能无法成像； 镀膜：在镜片表面镀上一层特殊的金属化合物，目的是减少反光，增加光线透射率； 寻星镜：是一支低倍的小望远镜同架在主镜上，利用其视野较广的特性，方便搜索天体； 导星镜：主镜在进行较长时间的观测时，为了及时纠正跟踪中的误差，在主镜旁设置一个起监视作用的望远镜，它就叫导星镜，导星镜的口径、焦距与放大倍数均要比寻星镜大，视场比寻星镜小（观测前同样需要校调导星镜光轴与主镜光轴平行）。这样，当观测目标偏离主镜中心时，在导星镜中就能反映出来，可以及时将它调回视场中心。 赤道仪 赤道仪的功能除了承载望远镜之外，最重要的是藉由步进马达带动赤经本体，使望远镜能跟随星体移动，常见的有德式与叉式两种，其中又以德式最普遍，以下就以德式赤道仪做简单介绍。 极轴望远镜：天球北极与南极的连线称为极轴，极轴望远镜的功能就是校正赤道仪赤经轴，使其与极轴平行，一般都是内藏在赤经本体之中。 赤经轴：赤道仪中与极轴平行的旋转轴称为赤经轴。 赤纬轴：赤道仪中与极轴垂直的旋转轴称为赤纬轴。 重锤:安装在赤纬轴底部，可上下调整，用来平衡望远镜的重量，平衡的步骤在德式赤道仪中是非常重要的，关系到赤道仪的寿命。 马达：带动赤经轴旋转使赤道仪转速与地球自转同步，需要配合控制器使用。 刻度盘：赤经轴与赤纬轴上都有刻度盘，受限于精度，刻度盘都仅供参考用。
一、折射式望远镜 上图为开普勒望远镜原理光路图。从天体射来的平行光线，经物镜后，在焦点以外距焦点很近处成一倒立缩小实像a′b′。目镜的前焦点和物镜的焦点是重合的，所以实像a′b′位于目镜和它的焦点之间距焦点很近的地方，目镜以a′b′为物形成放大的虚像ab。当我们对着目镜观察时，进入眼睛的光线就好像是从ab射来的。显然，图中ab的视角β远大于直接用眼睛观察天体的视角a，所以，从望远镜中看到的天体使人觉得离自己近看得更清楚。 开普勒望远镜系统是目前应用最广泛的望远镜光学系统，实际应用中还需要增加正像系统，作为双筒望远镜，一般是通过棱镜来实现，根据棱镜种类的不同，分为保罗式和屋脊式，棱镜的作用是在获得正像的同时，使光线在有限长度的镜筒内反复迂回，从而大大缩短光路，这一点对于手持式望远镜是非常重要的，早期的望远镜的物镜甚至需要吊在桅杆上，人们不可能把这样的望远镜随身携带，随意观测的。 下图为伽利略望远镜原理光路图。作为目镜的凸透镜改为凹透镜，从而使人眼睛接收到一个正立的虚像。伽利略望远镜是一种古老的观剧望远镜，能直接成立正像，但视场较小，现在一般应用于玩具望远镜，以及外观精美的观剧望远镜，高倍单筒望远镜等更倾向于作为工艺礼品的望远镜产品。 二、反射式望远镜
使用凹面主镜采集光线反射形成图像，上图是典型的牛顿反射式天文望远镜，光线被反射到镜筒内一块小的平板反射副镜到目镜成像观测。 反射式望远镜能以较低的成本获得较大的口径，从而获得较好的集光力，同时能很好的控制色差，因此至今仍被广泛应用于天文望远镜系统。 三、折反式望远镜 施密特结构 马克苏托夫结构 折反射望远镜的物镜是由折射镜和反射镜组合而成。主镜是球面反射镜，副镜是一个透镜，用来矫正主镜的像差。此类望远镜视场大，光力强，适合观测流星，彗星，以及巡天寻找新天体。根据副镜的形状，折反射镜又可以分为施密特结构和马克苏托夫结构，前者视场大，像差小；后者易于制造。