哈勃望远镜是放置在大气层外的望远镜,也是一个非常有名的望远镜。
因为消除了大气层对光线的阻挡,所以拍摄出的照片非常清楚。
我国也要发射一颗和哈勃望远镜大小相当的巡天望远镜,中国巡天望远镜。
今年9月1日,世界人工智能大会开幕式上,中国工程院院士周建平说,巡天望远镜将在明年发射,观测精度与哈勃望远镜相当,视场是哈勃300倍。
哈勃望远镜的光学口径是2.4米,高13.1米,重11.6吨;中国巡天望远镜的光学口径是2.5米,高约12米,重约15吨左右。
与哈勃望远镜相同的大小,但是观测视场提高到300倍,这是什么黑科技?
望远镜两个最重要的参数,一个是分辨率,一个就是视场。
分辨率通俗
一般情况下,分辨率跟焦距长度是成正比的。分辨率越高,焦距就越长。
第1代的望远镜就是那种单筒的用玻璃镜片的望远镜。大家可以看到西方电影里,在17、18世纪经常有这样的望远镜,使用的时候要把它拉长,用好了以后再把它缩回去。
把望远镜拉长,就是把物镜、目镜之间的距离拉长,相当于把焦距拉长,这样可以观测到更远的物体。
所以我们可以简单
决定视场的是望远镜口径,口径越大视场越大。
比哈勃望远镜的视场大三百倍,就意味着镜头的面积大300倍,镜头的直径是300倍的1/2次方再乘以2.4米,等于45米。
目前在地球上最大的光学望远镜,它的光学口径也没有45米的。
目前世界上在建最大口径望远镜是欧洲大望远镜,光学口径是39.3米,位于智利一座高山上。
这个东西建成以后相当于一个足球场的面积大小,重达1万吨。
所以说,中国的寻天望远镜要达到哈勃望远镜相同的分辨率,视场大300倍,必须用特殊技术,这种技术就是离轴反射式望远镜。
望远镜基本上有两种,一种是用玻璃镜片折射光线聚焦的折射式望远镜,还有一种就是用抛物面聚焦的反射式望远镜。
目前,大型光学望远镜都是反射式望远镜,因为光线通过玻璃镜片会有损耗、畸变。
通常情况下,反射望远镜观测轴和反射轴在一个直线上,是重合的。这就导致在主镜上面还有一个副镜,这个副镜要阻挡一部分光线。
我们在网购平台可以看到从几千块钱到几万块钱的这种反射望远镜,主镜的前面都有一个黑黑的圆盘,这个就是副镜。
副镜遮挡光线,会造成分辨率下降2%左右。
哈勃望远镜,就是这样一种反射式望远镜,被称为同轴反射式望远镜。所以哈勃望远镜前面也有一个黑的圆盘,毫无疑问,这也会阻挡住一部分光线。
但是,我国明年将发射的巡天望远镜,属于离轴反射式望远镜。
这种望远镜要把主镜接收到的光,反射到旁边去,这样副镜就不会挡住主镜。
这相当于把焦距给折叠了,可以大幅度减少望远镜长度的尺寸,当然宽度肯定是要增加的。
这样可以让望远镜在物理长度保持不变的情况下分辨率提高,或者是在镜头口径不变的情况下,大幅度提高视场。
离轴反射是一个不同于抛物面的这种异型曲面,而且有多个异形曲面。这种曲面在空间上是不对称的,对加工精度要求非常高,然而却是未来巡天望远镜的发展方向。
目前国外发射的望远镜,哈勃望远镜、斯皮策望远镜、詹姆斯韦伯望远镜,都是同轴反射式望远镜。
所以,中国巡天望远镜以哈勃望远镜类似的尺寸,实现了哈勃望远镜300倍的视场。
这是中国光学观测技术达到世界顶尖水平的标志。
如果把这个望远镜倒过来对地观测,那就是属于侦察卫星,但是观测面积一下子大了300倍,一颗卫星等同于300颗卫星。
中国巡天望远镜发射以后,是在中国空间站旁边伴随飞行,便于维护、维修。
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