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  • 望遠(yuǎn)鏡的眼睛有多大?這個(gè)參數(shù)很關(guān)鍵

    2018-06-14 14:13:13  來源:科技日報(bào)  


    [摘要]建造口徑更大、觀測能力更強(qiáng)的望遠(yuǎn)鏡,用它來窺探宇宙的奧秘,是天文學(xué)家們一直以來的追求。美國太空網(wǎng)近日發(fā)表文章,將正在建設(shè)中的歐洲極大望遠(yuǎn)鏡稱為張望宇宙的最大眼睛,其口徑達(dá)到39.3米。...

      建造口徑更大、觀測能力更強(qiáng)的望遠(yuǎn)鏡,用它來窺探宇宙的奧秘,是天文學(xué)家們一直以來的追求。美國太空網(wǎng)近日發(fā)表文章,將正在建設(shè)中的歐洲極大望遠(yuǎn)鏡稱為張望宇宙的最大眼睛,其口徑達(dá)到39.3米。但實(shí)際上,相對于口徑,對于天文學(xué)家而言,有效口徑是一個(gè)更有意義的參數(shù)。那么,有效口徑和口徑有什么不同?哪些因素會(huì)影響有效口徑的大小?

      “對于大多數(shù)天文望遠(yuǎn)鏡來說,口徑和有效口徑相差不大。”中科院國家天文臺(tái)興隆觀測站副研究員范舟告訴科技日報(bào)記者,但對于一些設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特的望遠(yuǎn)鏡來說,口徑和有效口徑存在較大差別。

      口徑通常指天文望遠(yuǎn)鏡的物理最大直徑,有效口徑則指望遠(yuǎn)鏡實(shí)際有效接收光子的鏡面的等效口徑。“大部分望遠(yuǎn)鏡雖然鏡面前會(huì)有副鏡和桁架等物體的遮擋,但由于面積相對較小所以基本可以忽略不計(jì)。”范舟說。但是對于一些特殊光學(xué)設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡,有效口徑和口徑會(huì)有較大的區(qū)別。比如正在建設(shè)中的大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡LSST。雖然它的主鏡鏡面為8.4米,但是由于特殊光學(xué)設(shè)計(jì),其主鏡上中心部分實(shí)際上是一個(gè)5米的第三鏡,所以實(shí)際的有效口徑只有6.68米。

      一般的射電望遠(yuǎn)鏡的情況也和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡基本相同。但有些結(jié)構(gòu)特殊的射電望遠(yuǎn)鏡則不然。比如FAST是目前世界口徑最大的單天線射電望遠(yuǎn)鏡。它如同一只巨大的眼睛,鑲嵌在貴州省黔南布依族苗族自治州大窩凼洼地。這也是它和大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡的不同之處——FAST的“底座”整體是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的。

      一般的天文望遠(yuǎn)鏡都會(huì)帶有一個(gè)叫做“經(jīng)緯儀”的設(shè)備。它就像平時(shí)的化妝鏡底座一般,可以讓望遠(yuǎn)鏡360度旋轉(zhuǎn)。在觀測處于東升西落不斷運(yùn)動(dòng)中的星體時(shí),“底座”就可以托著鏡面隨著星體一起運(yùn)動(dòng),從而保持追蹤曝光狀態(tài)。

      那沒有“底座”怎么辦?這就要說到FAST的4443塊反射面面板。“FAST對于天體的實(shí)時(shí)追蹤正是由這些子鏡面組成的拋物面完成的。”中科院國家天文臺(tái)研究員姜鵬表示,可以把FAST看成一個(gè)大碗,里面有一面直徑比碗口小的拋物面鏡子隨著觀測目標(biāo)的位置不斷移動(dòng)進(jìn)行跟蹤,其有效口徑大小為拋物面鏡子的直徑。

      “鏡面拼接和控制精度也是影響望遠(yuǎn)鏡有效口徑的一個(gè)因素。”姜鵬表示,要做到組合的拋物面共焦共相,看天體更清晰,看到更加遙遠(yuǎn)暗弱的天體,這需要十分精準(zhǔn)的技術(shù)把握能力。

      目前人類能制造的單面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡最大直徑在8.4米左右,直徑大于這個(gè)數(shù)值的望遠(yuǎn)鏡都需要多塊鏡面拼接完成。而在歐洲極大望遠(yuǎn)鏡未來的制造調(diào)試過程中,提高其鏡面的拼接精度,將是發(fā)揮其觀測能力的重要步驟。(實(shí)習(xí)記者 翟冬冬)

    編輯: 張潔

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