望向深空的追光神器

泰利斯科普

天文學(xué)是一門觀測科學(xué)，望遠(yuǎn)鏡則相當(dāng)于天文學(xué)家的“眼睛”。我們平日里所說的天文望遠(yuǎn)鏡多半是指光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，你一定很好奇它是怎么工作的吧？接下來就以我國的郭守敬望遠(yuǎn)鏡為例，一起來了解一下吧！

球面主鏡MB

球面主鏡MB位于“鏡筒”的頂端，是星光到達(dá)的第二面鏡子。它的尺寸為6.67米×6.05米，由37塊對角線長1.1米、厚度為75毫米的正六邊形子鏡拼接而成，比MA更大一圈兒。MB是不動(dòng)的，星光經(jīng)過MA的反射后，會(huì)投射到這面鏡子上，再由這面鏡子聚焦到下一站。在MA和MB的配合下，郭守敬望遠(yuǎn)鏡不用轉(zhuǎn)動(dòng)“鏡筒”，就能觀測整個(gè)天空了。

郭守敬望遠(yuǎn)鏡，專業(yè)名稱是“大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡”。是不是讀完有些暈字？別急，它的英文名縮寫為LAMOST，因此你也可以親切地稱它為“拉磨”。郭守敬望遠(yuǎn)鏡是我國目前最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其外觀看上去就像一個(gè)圓腦袋的人在通過長長的鏡筒遙望天空。它的工作通俗來講就是給天空中的星星做“人口普查”。運(yùn)行至今它共獲得超兩千萬條星星的光譜數(shù)據(jù)，被譽(yù)為“光譜之王”。

焦面系統(tǒng)

MB反射的光線會(huì)聚集在焦面系統(tǒng)上，形成清晰的圖像，就像給星星拍照片。這塊直徑1.75米的焦面上有著密密麻麻4000根光纖，每根光纖都能對準(zhǔn)一顆星，就像超級(jí)細(xì)的吸管，精準(zhǔn)接收每顆星星的光線。因此，郭守敬望遠(yuǎn)鏡可以同時(shí)獲得4000個(gè)天體的光譜，使其成為世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。

主動(dòng)非球面改正鏡MA

主動(dòng)非球面改正鏡MA也叫反射施密特改正鏡，是星光到達(dá)的第一面鏡子。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡啟動(dòng)觀測時(shí)，半圓狀的頂棚就會(huì)打開，露出這面鏡子。它的尺寸為5.72米×4.4米，由24塊對角線長1.1米、厚度25毫米的正六邊形子鏡拼接而成。它可以跟蹤天體的運(yùn)動(dòng)，在天體經(jīng)過天頂最高點(diǎn)前后時(shí)進(jìn)行觀測。MA十分“聰明”，能主動(dòng)改變自己的形狀，這樣無論星星怎么移動(dòng)，它都能保持光線聚焦。

光譜儀和CCD探測器

郭守敬望遠(yuǎn)鏡擁有16臺(tái)光譜儀和32臺(tái)CCD探測器。光譜儀就像一個(gè)“彩虹制造器”，能分解出光線中不同波長的單色光，這樣科學(xué)家就能分析星星是由哪些元素組成的，它的表面有多熱。而CCD探測器通過將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，將圖像或光譜記錄下來。

望遠(yuǎn)鏡如何望遠(yuǎn)

望遠(yuǎn)鏡，顧名思義是一種能看得很遠(yuǎn)的“眼鏡”，那么望遠(yuǎn)鏡究竟是如何望遠(yuǎn)的呢？

望遠(yuǎn)鏡其實(shí)是利用光的折射和反射原理，將光線聚集并放大到我們的眼睛上。當(dāng)我們利用它觀察遠(yuǎn)處的物體時(shí)，光線首先進(jìn)入物鏡將光線聚焦到焦點(diǎn)處，形成倒立縮小的實(shí)像。然后這個(gè)實(shí)像落到目鏡的焦點(diǎn)上，目鏡再將這個(gè)實(shí)像放大，形成正立放大的虛像，這樣我們就能看到遠(yuǎn)處的物體了。

天文望遠(yuǎn)鏡的基本原理也是一樣的，但它要觀察的目標(biāo)遙遠(yuǎn)得多，因此功能要比普通望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)大無數(shù)倍。一般來說，望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，收集到的光就越多，分辨細(xì)節(jié)的能力就越強(qiáng)。因此，天文學(xué)家一直致力于制造更大口徑的天文望遠(yuǎn)鏡。但制造一整塊特別大的鏡子實(shí)在是困難，科學(xué)家就提出可以將多塊較小的鏡子拼接成一塊大鏡子，這就是“拼接鏡面”技術(shù)。郭守敬望遠(yuǎn)鏡就是采用的這種技術(shù)，也是目前大口徑望遠(yuǎn)鏡常用的技術(shù)之一。

第一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡是怎么來的

1609年，時(shí)年45歲的伽利略制作了世界上第一臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡，直徑僅有4.2厘米。伽利略就是用這臺(tái)放大倍率約為33倍的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了月球表面是凹凸不平的以及木星的四顆衛(wèi)星，所以伽利略是將望遠(yuǎn)鏡用于天文觀測的第一人。從此，人類認(rèn)知宇宙的固有觀念開始改變，開辟了天文學(xué)和近代自然科學(xué)發(fā)展的新時(shí)代。如今人類已經(jīng)將望遠(yuǎn)鏡發(fā)射上了太空，將宇宙看得更加清晰。

望天，不止追光

除了光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，世界上還有許多不同類型的望遠(yuǎn)鏡，它們各自擅長捕捉不同波長的輻射，共同為我們提供了一個(gè)全面的宇宙視角。

射電望遠(yuǎn)鏡

射電望遠(yuǎn)鏡能夠接收天體發(fā)出的無線電波，常用于觀測星系、脈沖星、黑洞等。“中國天眼”（FAST）是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，直徑達(dá)到500米。

紅外望遠(yuǎn)鏡

紅外望遠(yuǎn)鏡可以穿透塵埃云，捕捉天體發(fā)出的紅外輻射，研究恒星形成區(qū)、行星系統(tǒng)以及遙遠(yuǎn)的星系。位于夏威夷的麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡（JCMT）是專門用于紅外觀測的望遠(yuǎn)鏡。

紫外望遠(yuǎn)鏡

它能探測天體發(fā)出的紫外輻射。由于地球大氣層吸收了大部分紫外輻射，這類望遠(yuǎn)鏡需要發(fā)射到太空中，例如哈勃太空望遠(yuǎn)鏡就具備紫外觀測能力。

X射線望遠(yuǎn)鏡

X射線望遠(yuǎn)鏡可以幫助研究黑洞、中子星等極端天體。硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（HXMT）是我國發(fā)射的首顆X射線天文衛(wèi)星，用于觀測宇宙中的高能X射線源。

伽馬射線望遠(yuǎn)鏡

伽馬射線望遠(yuǎn)鏡用于研究宇宙中最劇烈的事件，如伽馬射線暴。搭載于中國的暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”的高能粒子探測器（HEPD）就是用于探測宇宙中的高能粒子，包括伽馬射線。

光學(xué)望遠(yuǎn)鏡里的巨無霸

目前世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡口徑有多大呢？排名第一的是正在建設(shè)中的歐洲極大望遠(yuǎn)鏡ELT，它的主鏡直徑達(dá)39.3米，由798塊1.4米長的正六邊形鏡子組成，是一個(gè)名副其實(shí)的超級(jí)龐然大物。

排名第二的是也在建設(shè)中的，位于美國夏威夷群島最高峰上的30米望遠(yuǎn)鏡TMT，它的主鏡直徑達(dá)30米，由492塊1.44米長的正六邊形鏡子組成，同樣也堪稱望遠(yuǎn)鏡界的巨無霸，像一只洞察宇宙的眼睛。