l 望远镜的起源
荷兰人李普希于1608年首先制作了一台口径42mm的折射式望远镜。他以平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜，构成了世界上第一台望远镜，伽利略曾自制这一型望远镜观测天象，因此这种望远镜被称为伽利略望远镜。1611年，开普勒提出用两片双凸透镜作为目镜和物镜，沙伊纳根据这种思想制作了一台开普勒式望远镜，这种望远镜的倍率相对于伽利略的望远镜有着明显的提高。1668年，牛顿制造了世界上第一台反射式望远镜，这台望远镜口径为25mm，主镜采用球面镜。这台望远镜虽然性能并不能称得上良好，但以反射镜替代折射镜却可以称得上是一个巨大的进步。望远镜在它的诞生的年代就被人们用来观测天空，其中成果之一便是伽利略发现的4颗木星的卫星，这四颗卫星也被后世称为伽利略卫星。这为人们推翻地心说，冲破神学的枷锁提供了重要的科学依据。
图1 木星和它的伽利略卫星（图片来源http://spider.ws.126.net/693f16faf44c424bf9c666f0b6cd9758.jpeg）
l 近代望远镜
因为球面镜带来的球差非常严重，而抛物面加工困难，所以反射式望远镜在其诞生的100年内并没有太多发展。然而18世纪的工业革命为其带来了制造技术的保证，1773年，威廉赫歇尔制作了一台口径达1300mm的反射式望远镜，并用这台望远镜于1781年首先发现了天王星。进入20世纪，反射式望远镜迎来了它的黄金年代。1908年落成的威尔逊山望远镜（Mount Wilson Telescope）口径达到了1.5米，1917年投入使用的胡克望远镜（Hooker Telescope）口径达2.5米，1948年投入使用的海尔望远镜（Hale Telescope）口径已达到5米。相比于反射望远镜的迅速发展，折射镜作为先产生的望远镜类型，由于大尺寸透镜的加工难度，而发展较为缓慢。直到1757年，杜隆建立了初步的色差理论，提出并制造了消色差透镜，折射式望远镜才迎来了它的又一飞速发展的历史阶段。折射望远镜的代表是1897年建成的，世界上最大的折射式望远镜——口径达1.02米的叶凯士望远镜。
图2 叶凯士望远镜（Yerkes Telescope）(图片来源https://uh.edu/engines/yerkes.jpg)
l 现代望远镜
近40年是天文望远镜发展的黄金年代，各式各样种类繁多功能各异的望远镜纷纷被投入使用。如今望远镜已突破了可见光波段的藩篱，迈向全波段的观测。从伽马波段的“悟空”（DAMPE，Dark Matter Particle Explorer），到可见光与近红外波段的地基望远镜凯克（Keck Telescope）和天基望远镜哈勃（Hubble Space Telescope），再到射电波段的“天眼”（FAST，Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope）。同时，望远镜的功能也极大丰富了，而不是仅限于过去的图像摄影分析。现代的可见光与近红外望远镜从功能上主要分为三大类，第一类是以8.2米口径的甚大望远镜（Very Large Telescope）为代表的通用型望远镜，第二类是以8.4米口径的大型综合巡天望远镜（LSST，Large Synoptic Survey Telescope）为代表的大型图像巡天望远镜，第三类是以4米口径的郭守敬望远镜（LAMOST，Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope）为代表的光谱巡天望远镜。
现代望远镜中，许许多多望远镜为我们提供了宝贵的观测数据，极大促进了天文学，宇宙学和物理学的发展。其中的数个望远镜更是科学发展史上的里程碑。
帕洛玛海尔望远镜（Palomar Hale Telescope）是世界上第一个口径突破3米的现代科学望远镜，口径达到5米。它于1930年开始兴建，1948年建成，它的数据帮助人们破解了重元素的产生之谜。它至今仍处于工作状态。
图3 帕洛玛海尔望远镜（图片来源https://www.astro.caltech.edu/palomar/about/telescopes/hale.html）
斯隆数字巡天望远镜（SDSS, Sloan Digital Sky Survey）是目前世界上科学成果产量最丰富的望远镜项目。它兴建于1986年，建成于1998年。虽然SDSS第一期望远镜的口径只有2.5米，但它的数据产生了近9000篇论文，共计47万余次引用。它至今仍在产出丰富的数据以供天文学家们探寻宇宙奥秘。
图4 斯隆数字巡天望远镜（图片来源https://www.sdss.org/wp-content/uploads/2014/11/SDSS_telescope_new.jpg）
凯克望远镜（Keck Telescope）是世界上第一台10米级望远镜，兴建于1985年，建成于1995年。它突破性使用了拼接主镜面，拼接镜由于其轻量化和低成本，目前已成为大型望远镜的主流。它发现了宇宙中已知的最遥远天体，拓宽了人类已知宇宙的边界。
图5 凯克望远镜（图片来源https://keckobservatory.org/wp-content/gallery/keck-i-keck-ii-telescopes/telescope_mount.jpg）
哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）是人类历史上第一台太空天文望远镜，口径达2.4米，发射于1993年。它突破了大气层对于观测的阻碍，将人类望远镜的分辨能力第一次提升至衍射极限，大大丰富了人类对于宇宙的认知
图6 哈勃太空望远镜（图片来源https://imgsrc.hubblesite.org/hvi/uploads/image/display_image/3813/STScI-H-Hubble-After-SM4-2009-d-1280x720.jpg）
昴星团望远镜（Subaru Telescope）是已投入使用的巡天望远镜的巅峰，它建成于1999年，口径达8.2米，视场达到90角分。它是已建成的巡天望远镜中口径最大，性能最好的。
作者简介
谈昊，华中科技大学光电学院硕士研究生；
马冬林，华中科技大学光电学院/天文系，副教授，主要研究领域天文光学技术。
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编 校：雷卫华 许文龙
文章编号：华中大天文200719B
