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从伽俐略的望远镜到韦伯望远镜 精选

已有 5049 次阅读 2022-1-18 07:08 |系统分类:科普集锦

从伽俐略的望远镜到韦伯望远镜,400年了,也需要多少了解一点这个“人类第三只眼睛”的历史吧……

      


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人类很早就发明了玻璃,公元前200年巴比伦发明了吹管制玻璃,但直到13世纪才发明了眼镜。望远镜算是第一台被制造的光学仪器,根据广泛传播公认的故事,在 1600 年左右,两个小孩在荷兰眼镜商利珀希Lippershey的商店里,玩两个玻璃镜片时,不经意间透过它们朝远处教堂凝视,发现教堂的尖塔奇迹般地变得清晰!然后利珀希立刻意识到了这一发现的重要性,由此而摆弄两个镜片,折腾又折腾,最终发明了第一台望远镜。

神奇发明的消息传到了威尼斯的伽利略那里,伟大科学家开始自制望远镜,并认为这玩意儿也许可以作为战争工具。不过,伽利略举起他的望远镜东张西望时,免不了对准他钟爱的闪亮的星空!

这一望就非同小可,这一望就望出了名堂,镜头中的景象使伽利略震惊!他看到木星居然“长着耳朵”,看到了月面原来是坑坑洼洼,细看银河中的云彩,原来是一颗颗亮闪闪的星星!1610 年,那正是哥白尼的日心说挑战教会思想的年代,出于科学家的本能,伽利略马不停蹄地研究改进这新玩意儿,第一台、32倍放大倍数的天文望远镜由此诞生!

天文望远镜是观测天体的重要工具,可以毫不夸张地说,没有天文望远镜的诞生和发展,就没有400年后的现代天文学。天文望远镜各方面性能不断改进和提高,总的有折射和反射两大类,以及结合两者的折反射天文望远镜。伽俐略的望远镜是折射式的,物镜是凸透镜,目镜是凹透镜,后来的开普勒望远镜,物镜和目镜都是凸透镜。折射天文望远镜的缺点是色差大,后来用反射镜代替透镜,从牛顿开始制造反射天文望远镜。

随着玻璃制造及镀层技术的发展,现代天文望远镜基本都是反射望远镜,有两种方式,韦伯望远镜类似右边的。反射天文望远镜的口径越来越大。1793年英国赫瑟尔制做的反射式望远镜,反射镜直径为130厘米,用铜锡合金制成重达1吨。1917年,胡克望远镜在美国加州威尔逊山天文台建成。它的主反射镜口径为100英寸。正是使用这座望远镜,哈勃发现了宇宙正在膨胀的惊人事实。1948年美国建成了5.08m的海尔望远镜,1976年苏联建成6m望远镜。

接受无线电波的射电望远镜不在图中,那就是安置在深山中的一口朝天大锅,如中国的天眼,500米,是可见光望远镜望尘莫及的尺寸。大口径望远镜可满足天文学对高分辨率的需要,但制造整块玻璃的传统方法限制了尺寸。由此而诞生了拼接镜面的天文望远镜。在一系列新技术的基础上,目前国际天文界热衷于制造几十上百米的极大天文望远镜。此图显示了望远镜尺寸的变迁,这儿显示的是可见光包括红外线的望远镜,很多,要仔细看。如美国夏威夷莫纳克亚山的是目前最大的,十几米,这儿30米和39米的尚未建成。韦伯是太空最大的……

巨大的射电望远镜阵列(不是光学望远镜)

韦伯6.5米的主镜由18面镜片组成,欧洲2025将于智利建造好的极大望远镜,其主镜直径为39.3米,由798个六角形小镜片拼接而成,39.3 vs 6.5798 vs 18,所以韦伯不算大。不过各路英雄本领和目标都不同!作为为数不多的几个太空望远镜之一,韦伯望远镜逍遥自在于广袤的宇宙中,看得更清望得更远自有其优越之处。韦伯已经发射20几天了,走过了全程的百分之九十以上。离乡背井,如今它成天干些什么呢?

韦伯望远镜一刻也没闲着,除了跑路之外,目前这十天正在调整它的各个镜片,进行为期几个月的光学校准阶段。

因为发射时的存放位置完全不同于工作位置。存放时安全第一工作时精准第一。计算机控制的镜子致动器为以纳米的极小运动而设计。每个镜子都可以作小至 10 纳米非常精确地移动,或人类头发宽度的大约 1/10,000。现在每个子都需要移动12.5毫米方能互相对齐。但韦伯不着急,将这个距离分成许多短的移动,这种方式简单而安全可从地面上密切监控。也得限制从执行电机进入韦伯非常冷镜面的热量,每个执行器一次只运行很短的时间。一步又一步在各段之间轮流,它大约花一天时间将所有部分移动 1 毫米!和草本植物每天生长的速度差不多!目前一切缓慢而稳定:镜片移动到位,飞行器继续滑翔,镜子和仪器缓慢冷却,目标就在前方,我们拭目以待……

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