前两期我们分别介绍了世界和中国首台天文望远镜的历史。鉴于入行太浅，写的不够全面。

本期我们来聊聊天文望远镜的分类。在此之前，多次有同学问起“你们单位是做什么的”，每当我告诉他们我们是做天文望远镜的时候，他们几乎不约而同的回答：“新闻上报道的那个大锅望远镜是你们做的吧？”我只好一五一十的解释说：“我们是做光学望远镜的，你说的那个FAST是射电望远镜。”然后得到的便是他们一句懵逼的“哦”。

下文我们将分别按观测波段、安装位置和支架结构类型对天文望远镜进行分类介绍。

一、按观测波段分类

射电望远镜、红外望远镜、光学望远镜（可见光望远镜）、紫外望远镜、X射线望远镜和γ射线望远镜。

这里就有必要先介绍一下光按波长的分类了。

因为篇幅问题，下面我们主要介绍一下常见的光学望远镜和射电望远镜（我这么怂刚的人怎么可能告诉你是因为其它类型望远镜我也没见过，嘻嘻）。

光学望远镜

光学天文望远镜主要观测可见光波段，具体说就是波长在380nm（纳米）-750nm的光，也就是我们肉眼可见的赤橙黄绿青蓝紫。其实我们生活的环境中存在着各种波段的光，只是有些我们肉眼不可见罢了。

光学望远镜按光路设计又可分：折射式望远镜（伽利略式、开普勒式）、反射式望远镜（牛顿式、卡塞格林式）和折反射式望远镜（施密特-卡塞格林、马克苏托夫-卡塞格林）。

不虚，我们来一一介绍！

折射式望远镜

折射式望远镜是最古老类型，也就是望远镜最初的样子。第一期我们介绍的伽利略望远镜就是典型的折射式望远镜。伽利略望远镜以凸透镜为物镜，以凹透镜为目镜，但是像差和色差都比较大。

后来开普勒对其进行改良，将目镜也改用凸透镜，增大了视场，光学性能更加优良，成像效果也更好，但缺点就是像变成了倒立的。

折射式望远镜存在两个制约其发展的问题，导致其光路结构必须进行改进。

• 折射光路存在色差；

• 折射望远镜物镜受成本和制造工艺的限制，无法造出大口径望远镜。

反射式望远镜

反射式望远镜主要采用一块抛物面反射镜作为主镜，望远镜焦点位于主镜前方。牛顿在磨制透镜多次失败的情况下决定用反射镜代替透镜作为主镜，并用一块平面镜将光线从侧面引出镜筒，发明了牛顿式反射望远镜。

卡塞格林修改了牛顿式反射望远镜的光路，将镜筒中的平面镜改为曲面镜，并从主镜后方将光路引出镜筒，由此发明了卡塞格林式反射望远镜。卡塞格林式望远镜提高了主镜的焦长，提升了望远镜的放大倍率。反射镜相比折射镜最大的特点是需要镀膜。

反射式望远镜三大优点使其成为现代天文研究主要采用的大口径望远镜类型。

• 光线无需透过介质进行折射，有效避免了色差；

• 反射主镜可进行拼接以造出更大的口径；

• 反射镜可采用主动调节系统以应对镜面变形。

（注：上述光路图均为示意简图，非专业光学设计软件绘制）

折反射式望远镜

折反射式望远镜是在卡塞格林反射式望远镜的前方加装矫正镜建造的望远镜。折反射式望远镜又可以分为施密特-卡塞格林式（简称施卡/S-C）和马克苏托夫-卡塞格林式（简称马卡/M-C），其主要区别在于矫正镜。折反射式望远镜兼顾了折射镜和反射镜的优点，色差小、呈像明亮。

施卡式采用非球面透镜作为矫正镜，视野较大，集光能力强，成像效果良好。光路经过前端被研磨成接近平行的非球面的改正透镜后进入镜筒，再由位于后端的球面主镜汇聚至小反射镜后反射输出，改正镜可以很好地改正与消除主镜造成的球面像差，因而使呈像更加清晰。例如位于兴隆观测站的我国最大的巡天望远镜郭守敬望远镜，又叫LAMOST（Large SkyArea Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜）便是采用这种系统。该望远镜主体由中科院南京天光所研制，它实现了中国大口径光学望远镜技术的重大突破。

马卡式采用弯月形改正镜，视野相对较小，集光能力较弱，但焦距更长，并且有封闭的镜筒和全球面镜的光学系统。中科院南京天文仪器有限公司（原南京天文仪器厂）生产的120望远镜就是采用这种系统。

射电望远镜起源于上世纪三十年代，这也推动了射电技术的快速发展。射电望远镜主要对天体发出的无线电波进行观测。由于大气层对无线电波的屏蔽效果较弱，使得射电望远镜基本不受天气的影响。加之无线电波对射电望远镜主镜的材质要求不高，使得射电望远镜口径相比光学望远镜更容易做到更大。我国500米口径的FAST是目前世界上单体口径最大的射电望远镜。

虽说射电望远镜在观测时受天气影响较小，但会受到不同射电波段信号的干扰，比如人类活动等。射电望远镜的两个重要指标就是灵敏度和分辨率。这也是FAST建在贵州的喀斯特地貌大窝凼中的主要原因。中国科学院新疆天文台110米口径全可动射电望远镜QTT也正在建设之中。

好吧！我知道你已经看不下去了，其实我也有点写不下去了。那咱出去爬个紫金山？就问你敢不敢。

（Three hours later）爬山安全归来，继续！

二、按安装位置分类

地基望远镜和空间望远镜

地基望远镜

地基望远镜顾名思义就是安装在地面上的望远镜，也是为数最多的天文望远镜。比如，目前国内所有的光学望远镜均为地基望远镜。

空间望远镜

空间望远镜就是放在太空中的望远镜，知名度最高的非哈勃望远镜莫属了。

空间望远镜相比于地基望远镜优势简直是完爆式的，单凭它可以完全摆脱自适应光学技术这一点，就已经让地基望远镜望尘莫及了。或者换句话说，空间望远镜摆脱了大气层这一层厚厚的“毛玻璃”区域。大气层是地球生命的保护伞，避免了地球因太阳直射造成的白天温度过高和夜里温度过低的风险。同时，大气层也能将太阳的紫外线和其它宇宙高能辐射隔离。但是，恰恰是这种保护壳的作用对天文观测是极不友好的。此时可能有人会问，既然空间望远镜这么牛叉，为什么不多发射一些？咳咳，一来是因为技术；二来是因为它实在是太太太太太贵了。单1990年哈勃升空之际成本就高达30亿美元，加之后期多次的维护和升级，据不完全统计已高达百亿美元（没找到具体数据）。

但是哈勃的贡献也是史无前例的，堪称天文学史上最重要的仪器。不过目前哈勃已是超期服役多年，其继任者詹姆斯·韦伯望远镜发射日期也因各种原因多次推迟，原2021年3月的发射计划也因全球新冠肺炎疫情而推迟，NASA目前还没有给出明确日期，拭目以待吧。

中国首台空间天文望远镜“慧眼”（Insight）硬X射线调制望远镜（简称HXMT）已于2017年发射成功，不过其并非光学望远镜，称之为中国“哈勃”似乎并不合适。不过国内首台真正意义上的空间光学望远镜已在研制之中，期待中国的“哈勃”早日升空。

三、按支架结构类型分类

赤道式望远镜和地平式望远镜

赤道式望远镜

赤道式望远镜的两个转轴分别称为赤经轴和赤纬轴，和镜筒相连的轴为赤纬轴，垂直于赤纬轴的即为赤经轴，也称为极轴。赤道式望远镜观测需要先调节北极星仰角，再调整赤经轴和赤纬轴。赤道式望远镜最大的优点就是跟踪天体时，只需将赤纬轴固定下来，赤经轴即可对天体进行长时间的跟踪观测。南极巡天望远镜AST3-3即是典型的赤道式望远镜。总之，斜躺着的就属于赤道式。

地平式望远镜的两个转轴分别称之为高度轴和方位轴，垂直于地平面的为方位轴，平行于地平面的为高度轴。中国下一代12米光学望远镜即为地平式望远镜。

四、引力波望远镜

近年来引力波望远镜也受到了很大的关注，特别是在2017年诺贝奖物理奖颁发给了首次探测到引力波的贡献者，引力波的研究成为一大热点。引力波即重力波，是爱因斯坦广义相对论中首先提出来的，是一种与电磁波相似但又不完全相同的波动形式。引力波望远镜主要分为谐振式引力波望远镜和激光干涉式引力波望远镜。

上图为激光干涉引力波天文天

以上即本期的全部内容，希望看完之后哪怕有一丢丢的帮助对我们来说也是值得的。一直想以王小波式的文风来发文，当手放在键盘上的时候，发现自己还是too young, too naive。能坚持看到这里的要么是我的朋友，要么是对望远镜有兴趣的爱好者。

感谢关注泰利斯科普，鉴于作者水平有限，如有错误，欢迎批评指正！

参考资料：

[1]http://www.lamost.org/public/instrument/software?locale=en

[2]袁位. 神奇的天文望远镜[J]. 书摘, 2018(5):123-126.

[3]陈华松, 陆建隆. 天文望远镜400年与2009国际天文年[J]. 物理教师, 2008, 29(8):56-58.

[4]郝钟雄. 天文望远镜现状及发展趋势[C]// 国产科学仪器应用,创新和产业化学术研讨会. 2007.

[5]https://www.nasa.gov/

[6] http://www.hxmt.org/

[7] https://www.spacetelescope.org/

[8]杨国超.望远镜的分类及其差异[J].物理通报，2013(6):122-123

编辑：木子辵云

校稿：他山之石 杨垒

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