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多少钱才能造一口巨型天文望远镜呢?

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1 个回答

admin - 书生,情报局长
先上一张天文望远镜圈里的老图,当前人类做的大型望远镜列表:

题主问的是施密特望远镜,可以推断实际上指的是施密特-卡赛格林望远镜(Schmidt–Cassegrain telescope),简称施卡,是一种折反式望远镜。相对于普通的牛顿反射式望远镜增加了改正镜以改善像差。

但大型望远镜上是不适合使用使用施卡望远镜的。因为施卡前面所用的半球面改正镜属于透镜,是没法做太大的。因为透镜使用玻璃制成,大型玻璃镜片难以控制内部的气泡。而且口径越大的透镜也就越厚,重量上难以控制。对天文台来说,能够持续跟踪天体的台架(赤道仪)非常重要,而折射式望远镜的物镜靠前,重心非常高,很难做的稳定。

于是历史上最大的折射式望远镜就停留在了口径一米,在叶凯士天文台。过去近百年历史上,人们已经不再追求制造更大的折射式望远镜了。取而代之的是制造越来越大的反射式望远镜。现代天文台里的大型望远镜大部分已经是纯反射结构,空间天文望远镜更是纯反射结构。

专业的大型天文望远镜的主流结构是卡赛格林结构的,但其有很多改进型。题主所问的施密特-卡赛格林就是一种改进型。以哈伯望远镜为例,其结构为RC-卡赛格林望远镜。即望远镜的主镜和改正镜都是双曲面。主镜开孔后为焦平面。(按设计上是如此,实际上哈伯望远镜主镜制造过程因为测量仪器油漆剥落导致了面型更接近球面,后来为修正此问题引入的新改正镜/副镜也不再是严格的双曲面了)。

现代世界上最大的单片式望远镜主镜为8.4米直径,8米级别的反射镜主要在3家美国公司/大学制造,比较著名的就是亚利桑那大学的mirror lab。纪录片《超大建筑狂想曲-大型双筒望远镜》里详细的介绍了主镜制造过程,以及LBT的若干细节,其主镜就是在mirror lab制造的。简单来说就是融化玻璃的同时旋转大坩埚,然后在保持旋转的情况下冷却几个月,使得镜面天然形成抛物面。然后再慢慢的磨制成所需的面型。

回到题主的问题,想制造更大的望远镜主要是两个思路。一个是发展更大的单片结构,但这已经开始遭遇越来越多的困难,人们已经不再追求制造更大的单一镜片了。现代更主要的发展方向是多镜面拼接的方式。看上图的TMT(30米望远镜)、E-ELT(欧洲特大望远镜),以及图中没有的中国12米望远镜这类超大型望远镜都是多镜面拼接结构。我们可以分析一下如上最大的3个望远镜的技术参数和造价:

上图里最大的望远镜是E-ELT,欧洲特大

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