[科普中国]-多镜面望远镜

简介

天文望远镜是天文学研究不可缺少的工具，尤其是大型天文望远镜。目前世界上最大的反射望远镜口径已达6米。然而，由于光学机械工艺以及价格等方面的因素，制造更大的天文望远镜十分困难。

在这种情况下，必须寻求新的制造工艺，于是多镜面望远镜的研制成了新的追逐目标。多镜面望远镜是指由若干台望远镜或多块镜面组合起来以获得更好观测效果的一种新颖望远镜。它的设计思想是“化整为零”，也就是用若干台较小的望远镜来代替一台巨型望远镜。

这些小型望远镜或者安装在同一支架上，或者彼此互相独立。工作时，它们可以协调地指向同一天体目标，各自所集聚的光束被引到公共焦点上，从而像一架大望远镜一样形成清晰的图像。

在跟踪不同天体的全部观测过程中，为了保证各小型望远镜的工作步调一致，需要采取所谓“主动光学”的新技术。这个技术就是望远镜必须高度自动控制，观测时每一台小望远镜的实际位置由专门的激光束来加以测定，测得的结果送入电子计算机，并通过计算机对它们的位置不断地加以调整，以保证小型望远镜自始至终步调一致，取得优质的星像。

世界上第一架多镜面望远镜是1971年由美国研制的，1979年投入试用。欧洲南方天文台计划造一架多镜面望远镜，其聚光本领相当于一台口径为16米的巨型望远镜。34

第一台多镜面望远镜目前最大的反射望远镜的口径已达6米。如果再制造更大的单块镜面，一方面工艺上有很大困难，另一方面价格又过于昂贵。因为望远镜的口径扩大一倍，造价要增加3~8倍。所以，有人提出用多镜面望远镜来增大有效口径。1971年，美国开始研制这种多镜面望远镜，已有一台安装在霍普金斯山。1979年调试结束，开始正常使用。这架望远镜由6个口径各为1.8米的反射望远镜组成。6个望远镜绕中心轴排成六角形。组合后的口径相当于4.5米。52

发展历程1979年，美国亚利桑那州的霍普金斯天文台建成第一台多镜面望远镜，它由6个1.8m直径的单反射镜组成，组合后的口径相当于4.5m。

1993年，“凯克Ⅰ号”多镜面望远镜在夏威夷4200m高的死火山——莫纳克亚山之巅落成，它由36个1.8m的六边形镜片拼合而成，由电脑统一调整，总口径为10m。1996年又建成同样性能的“凯克Ⅱ号”。他们的分辨率达到0.005角秒，1998年用它发现了100亿光年以外的星系。

2005年11月，主镜面直径为11m的南非大望远镜SALT在开普敦东北380km外的一座小山上投入使用，它的主镜也是用许多六边形的小镜片拼接而成。

现在，一批更大口径的望远镜正在被设计或筹建中。其中“加利福尼亚极大望远镜”（California Extremely Large Telescope，简称为CELT），口径达30m，镜面可能由几千块六角形的小镜面组成。口径100m的“绝大望远镜”（Overwhelming Large Telescope，缩写为OWL）也在设计中。这种望远镜将大大提高天文学家的“眼力”。6

特点在工艺上，制造大口径的望远镜困难很大，而且价格昂贵。由于单个镜面口径较小，制造工艺较为简单，因此利用多镜面组合的望远镜可以增大有效口径。

多镜面望远镜的主要优点是：合成的口径大，镜筒很短，因而望远镜装架坚固；观测室尺寸不大，造价显著降低。它的主要缺点是：可用视场较小，光能有一定损失，成像质量还不够好。2