Question

反射望远镜的发展历程(七)_望远镜的发展历程

Answer 1

　　5米海尔望远镜――将梦想变为现实 　　 　　在主持了一系列大望远镜的建造之后，1928年海尔又开始为一架5米(200英寸)的卡塞格林式望远镜筹集资金。他找到著名的石油大亨洛克菲勒家族，此时他已经名声远扬，因此他的筹款工作马到成功，筹到600万美元。
　　海尔原先打算把它安放在威尔逊山，但那里的天空随着洛杉矶地区城市的发展与扩张已经变得越来越亮，无法满足对遥远星系照相观测的长时间曝光要求了。而帕洛马山附近的地区还是比较荒凉偏僻，开发商们还没有兴趣关注那里。因此，海尔选择了威尔逊山东南100千米的帕洛马山，新望远镜就打算安放在那里。
　　他集合了一批当时顶尖的天文学家、工程师和技术人员组成工作团队。这次他们要制造的镜面比以往曾经制造过的任何镜片都要大，都要重。而从以前望远镜制造中获得的经验表明，望远镜在使用中镜面很容易受到温度变化的影响，使得图像变形。所以，他们开始尝试普通玻璃以外的材料来制作镜面，包括不锈钢、金属合金材料、熔石英和康宁公司新发明的一种派热克斯玻璃。
　　开始试验的是熔石英，比玻璃硬，不易划伤，抛光后很亮。更重要的是它的膨胀系数小，温度变化产生的形变极小。但熔石英玻璃内部经常有气泡，而在研磨中靠近表面的气泡会崩裂玻璃，因此很难加工成功，最后用熔石英做成的最大的镜面只达到1.7米。1934年，工作小组的目光转向通常用来制作玻璃炊具的派热克斯玻璃。这种玻璃熔化时不太产生气泡，成形后，热胀冷缩的变化比一般玻璃小很多。
　　这个镜坯并没有被铸造成实心的大圆盘，而是通过把熔融的玻璃倒入一个铸模，将镜坯的背面做成了一种筋状结构。与普通镜坯比，这种结构的镜坯拥有同样的强度，但厚度减小了一半，重量也大为减轻。由于镜体变薄，更容易与周围的空气达到热平衡，减小了形变。
　　为了避免产生气泡和瑕疵，整块玻璃用了10个月的8寸间慢慢地冷却，然后被从康宁的工厂运到位于加州的帕萨迪纳。
　　巨大的而娇贵的镜坯装在5米多高的箱子里由火车装载着，只在白天以不超过40千米的时速慢慢行进。它必须选择一条能避开隧洞、桥梁和两边没有障碍的路线。道路两旁聚集着好奇的人们目睹这一庞然大物的奇妙旅程，而镜子的制造商和承运人也不失时机地在车厢外边上贴满了自己的广告。
　　海尔迎接这块巨镜来到加利福尼亚，他意识到仅仅这块镜子中心的圆孔就和他的第一个大工程――1米叶凯士折射镜的镜片一样大。他写道：“当我回忆起1897年，1米望远镜的主镜抵达叶凯士天文台时的情景还历历在目。没有其他的东西能如此地打动我”。
　　除了主镜，包括圆顶观测室在内的望远镜其他的部分在1941年部已经准备完毕。但这8寸美国加入了第二次世界大战，工业界都动员起来为战争出力，加工工作暂时搁置，镜坯被保存起来。直到1947年，镜坯最终被加工成镜面并安装到望远镜上。
　　1948年6月3日人们在巨镜下举行了隆重的落成典礼。这架5米望远镜于1949年1月26日开光，在美国天文学家哈勃的指导下，瞄准的目标是NGC2261，结果发表在1949年5月7日出版的科利尔杂志(Collier"s Magazine)上。
　　海尔在1938年这项工作正在进行当中就去世，未能亲眼目睹望远镜的落成。为了纪念这位坚韧不拔、高瞻远瞩的领导者，这架5米望远镜被命名为海尔望远镜，这的确是非常恰当的。
　　
　　海尔望远镜对天文学的伟大意义
　　
　　由于海尔望远镜的聚光能力为胡克望远镜的四倍(它能拍摄到暗至23等的8音星)，所用的衍射光栅又更好，照相机的速度也更-陕，照相底版更灵敏，以及有了光电倍增管，因此，新望远镜可以在不到一小时之内做完老望远镜必须数个夜晚进行的工作。更重要的是，海尔望远镜是如此之大，以至于在焦点处足以容纳一个观测者的升降机，被挡掉的光也只占总光量中无关紧要的一小部分。
　　到1956年。用30小时或更长一点的曝光时间，就可获得了远达十亿光年的星系光谱。精度可达0.5％的红移测量表明，那些遥远星系正以每秒6万千米的速度退行――这是光速的五分之一。
　　海尔望远镜对于天文学的意义，可以从过去由于其他仪器的发展而导致的各项发现中加以认识。托勒密在编著《天文学大成》时，除了计时用的日晷以及量角的六分仪之外，没有其他仪器。如果伽利略没有发明天文望远镜，那么哥白尼的日心说或许会像古希腊天文学家阿里斯塔克的日心说一样被湮灭。如果第谷布拉赫不改进测量角度仪器的大小和精度，开普勒就缺少发现太阳系诸定律所必须的准确资料。贝塞耳(Fried rich Wilhelm Bessel，1784～1846)在19世纪初为普鲁士王在哥尼斯堡建立了一座天文台，并且装置了当时空前新颖而精密的各种仪器，只有这时他才能够首先测量恒星(天鹅座第61号星)的视差。罗斯伯爵由于建造了“列维利亚”，才能够发现河外星云的旋涡结构。
　　当5米的海尔望远镜从帕洛马山指向天空时，它将亿万个到那时还没有观察过的星辰和许多星系收入了人类的眼帘。胡克望远镜曾使人类有可能估量到自己所在星系的大小和性质，估量河外星系的本质和运动，并提出了由于极其遥远的过去发生的一次宇宙爆炸而产生了宇宙膨胀的观念。海尔望远镜对这一切做出了确凿的证明。
　　
　　6米的俄罗斯大望远镜
　　
　　海尔望远镜就像半个世纪前的叶凯士天文台1米折射望远镜一样，似乎预示着一种特定类型的望远镜已经发展到了登峰造极的地步了。
　　诚然，1948年以后，还建造了一些大型反射望远镜，但是没有一架超过海尔望远镜。直到上个世纪七十年代苏联想在望远镜方面领导世界新潮流，制造了一架直径6米的反射望远镜，安装在高加索的泽连丘斯卡亚(海拔2070米)。
　　镜子在莫斯科附近一家专门为此建造的玻璃厂里浇注，仅冷却时间就足足花了两年。这块新的反射镜从海尔望远镜的经验中得到裨益，也用派热克斯玻璃制成，背面也呈筋状结构。望远镜本体则在当时的列宁格勒附近制造和装配，使用地平装置，镜长25米，尽管重达77吨，但是运转起来却很方便。此望远镜于1970年运抵苏联的特殊天体物理台台址，1975年开光，1976年正式投入使用。这架望远镜如光以大小论堪称反射望远镜中的第一，被称为俄罗斯大望远镜，或者大地平式望远镜，但是就其性能而言，它仍然没有能超过5米的海尔望远镜。此望远镜最成功的成就是在于计算机控制的地平式装置的设计，对于以后的望远镜有很大的影响，现在有很多超大型望远镜采用计算机控制的地平式装置。
　　望远镜最初是伽利略和牛顿制造的，它们发展到目前所介绍的这种程度，已经达到了自己的一个极限或者说一个瓶颈。倘若人类要继续探索宇宙，势必要在技术方面发生一场革命，制造出新的仪器。