Question

射电望远镜为什么是球面的而不是抛物面

Answer 1

们知道望远镜之所以能为望远镜，一定要实现能观看不同方向的目标这个基本功能，而且主镜汇聚起来的信号还要进行有效的采集。Arecibo是利用球面和抛物面的相似性来“将就着”看不同方向，然后采用堪忧的线馈或者复杂的格里高利式馈源舱来采集信号。格里高利式馈源舱虽然效果好，不过前文已经提及，这货实在是太重了，达到数百吨之多，作为不是搞工程的我猜应该吊装和使用都会有相应的技术难度。所以就有人想，我们在搞FAST的时候，能不能既让镜面是抛物面，一次成型汇聚成点，不需要线馈也不需要笨重的格里高利式馈源舱；另一方面我们也不能一次性做一个固定不动的抛物面，那样不就不能对不同方向的天体进行观测了嘛，于是我们可以想办法让这个抛物面能动起来。

Answer 2

就是同属于一个大圆坑修吧修吧就变成望远镜这个思路的，美国Arecibo望远镜。

Arecibo盖在波多黎各的山坳里，直径305m。在把大坑整形之后，架起索网，再铺上金属网，镜面就成了（此处有伏笔）：周围竖起三根塔，拉起钢缆吊装上馈源，Arecibo就盖好了：注意，这样一口大锅是不能动的。但是天上的天体是时刻都在动的。所以如果这样一口正朝上的大锅只能看正对着的方向的话，就只能看天顶一点了，那必然不满足观测天文目标的要求。好在Arecibo采用了球面主镜，球面自然是朝各个方向都具有一样的光学性质了，而且，球面和抛物面的底端小范围内的形状是近似的。所以只要利用这口大球锅的不同部位，就可以观测不同方向的天体：但是球面和抛物面这个近似还是有点缺陷。抛物面是可以把平行光汇聚在一个焦点上的，球面就不行，会把光（电磁波）汇聚在一条线上：但是球面和抛物面这个近似还是有点缺陷。抛物面是可以把平行光汇聚在一个焦点上的，球面就不行，会把光（电磁波）汇聚在一条线上：就是这张图上所谓的focal line。就是这张图上所谓的focal line。这样一来，为了接收分布在focal line上的信号，馈源就必须是线状的，所谓线馈：（正在吊装的线馈）（正在吊装的线馈）可以看到线馈上开了很多孔，是留给收集来的电磁波通过用的。开这些孔的位置需要很精确。而且由于信号的色散，线馈能接收的频率带宽受到了限制。所以人们就想有没有别的办法……通过一些聪明的工科男一番设计，终于搞出来了这么个东西……通过不明觉厉（其实是格里高利式光路）的二次镜、三次镜的反射，主镜为球面的Arecibo也能把信号汇聚在一点上啦。通过不明觉厉（其实是格里高利式光路）的二次镜、三次镜的反射，主镜为球面的Arecibo也能把信号汇聚在一点上啦。