射电望远镜为什么是球面的而不是抛物面？
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。
nanosurf
2023-08-25 广告
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。
它的主反射面的整体是不可动的的呀. 500m直径的望远镜是无论如何都没法被设计成大多数射电望远镜那样可移动面板的结构的.天体在天上的位置每时每刻都在变化, 对应的对焦点也在变化. 如果FAST被设计成一个竖立向上(或者斜向)的抛物面形状, 那么它和LAMOST类似, 只能"被动的"观测扫过它的视场内源, 而无法跟踪源进行长时间积分. 这将极大地限制FAST可以实现的科学目标, 其巨大的积分面积所带来的灵敏度红利将毫无用处.那么球形设计呢? 虽然焦点(线)随着天体的位置一直都在变化, 但是还是可以把副面移动过去对焦, 从而实现跟踪观测. 此外, 球形反射面可以观测较大区域的天区(相对抛物面设计来说).
