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1 # 寒蕭99
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2 # 旅行到宇宙邊緣abc
初中的時候做過一道物理題,一隻蒼蠅落在天文望遠鏡物鏡上,我們會看到什麼?放心,不會看到蒼蠅的表皮細胞。蒼蠅所在的位置根本不會在望遠鏡成像,最多也就是的影象暗淡一些。進一步想一想,如果天文望遠鏡破碎了一個小角,同樣也能成一個比較暗淡的影象。順著這個思路,如果我們設計一款超大的望遠鏡,但是隻製造出其邊緣的幾塊碎片,然後擺放到合適的位置,也能得到暗淡的影象。不要小看這種思路,它比一塊小而完整的鏡片解析度要好得多。
以小孔成像為例,我們可以把發光物體想象成由若干個光點組成,每個光點經過小孔後都會形成一個光斑,小孔越小,光斑越小,解析度越高。如果小孔很大,巨大的光斑彼此重疊,我們就什麼都看不清了。由於光線的衍射作用,透鏡所成的像其實也是由一個個愛裡斑組成,愛裡斑的大小等於1.22λf/d,上述字母分別表示波長,焦距和透鏡直徑。再根據透鏡放大倍數等於像距除以物距,在物距很大的時候像距等於焦距,可以得出結論,望遠鏡的最大解析度等於1.22λa/d,a表示物距。哈勃太空望遠鏡直徑大約兩米,冥王星最近距離大約三十億千米,在這個距離上,哈勃太空望遠鏡的最大解析度大約一千千米,冥王星直徑兩千多千米,所以哈勃太空望遠鏡看冥王星也就是兩三個畫素。但是,根據上面的公式我們可以看到,假如哈勃直徑是二十米,那麼我們就能分辨一百千米的物體,假如哈勃直徑為兩百米,我們就能分辨十千米的物體。如果我們在地球軌道放置若干枚鏡片,組成一臺直徑三億千米的虛擬望遠鏡,理論片可以分辨比鄰星上分米級的物體。這個解析度雖然看不出你有沒有刮鬍子,但是絕對可以分辨一個物體是駱駝還是大象。
既然科學家可以組建地球大小的虛擬望遠鏡觀察黑洞,相信組建地球軌道大小的虛擬望遠鏡不會太遙遠。
這個想法是好的,或許未來可以實現,但目前的技術還達不到。
在天文望遠鏡裡面,有一種使用干涉儀的技術,最早是應用在射電望遠鏡上,叫做綜合孔徑技術。可以將若干射電鏡連線在一起,透過干涉技術,可獲得大於單臺望遠鏡口徑的效果。
這個技術目前比較成熟,很多望遠鏡陣都使用這種技術。目前處於建設中的平方公里陣就是利用這個技術,最終的成像效果相當於一英里直徑的望遠鏡的成像效果。
因此,如果未來在太空中建立這種大規模的望遠鏡陣,理論上是可行的,但是關鍵問題一是望遠鏡陣的狀態控制,也就是所有望遠鏡的狀態要根據需要進行調整。
另外一個是訊號的傳遞,如果在宇宙空間佈置望遠鏡陣,訊號的傳遞也是很重要的,大尺度下會有明顯的訊號延遲,這對於訊號的採集和處理會有影響。
不過,目前如果建立尺度較小的空間望遠鏡陣列還是可以的,估計在不久的未來就可以見到太空中的望遠鏡陣列的。