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  • 1 # 張家小智兒

    受限於材料、加工工藝、精度、價格等的影響,光學望遠鏡的口徑確實是有極限的,一旦超過這個值,製造難度將急劇上升。當然了,隨著將來材料學、工藝學等的發展,這個極限值可能會增加,但光學望遠鏡確實是一個加工難度很大的裝置。

    望遠鏡有很多種,最簡單的分類就是折射式、反射式和折返式。所謂折射式就是指伽利略當初製造出來的那種,也是我們最常見到的那種。不過這種構造有一個很嚴重的問題,就是存在色差。我們都知道光線穿過三稜鏡會發生色散,而折射式的鏡片也和三稜鏡類似,因而在看明亮目標時,目標邊緣會呈現一種不正常顏色。正是由於這個原因,折射鏡基本不會用於製造大口徑光學望遠鏡。其實折射鏡這種"缺陷"可以透過消色差的技術進行適當處理,但即便是最先進的處理技術也不能完全抵消色差。而且復消色差價格很高,高到普通愛好者難以承受。因此在天文愛好者中,普通消色差折射望遠鏡一般作為入門或者目視,相較而言昂貴的復消色差望遠鏡一般用來拍攝。大口徑復消色差望遠鏡的價格都是天文數字,非土豪玩不起。

    反射式是另一種構造。它是指用一塊拋物面或者球面的凹面反射鏡將光線反射到一起以達到聚光的目的。由於不存在透鏡,所以幾乎沒有色差。最主要的,由於反射面的加工難度遠小於消色差透鏡,因此反射式可以做到很大的口徑。目前主流的大口徑望遠鏡,反射式佔據了很大的比例,如果要建造大口徑光學望遠鏡,反射式應該是不二之選了。不過反射式也有一些缺點,那就是如果用球面凹面鏡做主鏡的話,容易有球差,現在的加工技術完全可以加工拋物面主鏡,因此這個問題可以忽略,此外,反射鏡本身也存在彗差。不過這些問題都能夠人為矯正,因此反射式將來一定是大口徑的主流。

    折返式是一種將前面兩者結合在一起的構造,也可以說在一定程度上結合了兩者的優點。但是折返式製造工藝複雜,價格比較昂貴。一些學校和天文臺會選擇折返式作為它們的主鏡,但如果製造極限口徑的光學望遠鏡,折返式應該不是一個明智的選擇。我現在使用的就是一臺9.25寸口徑的折返,口徑大、焦距長、相對而言方便維護,缺點就是重量比較大。

    我們就以最容易做大口徑的反射式來說。前面說到反射面的加工工藝遠小於透鏡的加工工藝,這是一個不爭的事實,但所謂的遠小於,也是相對來說,即便最粗糙的望遠鏡反射鏡,也比我們平時照的鏡子要精細的多的多,這種加工工藝就限制瞭望遠鏡口徑的增加。如果一意孤行製造大口徑,忽略了精度,那最後有效觀測口徑會大打折扣。國內有好多diy的磨鏡師傅,也很少見磨出口徑大到難以想象的主鏡的玩家出現。磨出鏡胚還需要鍍膜,光學鍍膜不好搞,鏡片太大的話光鍍膜需要建一個巨大的廠房,哪有那麼多錢?

    此外,材料作為另一個主要原因,幾乎無解。主鏡太大會因為重力原因產生變形,這是無法避免的,但變形後觀測條件就大打折扣了甚至無法觀測!一旦主鏡大到一定程度,這些都需要考慮。解決辦法是建造多個主鏡共同工作,來達到擴大單一口徑的作用。目前在建的口徑最大的光學望遠鏡:極大望遠鏡,口徑39米,但它的主鏡並不是一體,而是由近八百個六邊形小鏡片組成。熱脹冷縮形變、重力形變等,這些現象都限制了光學望遠鏡口徑的增長。

    因此,地面的光學望遠鏡口徑是一定有極限的,超過某個值,以現有的技術將無法制造。我們不知道這個值是多少,但這個值一定存在。

  • 2 # 天樞苑

    有極限的,具體資料筆者沒有查過

    當望遠鏡口徑達到一定尺度的時候,就會受到一些不可抗拒因素的影響:

    重力

    鏡片內部應力

    溫度

    這些因素的影響對望遠鏡來說有時候會是致命的:

    比如會導致鏡片變形,從而嚴重影響到成像效果等問題。

    但這些問題也不都是完全沒辦法去解決的,目前地面常見的大型望遠鏡很多都採用了分鏡片組裝,也叫拼合鏡面望遠鏡,例如下圖:

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