知识讲座(1) 天文望远镜的光学性能

天文望远镜是探测宇宙奥秘的重要武器,是窥视太空的巨眼。如何评价一架望远镜的光学性能呢?主要以望远镜的六个性能参量来衡量:望远镜的口径(收集光量的有效口径)、光力(相对口径)、分辨本领、视场、放大率(对目视望远镜)或底片比例尺(对照相望远镜)和极限星等(也叫贯穿本领)。其中望远镜的聚光、贯穿本领和分辨率都与望远镜的口径有关。     

云南天文台26厘米高分辨真空太阳光球色球望远镜

云南天文台26cm高分辨真空太阳光球色球望远镜于1986年建成安装,1989年3月通过技术鉴定正式投入观测使用。该望远镜有光球和色球两个镜筒,物镜口径均为26cm,可同时观测太阳视面上同一活动区光球和色球两层次中的细节。光球太阳象直径300mm,画幅24×36mm,视场为2′.6×3′.8,最佳分辨为0″.7。色球太阳象直径85mm,画幅16×22mm,视场为3′.6×7′.3,最佳分辨为1.″2。色球观测所用滤光器的透射带中心波长6562.8,带宽0.46和0.24互换使用,谱线可位移±1.5。 本文简述提出研制该望远镜的学术依据、研制简史,描述它的总体性能指标、光学系统以及提高分辨本领所采用的主要技术措施。文章简介该望远镜的安装调试和试观测期内发生的各种问题及其技术处理。最后提及正在进行中的望远镜性能完善和改进工作,展望在第22周太阳活动峰年期内在国内和国际联合观测研究中能发挥的作用。 选刊若干照片作为该望远镜取得的光球和色球现象的观测示例。     

光谱望远镜分辨本领测量方法及初步结果

介绍了云南天文台太阳光谱望远镜分辨本领的照相测量方法,给出了初步测量结果为１００５００,这一结果与它的可达到值３０００００相差较大,对产生的原因进行了分析讨论,认为主要是目前光谱望远镜的光学系统尚未处在正常工作状态。     

让星光不再闪烁——提升星像质量的自适应光学

天文学家通过望远镜观测星空,无非想看得更深,更清楚。所以,评价一架天文望远镜的最重要的两个指标就是灵敏度与分辨率。其中,灵敏度可以通过扩大收集面积来提高,也就是增大望远镜的口径。分辨率与此类似,望远镜的口径与分辨能力成正比,即口径越大的望远镜的分辨率也就越高。     

大型拼接镜面望远镜子镜装卸装置的研究

自从400 yr前伽利略第1次使用望远镜观测天空以来,人类为了探索更深的宇宙,望远镜的口径越做越大,拼接镜面望远镜成为趋势.本世纪初一批大口径拼接望远镜先后被研制出来,这其中包括我国的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST.随着望远镜口径增大,子镜单元增多,子镜单元的装卸问题日益突出.本文试图对这一问题进行探讨,设计了一套用于LAMOST球面主镜的子镜单元装卸装置,希望为大口径望远镜的子镜装卸提供一些思路和借鉴.     

空间太阳望远镜科学卫星

“空间太阳望远镜”是一颗载有口径为1米的主光学望远镜、极紫外望远镜、Ha与白光望远镜和宽带光谱仪及射电频谱仪的科学卫星。它将在距地面730千米轨道的太阳同步轨道上运行,在摆脱了地球大气层影响后,对太阳进行广泛光谱范围和全连续的高空间分辨率高时间分辨率和高频率分辨率的科学探测,为太阳物理研究和空间天气预报提供重要实测数据。     

斯皮策空间望远镜

斯皮策空间望远镜（Spitzer Space Telescope,SST）是现役口径最大的红外望远镜之一。可能是出于担心与我们国家的空间太阳望远镜混淆（Space Solar Telescope）,所以在国内一般简称其为Spitzer,我们下面也将这样称呼它。它是继红外天文卫星（IRAS）之后美国宇航局（NASA）的又一个红外线望远镜。     

空间太阳望远镜中相关跟踪器计算单元设计

空间太阳望远镜的主光学望远镜具有1m口径,在设计上空间分辨率达到0.1″的衍射极限. 利用相关跟踪器可以稳定图像输出,使望远镜在长时间曝光下仍能保持高分辨率.国内外开展相关跟踪技术的研究很多,但由于软硬件条件的局限,无法获得高速的相关处理器,使得闭环系统的误差带宽局限于30Hz左右,本文介绍一种基于FPGA的快速相关处理器,使得闭环系统延迟在0.3ms以内, 可以实现理论上的100Hz的闭环带宽,满足了空间太阳望远镜的系统需求.     

对研制中国太阳塔的看法

目前,我国太阳物理学家使用的仪器,在口径、成像质量,附属设备等方面大致相当于国外五十年代水平。研制中的太阳磁场望远镜和精细结构望远镜具有较高的设计指标,若它们能研制成功,则可在某些方面将观测提高到七十年代水平。但是,它们的空间分辨力——现代太阳仪器最重要的指标,还很难赶上世界水平。我国拥有若干巡视仪     

追寻科德韦尔天体（9）

爱好者观测 这次要介绍的天体基本上都比较暗弱。在10cm口径放大倍数为23倍的望远镜里C45（NGC5248）只表现为一个暗弱的小像,但是如果你用15cm以上口径的望远镜进行观测就可以看到C45有趣的细节了。C46也同样至少要用口径10cm以上的望远镜进行观测才能看到。     

一种激光导引星自适应光学系统中激光上行到达角起伏测量方法的研究

激光导引星波前倾斜测量问题是限制自适应光学技术在天文领域广泛应用的关键问题之一。测量并改正激光上行到达角起伏是解决这一问题的有效方法。提出一种基于统计平均算法而不依赖自然导引星和辅助望远镜的测量方法,可以有效地测量出激光上行到达角起伏。利用具有子孔径阵列的哈特曼波前传感器对激光信标进行探测,选择部分子孔径进行倾斜量的统计平均以获得激光上行到达角起伏。仿真了统计平均算法的误差随子孔径数量的变化关系。结果表明,最小算法误差相对于望远镜全口径倾斜误差的下降比例与大气相干长度无关,而与望远镜口径有关。望远镜口径越大,算法误差相对于全口径倾斜误差下降越多。当望远镜口径为10 m时,最小算法误差下降为望远镜全口径倾斜误差的33%。     

追寻科德韦尔天体（6）

爱好者观测 这次介绍的天体总体比较暗弱。C26（NGC4244）需要口径1Ocm以上的望远镜才可以观测。C27（NGC6888）目视观测通常需要口径15cm以上望远镜配合特定的滤镜才能看到。C28（NGC752）非常明亮,用7X50cm的双简望远镜就能轻易找到它。C29（NGC5005）总体亮度不高,但是其核心比较明亮,因此使用口径6cm以上的望远镜就可以找到它。     

追星一族

M105,9.2等,明亮的椭圆星系,15cm口径望远镜可以看见,但要分辨出其核心和外围,需30cm口径望远镜。M105与NGC3384和NGC3389构成了一个三合星系,在观测条件较好的情况下,用15Cm望远镜可以看见。M96,10cm以上望远镜观测较为合适。NGC2903.旋涡星系,非常明亮,10cm望远镜可见。     

天文爱好者望远镜的磨制、安装与调整（十）

（接上期） 六．望远镜可见星等及分辨本领（详见有关专门论述） 1．可见星等：     

土卫六上有海吗

天文学家用10米凯克望远镜1拍摄了土卫六最好的图象,从图象上可以分辨出一块复杂的暗区,天文学家猜测可能是液态烃海,一些较亮的区域可能是由冰和岩石构成的大陆和高地。由于凯克望远镜1高超的分辨本领,天文学家能够给出128亿千米远的一颗卫星上的240千米大小的表面特征。...     

从单镜面到多镜面——光学望远镜在20世纪以来的发展

20世纪以来,虽然出现了全波天文学,但光学望远镜依然是主流,并在这一百多年中得到迅猛发展。折射望远镜的发展在19世纪末就已告一段落,叶凯士天文台1.02米折射镜到现在依然是最大的折射望远镜。20世纪,出现了折反射望远镜,但主要的大发展还是集中在反射望远镜上,口径越造越大,一百多年来,"世界上最大的天文望远镜"的称号曾数易其主。而且从单片发展到多片,从地面观测发展到上天巡视。     

色球光球望远镜

色球光球双筒望远镜,可同时用目视和照相的办法巡视观测太阳H_a色球和光球层。两者物镜口径都是180mm,色球主光路中的干涉偏振滤光器工作波长为6562.78A(H_a),透过带半宽0.5A,由10级双折射晶体组成,最后四级为宽视场级。色球、光球主光路中都采用干涉滤光片减光,色球和光球象分别为25mm和71mm。试观测表明,色球照片已达到甚至超过国内现有几台色球望远镜的最高水平。     

欧洲大太阳望远镜(LEST)计划

LEST计划旨在建造一台大型地面太阳望远镜,它的口径为2.4米,将安置在大西洋Canary群岛的Tenerife。自1982年到1984年,LEST基金会完成了可行性研究、方案设计,做了镜筒充氦和风洞试验,并提出了一个总额为2,500万美元的财政预算。这个望远镜因具有世界上最大的口径和找到了非常好的台址而具有巨大的吸引力。某些欧洲以外的国家,如美国、澳大利亚和中国均有意加入LEST基金会.本文叙述了直到1985年中的LEST的进展.     

引人关注的超级大黑子

明亮的太阳表面,时常会出现一些黑斑,天文学家称之为“太阳黑子”。太阳黑子是太阳物理学家热衷的研究对象,关于它仍有许多尚待解决的谜团。天文爱好者对太阳黑子不会陌生,用一个口径10厘米的望远镜,就可以一睹它的芳容。普通百姓或许知道太阳黑子这个天文学名称,若想亲眼看到它却不是一件轻而易举的事情,不过机会还是有的。2014年10月17日至30日,太阳表面就出现了一个特大黑子群,是近24年来最大的,裸眼可以观看。按照天文学家的编号,它为2192号黑子群。     

上海天文台1．56米望远镜斑点干涉成像实验进展

斑点干涉成像技术是克服大气湍流影响,提高地面大口径望远镜分辨本领的有效途径之一。该技术利用斑点相机拍摄一系列的短曝光像,使得大气湍流冻结,再经过图像处理获得高分辨率重建像。该技术设备简单,易于实现,很快在观测天文学中得到了广泛的应用,尤其是对双星的研究。首先回顾了天文高分辨率重建技术的发展,并介绍了相关研究成果。描述了几种典型的斑点干涉成像处理方法及其优缺点。对图像噪声类型及滤波方法进行了分析。在上海天文台1．56m望远镜上开展了双星斑点干涉观测实验,目标星等4～7mag,双星目标星等差小于2。分别采用斑点干涉术和迭代位移叠加法成功实现了双星目标的高分辨率成像,初步证明了在1．56m望远镜上进行斑点干涉成像实验,能够达到接近望远镜衍射极限的分辨率水平。