光学望远镜的飞跃——Keck望远镜

由于洛杉矶W.M.Keck基金会的资助(7亿美元)和新的工艺技术的发展,加利福尼亚理工学院(简名Caltech)和加利福尼亚大学,将于1986年开始制造一架口径为10米的望远镜——Keck望远镜。其采光面积比当今世界上最大的光学望远镜大3倍,光力强到可以观测到月球上的一枝烛光。自1948年建成珀洛玛5米海耳反射镜以来,这次是光学望远镜(镜面)尺寸上最具有深远意义的一次飞跃。预     

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.     

FAST照明口径分析

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)在观测时,将球形反射面内部照明区域的形状变为300 m口径抛物面,实现望远镜的主焦天线功能.照明口径(球面变位到抛物面的口径)对望远镜的观测性能起决定作用.为了望远镜潜在的...     

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。     

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。     

紫金山天文台1956年小行星、彗星位置的照相观测

下表所载小行星、彗星的位置是在1956年全年内所做的照相观测.用以观测的望远镜是口径60厘米,焦距300厘米的返射望远镜和口径15厘米,焦距150厘米的折光望远镜,它们在下表底片号数一栏中相当地以 N 号和 T 号表明.表中观测与计算之差一栏,系与苏联理论天文研究所出版的小行星星历表比较而得的数值.有时观测日期     

光学／红外望远镜和技术的进展

天文望远镜和技术在20世纪末取得了空前的辉煌成就,并将取得更辉煌的成就(1)大型望远镜的研制口径10m的两架Keck望远镜已分别在1994年和1996年投入工作.ESOVLT四架8m望远镜中的第一架已在1998年Firstlight,最后一架也将在今年内Firstlight.两架Gemini8m中的一架和一架Subaru8m望远镜都已完成.HET9m望远镜正在最后调试.由两个8m望远镜组成的LBT将于2004年完成,一架10m(复制的Keck)和一架9m(复制的HET)望远镜正在研制中.这些望远镜已配备或将配备先进的光学、红外CCD照相机和光谱仪,如Keck的NIRSPEC、VLT的FORS、ISAAC等.巡天计划中SDSS、2dF、2MASS和DENIS仪器已完成,都已投入观测.LAMOST正在积极研制中,VISTA即将开始研制.现在CalTech等已开始研制口径30m的极大望远镜(ELT),ESO和NOAO已开始了口径100m望远镜的预研,中国和英国也提出了很好的ELT方案.(2)探测器的改进当前CCD的量子效率QE蓝片已达70%～80%,红片已达90%,已投入使用的最大的拼接的CCD为12k×8k,几个8k×8k的CCD已用在望远镜上.当前20k×18k的拼接的CCD正在研制中.天文观测上CCD已取代了照相机底片.红外波段HgCdTe1k×1k的CCD已投入工作,2k×2k的正在研制中.(3)光干涉系统的进展多个光干涉系统已投入观测并取得了一系列天文成果,如GI2T,COAST、IOTA,NPOI,PTI、ISI、SUSI、MIRA;一些光干涉系统正在发展中,如CHARA、MRO、LBT;特别是两架Keck望远镜、四架VLT都配以一些较小的望远镜组成巨大的干涉阵,前者最长基线140m,后者200m,将在今后的数年内完成并投入观测.(4)自适应光学系统的应用许多3～4m级的望远镜已配置或正在研制相应的自适应光学系统,红外和可见光波段的衍射极限的像已在3～4m级的望远镜上获得,Keck和ESO都正在发展用于10m和8m望远镜的自适应光学系统.正在研制和预研中的30m到100m口径的望远镜也都配有自适应光学和光干涉系统.注本报告以McleanIS等执笔的IAUCommission9三年进展报告(见ReportsonAstronomy1996～1999,IAUTransaction,Vol.24A,p.316～327)为蓝本,补充扩大而成.     

施米特望远镜的作用

施米特望远镜是折反射望远镜的一种,即由透射改正镜和反射主镜组成。1930年,德国的施米特首先发明了这种望远镜,故叫做施米特望远镜。它的主要优点是相对口径     

新疆奇台110米射电望远镜主焦点馈源换馈方案研究

随着射电天文研究的不断深入,科学家对望远镜分辨率和灵敏度的要求也不断提高,同时要求望远镜具有更宽的观测波段。单口径望远镜低频波段用主焦点接收,馈源尺寸可以更紧凑。为了不影响双反射面天线次焦点的馈电功能,主焦点馈源的放置及换馈方案必须高效合理。以建于新疆奇台的110 m口径全可动射电望远镜为研究对象,以意大利SRT 64 m和德国Effelsberg 100 m射电望远镜为参考,对两种方案应用于奇台110 m射电望远镜的可行性进行分析,并提出一种利用线性模组进行主焦馈源快速切换的新型方案。进行了直线模组机构的建模和仿真,并对口径面信号遮挡进行了分析,结果表明,此方案能有效满足望远镜的工作需求。     

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（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。     

今后二十年光学望远镜的口径可望大幅度增加

45年来,美国帕洛玛天文台的5米海尔望远镜一直居世界光学望远镜之首。1993年莫纳克亚的10米凯克望远镜终于摘去了这一桂冠。大多数天文学家相信每隔40年左右最大的光学望远镜的反射镜尺寸会增加一倍。然而,望远镜设计者们认为未来望远镜口径增长的速度要比这快得多。凯克?..     

镜面材料的选择问题和制造陶瓷镜的可能性

由于改进光学玻璃熔炼技术和提高光学质量方面存在着不少困难,到目前为止,折射望远镜的口径仍然停留在1米左右,而反射望远镜的口径却早巳超过了这一界限.目前最大的反射望远镜口径已经达到了5米.首先,从制造上来看:因为在反射系统中光线并不通过反射镜的内部,只要镜面能很好地保持几何形状,对镜子材料的光学性质是没有什么特殊要求的.过去为了提高镜面的反射能力,要求选择反射率较大的材料(如镜铜)来作镜子材料.发明了真空镀铝以后,     

未来的地面和空间大望远镜以及我国目前的大项目

目前 ,已有 1 0架口径 8～ 1 0m的地面大望远镜建成并投入科学观测。在近红外波段 ,自适应光学和干涉术已在大望远镜上获得成功。Hubble空间望远镜发射至今已逾 1 2年。为了研究早期宇宙 ,探测类地行星等 ,2 0 0 2年 9月NASA已与TWR公司签约 ,研制口径≥ 6m的下一代空间望远镜JWST ,计划2 0 1 0年发射。许多口径 30～ 1 0 0m的地面未来巨型望远镜FGT项目已经提出。本报告 ,也介绍了我国正在研制或预研中的三个大项目 :LAMOST、FAST和SST ,这些项目虽较小 ,但完成后都会对天文学的一个方面作出有份量的贡献。最后 ,报告人建议我国参与到与国外合作研制FGT或NGST的工作中 ,特别强调要有天文学家和工程专家参与进去     

FAST访客电子设备电磁干扰分析

500 m口径球面射电望远镜具有很高的灵敏度,容易受周边电子设备的电磁干扰。如果干扰超过望远镜的干扰保护门限,导致望远镜观测性能下降。通过在微波暗室内测试平板电脑、数码相机和手机的电磁辐射强度,在台址测试望远镜至综合楼、电子实验室及观景平台之间的传播损耗,评估访客所携带平板电脑等电子设备对望远镜造成的干扰情况。分析结果显示,所选样品设备对望远镜存在不同程度的干扰。这些工作为望远镜运行后的台站电磁干扰管理提供了重要依据。     

喜迎猎户座流星雨

凭着儿时对天空群星的好奇、幻想和喜爱,直到１９９７年７月起才实现儿时就立下观天探星的愿望,我从广州等地先后买了３０ｍｍ玩具式、６０ｍｍ口径熊猫牌、８０ｍｍ口径金都牌望远镜和樱花牌２０×５０双筒望远镜,迷上了观天象。但终因无书和老师指导,观天迷茫不知所...     

空间碎片激光测距探测能力分析

针对利用激光测距技术探测空间碎片这一新的发展趋势,基于国内外现状和未来探测的需求,首先对空间碎片激光测距的探测成功率进行了理论计算;其次计算分析了望远镜口径大小、激光器单脉冲能量及重复频率与可探测空间碎片大小及探测距离之间的关系。研究结果表明,采用大功率激光器与大口径望远镜可有效地提高空间碎片的探测能力。为满足探测微小空间碎片(尺寸在20 cm左右)的需要,建议采用能量在2 J~3 J之间、重复频率为100 Hz的激光器和口径1.2 m以上的望远镜。     

如何选择望远镜的放大倍数

很多人有一种误解 ,他们不管望远镜的具体条件盲目追求放大倍数愈高愈好。其实望远镜重要指标是它的物镜通光口径。人们提到天文望远镜只会说世界上最大的天文望远镜直径是几米 ,一定不会说它有几倍。因为按瑞利准则 ,望远镜的分辨率θ =1 2 2λ Ｄ(或θ=1 2 0″ Ｄ)Ｄ是望远镜的通光口径、Ｄ愈大分辨率愈高。望远镜通过人眼进行观察 ,人眼能看清物体的视角θ0 =1 2 2λ 2 67,因此望远镜的正常放大率Ｍ为 :Ｍ =θ0 θ=Ｄ 2 67如口径 60ｍｍ的望远镜正常放大率应为 2 3倍。 (详见“光学”一书 ;母国光院士和战元龄教授编著 )望远镜的放…     

紫金山天文台新安裝的折反射望远鏡

一台口径430毫米的折反射望远镜(图1)已在紫金山天文台启用。这台望远镜是我国自行设计,由紫金山天文台南京天文仪器厂制造,并取得南京第二机床厂、南京拖拉机修配厂、南京锅炉厂、南京长江机械制造厂等单位协作制成的。前后只化了三年时间。仪器的照相镜采用的光学系统,其改正板的通光口径为430毫米,球面反射镜的口径为600毫米,焦距为800毫米,焦比约1.9,光力较強。象场直径为7.6,使用裁成圆形的戚光胶片。     

一种基于元学习的大口径射电望远镜俯仰轴承故障辨识方法研究

在经过长期运行后大口径射电望远镜俯仰轴会出现微小扭曲, 滚动轴承作为承载俯仰轴的核心部件, 也会因长期承受交变载荷增加疲劳风险, 导致轴承寿命以及望远镜指向精度的下降, 极大影响望远镜的性能. 以俯仰轴承为研究对象, 开展故障辨识方法研究, 可为望远镜天线的高性能运行提供重要支撑. 为实现在有限数据和复杂工作条件下准确地辨识俯仰轴承故障, 提出了一种小样本条件下基于元学习的故障辨识方法(Few-shot Meta-learning Fault Identification, FMFI). 首先将不同工况下的原始信号转换为时频图像数据, 之后按照元学习协议将数据样本随机采样到不同的学习任务中. 在有限样本的条件下, FMFI可以通过训练任务中的样本信息获取通用的先验知识, 在未知的测试任务下实现准确快速的故障辨识. 选取了与望远镜俯仰轴承工况具有相似性的变负载轴承数据集进行实验, 实验结果表明, FMFI方法具有很高的准确性和可靠性, 为大口径射电望远镜俯仰轴承的主动运维和高质量服役提供了有力的技术支持.