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自古以來，人類對于遙遠星空的探索從未停歇。望遠鏡，作為觀測遙遠天體的利器，其發(fā)展歷程不僅見證了人類對宇宙認知的逐步深化，也體現了科技文明的輝煌進步。1609年8月21日，意大利科學家伽利略發(fā)明了第一架天文望遠鏡，為天文學的發(fā)展帶來了革命性的變化。從最早的光學望遠鏡到現代的空間望遠鏡，這一歷程不僅見證了人類對宇宙的認識不斷深入，同時也展現了科技發(fā)展的巨大力量。

◆古代望遠鏡的萌芽

早在公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德就提出了使用凸透鏡來放大物體的方法，這為望遠鏡的誕生埋下了伏筆。1608年，一位荷蘭的眼鏡制造商漢斯·利伯希首先開創(chuàng)了這一偉大發(fā)明。他在商店前看到兩個小孩正通過前后兩塊透鏡看遠處教堂上的風標，于是他也開始嘗試，發(fā)現用兩片眼鏡鏡片觀察時，遠處的風標被放大了許多，于是嘗試將兩個鏡片組裝在一起，用一根管子作為骨架，經過多次實驗，最終成功組裝出了歷史上第一架望遠鏡，他的這一發(fā)明被廣泛認為是現代望遠鏡的起源。

1609年，意大利天文學家伽利略·伽利雷對望遠鏡進行了改進，他使用凸透鏡代替了凹透鏡，制作了長約1.2米、口徑約4厘米的折射望遠鏡，能將物體放大20倍到30倍左右，使其具有更高的放大倍數和更好的成像質量，讓觀察圖像更加清晰。伽利略總共制造了大約30架望遠鏡，其中有10架都用于天空觀測。他將其用于科學地觀測月球表面，實現了人類首次對月球的科學觀測，在這之后，依靠自制設備開展了太陽系的系統(tǒng)性研究，伽利略對金星位相變化、木星的4顆衛(wèi)星和太陽黑子等現象進行了詳細的記述，為哥白尼“日心說”找到了事實依據，為了紀念這個發(fā)現，人們將4個比較大的木星衛(wèi)星命名為“伽利略衛(wèi)星”。

伽利略的望遠鏡也被認為是世界上第一臺天文望遠鏡，為天文學的發(fā)展帶來了革命性的變化。

◆近代望遠鏡的崛起

1668年，牛頓制造了世界上第一臺反射式望遠鏡，這臺望遠鏡口徑為25毫米，主鏡采用球面鏡。這臺望遠鏡雖然性能并不能稱得上良好，但以反射鏡替代折射鏡卻可以稱得上是一個巨大的進步。

然而，因為球面鏡帶來的球差非常嚴重，而拋物面加工困難，所以反射式望遠鏡在其誕生的100年內并沒有太多發(fā)展。18世紀的工業(yè)革命為其帶來了制造技術的保證，1773年，英國天文學家威廉·赫歇爾制作了一臺口徑達1300毫米的反射式望遠鏡，并用這臺望遠鏡于1781年首先發(fā)現了天王星。與牛頓式不同的是，這臺被戲稱為“大炮”的望遠鏡省去了反射副鏡，主反射鏡傾斜放置，需要觀測者站在高高的鏡筒口俯視。赫歇爾一生親手磨制了400多個鏡面，記錄下117600顆恒星的數據，并嘗試描述出了銀河系的結構?？梢哉f，是他對制鏡技術的執(zhí)著將人類帶入了恒星天文學的年代。

進入20世紀，反射式望遠鏡迎來了它的黃金年代。1908年落成的威爾遜山望遠鏡口徑達到1.5米，1917年投入使用的胡克望遠鏡口徑達2.5米，1948年投入使用的海爾望遠鏡口徑已達到5米。

相比于反射望遠鏡的迅速發(fā)展，折射鏡作為先產生的望遠鏡類型，由于大尺寸透鏡的加工難度，而發(fā)展較為緩慢。直到1757年，法國化學家杜隆建立了初步的色差理論，提出并制造了消色差透鏡，折射式望遠鏡才迎來了它的又一飛速發(fā)展的歷史階段。折射望遠鏡的代表是1897年建成的，世界上最大的折射式望遠鏡--口徑達1.02米的葉凱士望遠鏡。然而，自葉凱士望遠鏡以后，折射望遠鏡的發(fā)展似乎已達到極限，因為透鏡越大、越重，就越容易從中央凹陷變形，久而久之會影響觀測質量。

◆現代望遠鏡的黃金時代

近40年是天文望遠鏡發(fā)展的黃金年代，各式各樣種類繁多功能各異的望遠鏡紛紛被投入使用。

如今望遠鏡已突破了可見光波段的藩籬，邁向全波段的觀測。從伽馬波段的“悟空”，到可見光與近紅外波段的地基望遠鏡凱克和天基望遠鏡哈勃，再到射電波段的“天眼”（FAST）。同時，望遠鏡的功能也極大豐富了，而不是僅限于過去的圖像攝影分析?，F代的可見光與近紅外望遠鏡從功能上主要分為三大類，第一類是以8.2米口徑的甚大望遠鏡為代表的通用型望遠鏡，第二類是以8.4米口徑的大型綜合巡天望遠鏡（LSST）為代表的大型圖像巡天望遠鏡，第三類是以4米口徑的郭守敬望遠鏡（LAMOST）為代表的光譜巡天望遠鏡。

現代望遠鏡中，許多望遠鏡為我們提供了寶貴的觀測數據，極大促進了天文學，宇宙學和物理學的發(fā)展。其中的數個望遠鏡更是科學發(fā)展史上的里程碑。帕洛瑪海爾望遠鏡是世界上第一個口徑突破3米的現代科學望遠鏡，口徑達到5米，它于1930年開始興建，1948年建成，它的數據幫助人們破解了重元素的產生之謎。它至今仍處于工作狀態(tài)。斯隆數字巡天望遠鏡是目前世界上科學成果產量最豐富的望遠鏡項目，它興建于1986年，建成于1998年，雖然該望遠鏡的口徑只有2.5米，但它的數據產生了近9000篇論文，共計47萬余次引用。它至今仍在產出豐富的數據以供天文學家們探尋宇宙奧秘。

哈勃太空望遠鏡是人類歷史上第一臺太空天文望遠鏡，它突破了大氣層對于觀測的阻礙，將人類望遠鏡的分辨能力第一次提升至衍射極限，大大豐富了人類對于宇宙的認知。1990年4月24日，哈勃太空望遠鏡隨“發(fā)現號”航天飛機升空，隨后進入距地600公里的環(huán)繞軌道。哈勃太空望遠鏡的光學部分采用卡塞格林式反射系統(tǒng)，由兩個雙曲面反射鏡組成，主鏡口徑2.4米，副鏡口徑0.4米。光線從主鏡反射到副鏡，再射向主鏡的中心孔達到主鏡焦面上成像，經精密儀器處理后，數據通過中繼衛(wèi)星發(fā)回地面。

由于沒有了大氣層的干擾，哈勃可觀測到的距離是地面最強的海爾望遠鏡的7倍，可探測的宇宙空間是其350倍，圖像清晰度也可以達到地上觀測的10倍。哈勃望遠鏡向地球發(fā)回超深空視場的影像，幫助解決了長期困擾天文學家的許多基本問題，包括推算出哈勃常數，將宇宙年齡確定為137億年。

綜合自《華中天文》《觀天巨眼》、光明網

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