天文望远镜的诞生与发展

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资本主义的产生、文艺复兴运动的兴起，解放了人们的思想，激发起人们的探索精神，把人们的目光引向浩瀚的宇宙，近代自然科学就是在这种物质的和思想的历史条件下诞生，导致17世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。人们不断地寻求对天文现象的解释，力求发现其中的规律，而任何规律的发现及验证都是建立在一定的观测实践基础之上的，因此人们迫切需要一种工具，更好的观测天文现象，而天文望远镜也就孕育而生。随着天文望远镜的产生，人们陆续发现了一些天文学上的规律，并因为获得有效的观测数据而得到论证。在接下来的天文学发展中，人类的研究领域不断深入，继而对天文望远镜提出更高要求，在这一趋势之下，天文望远镜获得了突飞猛进的发展，进而促进了天文学不断向前发展，也使人类对宇宙的认知愈加深入。

1.天文望远镜的诞生

1609年，伽利略制作了一架口径为4.2厘米，长约12厘米的望远镜。他用凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜，这种光学系统称为伽利略式望远镜。伽利略第一次用这架望远镜观测太空，得到了一系列的重要发现。这一小小的举动成就了天文学历史上的一个重大变革，天文学从此进入了望远镜时代。伽利略堪称天文望远镜之父。从此，人们观测宇宙的方式发生了180度的转换，相应的人们的宇宙观也发生了巨大的变化。2009年，是伽利略将望远镜用于观测星空400周年，因此，2009年被定为国际天文学年。
在伽利略使用望远镜后，望远镜也传入了中国，中国早期天文学的观测研究与伽利略观测的对象有所不同，中国天文学家主要将望远镜用于日食观测，并记录下珍贵的数据资料，在望远镜的帮助下，中国古代天文学得到了很好的发展。
现在，紧跟世界科技的步伐，中国的天文学家已经能够利用最先进的技术手段和相关设备来观测日食等天文现象，天文观测研究水平获得了前所未有的提高。

2.天文望远镜在天文学史上的意义

将望远镜使用于天文学观测领域，是天文学史上的一次重大革命，意义深远。
400年前望远镜在天文学中的应用，使欧洲人的宇宙观发生了巨大的变化。在天文望远镜出现之前，亚里士多德的理论——月界之外是完美的，是恒定不变的。而当天文望远镜观测到月亮的形态却是表面凸凹不平的。伽利略还用天文望远镜发现了银河是由星星组成的，发现木星有四颗卫星，这表明不是所有的星体都以地球为中心。他还发现了一些行星也有相位的变化，和月亮一样有着阴晴圆缺。所有的这些天文学现象都由于望远镜的出现而被发现，对于以前的关于天体的一些描述、认知、理论也由于望远镜的出现而面临土崩瓦解的局面，代之的将是更有信服力，且基于天文望远镜实际观测数据的天文学理论。
随着天文望远镜的出现，人类的视距也在不断拓展，探索宇宙的能力不断增强，在天文学领域不断取得一个又一个可喜的成绩，天文学的发展也进入了一个新纪元，在天文学领域，天文望远镜可谓功不可没。
没有天文望远镜的诞生和发展，就没有现代的天文学。随着望远镜在各个方面性能的改善和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推动人类对宇宙的不断深入认识。

3.天文望远镜的发展过程

1608年荷兰眼镜匠汉斯•利帕什制成了世界上第一架望远镜。到1609年伽利略首次将望远镜用于天文学中的观测，这是天文学发展的一个巨大革命，从此开创了天文学观测研究的新时代。伽利略首次用于天文学观测的望远镜是折射式望远镜
1668年牛顿制成了第一架反射式望远镜，从此，折射望远镜和反射望远镜就平行发展。
1938年，央斯基发现了来自银河中心方向的天体的无线电波，开辟了另一个观测宇宙的电磁波窗口，于是射电望远镜诞生了。上世纪60年代天文学的四大发现：类星体、脉冲星、微波背景辐射、星际有机分子，都是射电望远镜在天文学研究中应用所取得的成就。目前世界上最大的单天射电望远镜是波多黎各的Arecibo望远镜。
1957年10月，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，开创了空间观测和太阳系探测的新时代。特别是观测可以在各个波段进行，全波段天文学的时代随之到来了。
追溯天文望远镜的发展历史，可以得出一个事实：提高分辨率以达到观测到天体的一些微小细节，是天文望远镜的制作和天文学家们追求的目标。天文望远镜的更新发展，其实就是一个将望远镜的口径越做越大的过程。
1918年，美国建成了当时最大的发射望远镜，口径为2.54米。1924年，哈勃用它观测到旋涡星云是银河系之外的，但和银河系类似的星系。1929年，哈勃又用这架望远镜发现了河外星系的谱线红移。
1948年，美国建成了口径5.08米的望远镜；1976年，苏联将望远镜的口径扩大到6米。从伽利略的3.8厘米，到苏联的6米，望远镜口径似乎已经达到极限，由于技术手段的限制，做出口径更大的望远镜，已经十分困难。
到了上世纪80年代，随着科学技术的进步，一种称为“主动光学”的技术诞生了，它使得制造口径超过6米的望远镜成为可能。




4.天文望远镜的分类

从现代科技应用的方式、规模及研究的角度出发，天文望远镜从产生到现在，基本上可以分为以下几个类别：折射式望远镜、折反射式望远镜、现代大型光学望远镜、射电望远镜、空间望远镜、其它波段的望远镜。
其中折射式望远镜分为伽利略式望远镜和开普勒式望远镜; 折反射式望远镜分为施密特式折反射望远镜和马克苏托夫式; 现代大型光学望远镜包括欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）、双子望远镜（GEMINI）以及 昴星团（日本）8米望远镜（SUBARU）; 空间望远镜中有哈勃空间望远镜引（HST）和月基天文台；其它波段的望远镜则有红外望远镜 、紫外望远镜 、X射线望远镜 和γ射线望远镜。

6.现代天文望远镜的发展前景及趋势

6.1 开普勒太空望远镜
开普勒太空望远镜(KEPLER)于2009年3月发射升空，位于距离地球0.5个天文单位的某个高空位置，隶属于美国宇航局。开普勒太空望远镜是世界上首个用于探测太阳系外类地行星的飞行器。
　　美国宇航局用开普勒太空望远镜来发现宇宙中的类地行星。在为期至少3年半的任务期内，开普勒太空望远镜将对天鹅座和天琴座中大约10万个恒星系统展开观测，以寻找类地行星和生命存在的迹象。开普勒望远镜功能强大。据说当它从太空观察地球时，能发现居住在小镇上的人在夜里关掉他家的门廊灯。

6.2阿塔卡玛大型毫米波天线阵
阿塔卡玛大型毫米波天线阵(Atacama Large Millimeter Array)是来自北美、欧洲和亚洲的一些国家或地区科研机构合作建造的大型射电望远镜阵列，它位于智利北部查南托高原的拉诺德查南托天文台，地处安第斯山脉5000多米海拔的山顶之上，这里是地球上气候最干燥的地区之一，海拔高，非常适合毫米波天文观测。阿塔卡玛大型毫米波天线阵建成时将由66个无线电天线组成，分布范围最远可达10英里，它将是世界上最大、最先进的射电望远镜阵列，预计2012年开始投入运行。

6.3詹姆斯•韦布太空望远镜
詹姆斯•韦布望远镜由美国诺思罗普-格鲁曼公司制造，耗资45亿美元。包含10项新科技，有一个红外线照相机以及一架在极低温度下仍能照常运行的光谱仪。体积是哈勃望远镜的3倍。直径为6.5米，遮阳板的面积则有一个网球场那么大。它将被送入月球之外的一个更为遥远的轨道上，接替退休的哈勃望远镜，帮助科学家观察宇宙诞生后形成的首批星系。计划于2013年发射升空，预计寿命为10年，隶属于美国宇航局、欧洲航天局和加拿大宇航局。

6.4巨型麦哲伦望远镜
巨型麦哲伦望远镜由美国和澳大利亚九所大学或研究机构共同建设和研究，选址于智利拉斯坎帕纳斯天文台，将于2011年开始建设。

　　“巨型麦哲伦望远镜”与大型双筒望远镜原理相似，但它的镜头增加到7个，每个镜头直径大约为8.4米。“巨型麦哲伦天文望远镜”将刷新纪录，成为单一镜片望远镜中直径最大的望远镜。而且“巨型麦哲伦望远镜”的独特设计使得这台望远镜的聚光能力相当于一面直径为25.6米的巨型望远镜，功能是当前最大光学望远镜的4.5倍，成像清晰度将达到“哈勃”太空望远镜的10倍。

6.5三十米望远镜
三十米望远镜目前仍处于设计阶段，将选址于智利或夏威夷。顾名思义，三十米望远镜的主镜头最高可以形成直径30米的集光面。巨型主镜分割为492块分片，每个分片都可以自动调整和改变位置以确保观测精度。科学家计划用三十米望远镜观测宇宙早期的状况，更好地研究星系和恒星的起源。


400年前的1609年，伽利略将望远镜第一次指向天空，这个小小的举动却成就开创性的伟大发现，它所引发的天文学科技变革深深地影响并改变了我们的宇宙观、世界观。到现在为止，在地面和太空中的望远镜能够对宇宙进行一天24小时不间断的全波段探测。随着科学技术的发展和人类研究领域的不断深入，天文望远镜毕将人类的视野带到宇宙更遥远的地方。人类探索外太空的脚步更为快速且永不停止。