空間望遠鏡還可以使我們對恒星的演化、恒星的物質結構和物理性質,銀河係的構成和在太空的分布有進一步的認識。更重要的是,它將會使我們明確地知道,宇宙的膨脹是怎麼樣進行的,它會不會永遠地膨脹下去,或者像脈搏一樣搏動,以及宇宙是怎樣開始的,又會怎麼樣結束。我們可以看到,空間望遠鏡把我們帶到了一個全新的世界裏,在此,我們將以前所未有的更明亮的眼睛來注視我們的宇宙。
哈勃空間望遠鏡
早在1983年,美國政府就準備發射一台大型的空間望遠鏡到太空中去,它是到1990年才發射上去的哈勃空間望遠鏡,也是目前世界上最大的一台空間望遠鏡,它的口徑有24米,主要用來做可見光和紫外光波段的研究。
由於哈勃望遠鏡在空間軌道上運行,擺脫了地球大氣層中湍流的閃爍作用的影響,並且也由於沒有重力變形引起的圖像的畸變,天空背景又長期黑暗,所以,它能夠觀測到比地麵觀測站所能觀測的景象暗弱7倍的天體的細節。―是說,我們能看到比地麵觀測能看到的空間更深7倍的距離。這樣,我們整個視野範圍也就擴展了350倍!因此,通過這台空間望遠鏡,我們就可以解釋許多天文中未知的問題。舉個例子說,我們可以對成千個星係的距離加深研究。我們還可以看到類星體回歸期的宇宙條件一定和它們現在的方式是非常不同的。同時,對於宇宙演化和其他恒星問題,我們都會得到更多更詳盡的資料。
哈勃望遠鏡的主鏡的作用是把光集中起來,然後傳送到許多的後端儀器中的一台中去,在這台望遠鏡裏,主要的儀器有一台廣角的行星照相機、一台微弱星體攝譜儀、一台高清晰度攝譜儀和一台髙速偏振計。
哈勃空間望遠鏡是用航天飛機發射的,它將在空中自由地飛翔,同時又受到地麵的控製。宇航員們可以乘坐航天飛機到空間望遠鏡上麵去進行修理工作,取回數據,甚至還可以更換科學儀器,以便進行另外項目的研究。這樣的“拜訪”大約是25年一次,這台空間望遠鏡甚至還可以重新收回,進行整修,然後再重新發射。預計這台哈勃空間望遠鏡可以在軌道上至少工作15年。
這次哈勃空間望遠鏡的發射並不是十分理想,因為它的軌道有些偏了,變成了一個橢圓軌道,並且主鏡的聚焦也不太好,使有些工作不能進行。但是總的來說,哈勃空間望遠鏡的巨大威力給我們的天文觀測帶來了新的前景。
下一代望遠鏡
我們已經介紹過了許多類型的望遠鏡,有光學望遠鏡、射電望遠鏡和空間望遠鏡,那麼,下一代的望遠鏡將是什麼樣的呢?人們自然而然地猜測到那一定是一個巨大的配備了各種各樣電子設備的龐大的望遠鏡。確實如此,下一代的望遠鏡其實也就是巨型的光學望遠鏡。我們知道,要觀測到遙遠的暗弱的天體,收集到更多的天體輯射,就需要采用口徑盡可有大的望遠鏡,但是,望遠鏡的口徑並不是想造多大就能夠造多大。首先是經費的問題,在現有的那些大型望遠鏡的基礎上,想要再增大一些口徑,就得多花費好幾百萬美元的經費,這是非常不劃算的。而且在製造技術方麵,不同類型的大望遠鏡製造的難度各不相同,折射鏡如果太大,自身的重量就會使鏡麵變形,鏡筒的彎曲也會增加。大氣的原因也限製了口徑的繼續增大。反射㈱對來說要求較低,口徑也可以做得較大。但1976年前蘇聯建成的一台口徑6米的反射望遠鏡已經是極限了,沒有人想建更大的整塊的望遠鏡。那麼,下一代的望遠鏡應哪方向發展呢?
60年代就有人提出了設想,到了70年代,由於各種探則器,附屬儀器和電子計算機對望遠鏡的要求越來越高,同時,紅外、射電,空間天文取得了許多嶄新的觀測結果,迫切需要光學觀測的有效配合,而現在所有的大型望遠鏡已不能適應這種要求了。1974年,美國基特峰天文台成立了專門的研究小組提出了望遠鏡的規劃。
我們對下一代的望遠鏡有什麼樣的要求呢?首先,這種望遠鏡應該具有高分辨的本領和強集光的能力,可以用來研究光輝燦爛的恒星周圍微弱的行星,還有遙遠的河外星係中的單顆恒星、脈衝星。由於射電望遠鏡和空間技術養的發展,人們在射電區和紅外紫外區發現了許多現象,但,這些現象由於光學望遠鏡的落後而不能找到相對應的光學現象來加以補充、驗證,因此,大型的光學望遠鏡應該能羞夠從事類星射電源的光學證認和光譜分析以及探測遙遠星遠係的紅移等等,以便能夠和射電望遠鏡並駕齊驅地進行工鏡作。
關於巨型望遠鏡的製造,由於工程技術的水平有一定的限製,因此要想在近期內實現,科學家們認為它的量級應該在25米量級上,可用於可見光、紅外、,毫米波觀測,從亞毫米波段直到可見光區,都能進行斑點幹涉的測量。
1977年,科學家們從許多設想中歸納出四種方案。轉動“靴”;這種望遠鏡的形狀就像是一隻靴子,“靴”底是鏡麵,而“靴”統是支撐架。它的主鏡是寬25米的一段球麵鏡,曲率半徑50米,縱向弧長75米。這個鏡子不是由一塊玻璃鑄成,而是由許多六角形鏡塊拚合而成。還有副鏡,副鏡在主焦點附近,可以繞鏡麵的曲率中心的水平軸轉動,對主鏡麵進行掃描,並且這鏡還使光多次反射通入折軸室。所有的這些東西都放在大底盤上,繞著垂直軸轉動。這種“靴”的優點是在運轉過程中鏡麵上各鏡塊;的重力影響是不變的,不會使圖像變形,但這種望遠鏡的結構過於龐大了,運用起來不夠靈活輕便。可操縱的;鏡盤:這種望遠鏡的樣子和地平式射電望遠鏡很相像,但是結構精度要比射電望遠鏡高。這種望遠鏡的結構最緊湊,體積胃最小,而且還保持了主焦點係統、卡塞格林係統和折軸係統,這使得它性能比較全麵,但是它又受到重力的影響,為了消除這種影響必須涉及到比較複雜的技術工程問題。上麵的這兩種望遠鏡都是用單一口徑的鏡子拚成的,所以比較容易保證幹涉測量所要求的成像光束的光程相等。但—接收器區的分光儀狹縫失光是很不利的。大型多鏡麵望遠鏡;由6個口徑是102米的獨立鏡筒安裝在同一平裝置上,周圍是許多小鏡塊,分布在一個或幾個同心圓環帶上。這是現在已有的美國霍普金斯山多鏡麵望遠鏡的按比例放大。望遠鏡陣;將許多獨立的望遠鏡排列成陣,各台望遠鏡接收到的光線經過多次反射集中到同1焦點。科學家們根據各種情況和需要設計了3種陣列形式;108台24米望遠鏡,16台625望遠鏡或6台102米望遠鏡。以上這兩種望遠鏡是多口徑組合,特別是望遠鏡陣。在保證組合光束相位一致性方麵,必須解決相當困難的技術問題,但在其他方麵,它所要麵臨的技術問題要少一些,而且各個望遠鏡是分開的,在使用上有較大的靈活性。
除了望遠鏡陣之外,前3種方案主要都是應用於小視場以內主要是用來觀測位置已精確測定的暗弱天體,所以要求望遠鏡具有較高的定位精度和跟蹤精度。
由上我們可以看出,下一代的望遠鏡除了是非常巨型的並且有先進的終端設備之外,它們都不是由一塊玻璃鑄成,而是用各種形式的多鏡麵綜合成像。走到這些望遠鏡邊上,我們會看到在不同側麵不同方向的無數影子在晃動,我們的一舉一動全都清清楚楚地反映出來,並且暴露無餘了。因此我們可以這麼直觀地理解,在這樣一種大型的多麵鏡下,星星再也逃不出我們人類的胃了。