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望远镜的集光能力随着口径的增大而增强，望远镜的集光能力越强，就能够看到更暗更远的天体，这其实就是能够看到了更早期的宇宙。天体物理的发展需要更大口径的望远镜。
但是，随着望远镜口径的增大，一系列的技术问题接踵而来。海尔望远镜的镜头自重达14.5吨，可动部分的重量为530吨，而5米镜更是重达800吨。一方面，望远镜的自重过大会使镜头变形相当明显，另一方面，镜体温度不均也令镜面产生畸变，进而影响成像质量。从制造方面看，传统方法制造望远镜的费用几乎与口径的平方或立方成正比，所以制造更大口径的望远镜必须另辟新径。
自七十年代以来，在望远镜的制造方面发展了许多新技术，涉及光学、力学、计算机、自动控制和精密机械等领域。这些技术使望远镜的制造突破了镜面口径的局限，并且降低造价和简化望远镜结构；特别是主动光学技术的出现和应用，使望远镜的设计思想有了一个飞跃来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-550.html。
从八十年代开始，国际上掀起了制造新一代大型望远镜的热潮。其中，欧洲南方天文台的VLT，美、英、加合作的GEMINI，日本的SUBARU的主镜采用了薄镜面；美国的KeckI、KeckII和HET望远镜的主镜采用了拼接技术。
优秀的传统望远镜卡塞格林焦点在最好的工作状态下，可以将80%的几何光能集中在0.6″范围内，而采用新技术制造的新一代大型望远镜可保持80%的光能集中在0.2″~0.4″，甚至更好。
下面对几个有代表性的大型望远镜分别作一些介绍： 凯克望远镜（KeckI，KeckII）KeckI和KeckII分别在1991年和1996年建成，这是当前世界上已投入工作的最大口径的光学望远镜，因其经费主要由企业家凯克（KeckWM）捐赠（KeckI为9400万美元，KeckII为7460万美元）而命名。这两台完全相同的望远镜都放置在夏威夷的莫纳克亚，将它们放在一起是为了做干涉观测。
它们的口径都是10米，由36块六角镜面拼接组成，每块镜面口径均为1.8米，而厚度仅为10厘米，通过主动光学支撑系统，使镜面保持极高的精度。焦面设备有三个：近红外照相机、高分辨率CCD探测器和高色散光谱仪。
像Keck这样的大望远镜，可以让我们沿着时间的长河，探寻宇宙的起源，Keck更是可以让我们看到宇宙最初诞生的时刻来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-603.html。 双子望远镜（GEMINI)是以美国为主的一项国际设备（其中，美国占50%，英国占25%，加拿大占15%，智利占5%，阿根廷占2.5%，巴西占2.5%），由美国大学天文联盟（AURA）负责实施。它由两个8米望远镜组成，一个放在北半球，一个放在南半球，以进行全天系统观测。其主镜采用主动光学控制，副镜作倾斜镜快速改正，还将通过自适应光学系统使红外区接近衍射极限来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-470.html。
该工程于1993年9月开始启动，第一台在1998年7月在夏威夷开光，第二台于2000年9月在智利赛拉帕琼台址开光，整个系统预计在2001年验收后正式投入使用。 这是一台8米口径的光学/红外望远镜(SUBARU)。它有三个特点：一是镜面薄，通过主动光学和自适应光学获得较高的成象质量；二是可实现0.1″的高精度跟踪；三是采用圆柱形观测室，自动控制通风和空气过滤器，使热湍流的排除达到最佳条件。此望远镜采用Serrurier桁架，可使主镜框与副镜框在移动中保持平行。由日本天文社团所属，位于美国夏威夷。
大天区多目标光纤光谱望远镜LAMOST（郭守敬） 这是中国已建成的一架有效通光口径为4米、焦距为20米、视场达20平方度的中星仪式的反射施密特望远镜。它的技术特色是：
1．把主动光学技术应用在反射施密特系统，在跟踪天体运动中作实时球差改正，实现大口径和大视场兼备的功能。
2．球面主镜和反射镜均采用拼接技术。
3．多目标光纤（可达4000根，一般望远镜只有600根）的光谱技术将是一个重要突破。
LAMOST把普测的星系极限星等推到20.5m，比SDSS计划高2等左右，实现107个星系的光谱普测，把观测目标的数量提高1个量级。 1932年央斯基（Jansky.K.G）用无线电天线探测到来自银河系中心（人马座方向）的射电辐射，这标志着人类打开了在传统光学波段之外进行观测的第一个窗口。
第二次世界大战结束后，射电天文学脱颖而出，射电望远镜为射电天文学的发展起了关键的作用，比如：六十年代天文学的四大发现，类星体，脉冲星，星际分子和宇宙微波背景辐射，都是用射电望远镜观测得到的。射电望远镜的每一次长足的进步都会毫无例外地为射电天文学的发展树立一个里程碑。
英国曼彻斯特大学于1946年建造了直径为66.5米的固定式抛物面射电望远镜，1955年又建成了当时世界上最大的可转动抛物面射电望远镜；六十年代，美国在波多黎各阿雷西博镇建造了直径达305米的抛物面射电望远镜，它是顺着山坡固定在地表面上的，不能转动，这是世界上最大的单孔径射电望远镜来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-426.html。
1962年，Ryle发明了综合孔径射电望远镜，他也因此获得了1974年诺贝尔物理学奖。综合孔径射电望远镜实现了由多个较小天线结构获得相当于大口径单天线所能取得的效果。
1967年Broten等人第一次记录到了VLBI干涉条纹。
七十年代，联邦德国在玻恩附近建造了100米直径的全向转动抛物面射电望远镜，这是世界上最大的可转动单天线射电望远镜。
八十年代以来，欧洲的VLBI网（EVN），美国的VLBA阵，日本的空间VLBI（VSOP）相继投入使用，这是新一代射电望远镜的代表，它们在灵敏度、分辨率和观测波段上都大大超过了以往的望远镜。
中国科学院上海天文台和乌鲁木齐天文站的两架25米射电望远镜作为正式成员参加了美国的地球自转连续观测计划（CORE）和欧洲的甚长基线干涉网（EVN），这两个计划分别用于地球自转和高精度天体测量研究（CORE）和天体物理研究（EVN）来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-657.html。这种由各国射电望远镜联合进行长基线干涉观测的方式，起到了任何一个国家单独使用大望远镜都不能达到的效果。
另外，美国国立四大天文台（NARO）研制的100米单天线望远镜（GBT），采用无遮挡（偏馈），主动光学等设计，该天线目前正在安装中，2000年有可能投入使用。
国际上将联合发展接收面积为1平方公里的低频射电望远镜阵（SKA），该计划将使低频射电观测的灵敏度约有两个量级的提高，有关各国正在进行各种预研究。
在增加射电观测波段覆盖方面，美国史密松天体物理天文台和中国台湾天文与天体物理研究院正在夏威夷建造国际上第一个亚毫米波干涉阵（SMA），它由8个6米的天线组成，工作频率从190GHz到85z，部分设备已经安装。美国的毫米波阵（MMA）和欧洲的大南天阵（LAS）将合并成为一个新的毫米波阵计划――ALMA。这个计划将有64个12米天线组成，最长基线达到10公里以上，工作频率从70到950GHz，放在智利的Atacama附近，如果合并顺利，将在2001年开始建造，日本方面也在考虑参加该计划的可能性。
中国天眼的用途和意义是什么？
图说天文望远镜400周年系列连载之三 以反射镜为物镜的望远镜，叫反射望远镜，是天文望远镜中最常见的形式。如果把天文望远镜发展历程比作枝繁叶茂的大树，那么折射望远镜的发展脉络只是这棵大树的一个支杆(尽管是可能最重要的支杆之一)，而真正的主杆是反射望远镜，近现代的太阳望远镜、射电望远镜和空间望远镜这几个支杆都是从反射望远镜这个主杆衍生而来的，而当前的多镜面望远镜和超巨大望远镜就是反射望远镜这个主杆的目前的最前端。由此可知，反射望远镜的历史在天文望远镜发展史中的地位是何等重要。现在我们来介绍它的发展历程。
反射望远镜的酝酿
在整个17世纪，折射望远镜做得越来越长，使用变得越来越困难。反射镜与透镜一样，也具有聚光的本领，这是古人早已经知道的事实。在长镜筒折射望远镜渐入绝境的情况下，人们自然想到利用反射镜。
1632年意大利数学家、伽利略的学生博纳文图拉?卡瓦列里(BonaventufaCavalieri，1598～1647)在《燃烧镜》一书中探讨了阿基米德是否在叙拉古燃烧了敌船，也为能建造反射望远镜作了理论阐述。另一位意大利僧侣尼科洛?祖奇(Niccolo Zucchi，1586～1670)在1652年出版的一部著作中声称，自己在1616年就用凹面镜作物镜，制作了世界第一架反射望远镜，但是他的望远镜无法解决诸如“如果你的头阻挡了视线，那么你在镜子里怎么会看到东西呢”的问题。
1663年英国数学家和天文学家詹姆斯格里高里(James Gregory，1638～1675)出版了《光学的进程》一书，其中首度提出使用两个凹面镜制造反射镜的实用设计。格里高里精通数学，他的设计十分完美：主镜设计成一个抛物面，副镜设计成一个椭圆球面，这样既能消除球差，同时又能消除色差。可惜，当时的工艺技术水平完全达不到他的要求，这在当时只能是“纸上谈兵”的设计。很多年以后，人们按照格里高里的设计，制造出“格里高里式望远镜”，一直工作得很好，这是后话。
英国另一位大科学家罗伯特?胡克(Robert Hooke，1635～1703)也想出了巧妙的主意――在一根管子里适度地安放几面反射镜，光线反复弯折，犹如折尺一般，使镜筒大大缩短。他的设计思路没有错，但是事实上却无法实现，因为按照当时的工艺水平，平面镜的反射率不及50％，几经反射，原来较亮的天体也会变得暗淡无光了。
几位反射望远镜的先驱者，包括两位科学大师的努力，虽然没有制造出成功的反射望远镜，但是却酝酿了它的诞生，而真正完成这一历史使命的是与他们同时代的科学巨人牛顿。
科学巨人牛顿
艾萨克?牛顿爵士(Sir lsaa cNewton，1643～1727)是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。
他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述来源:https://faithandyoung.com/cshi/202501-6859.html。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理。在光学上，他发明了反射式望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。在数学上，牛顿与戈特弗里德?莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究做出了贡献。
在2005年，牛顿曾担任会长的英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查，在被调查的皇家学会会员和网民投票中，牛顿被认为比阿尔伯特?爱因斯坦更具影响力。 来源:https://www.faithandyoung.com/cshi/202501-5581.html
牛顿发明反射望远镜 来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-529.html
1666年牛顿发现白色的太阳光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光组成的，由于不同颜色的光的折射率不同，因此当它们通过棱镜以后，就分散开来，变成了一条彩色的光带。后来人们把这条彩色光带称为光谱。牛顿马上联想到，令人长期倍感头疼的折射望远镜的色差问题正是由于每一种颜色光的折射率各不相同造成的。而反射望远镜则没有色差问题――所有光的反射角都等于入射角，光反射之后不会分散来源:https://yz66.net/cshi/202501-2441.html。因此，牛顿决心要发明一种新型的、令人满意的反射望远镜。
1668年牛顿的第一架小型反射望远镜制成了。它的物镜是用青铜磨制的凸面反射镜，直径只有2.54厘米，镜筒长15厘米，放大倍率达40倍，观测效果不亚于2米长的折射望远镜。1672年牛顿又做好了第二架反射望远镜，长仅16厘米。他在物镜的前面装上一块倾斜45°放置的平面反射镜，当光线射到物镜上以后，先被反射到平面镜上，又被平面镜反射到镜筒一侧的目镜前聚焦，通过目镜就可以看到放大的像。
牛顿设计的反射望远镜在英国皇家学会进行了展示，引起了巨大轰动，得到科学界的高度评价。牛顿的反射望远镜不仅彻底消除了令人厌恶的色差，而且制作起来比较容易，使用起来比较方便。从此以后，反射望远镜很快发展起来，成为光学望远镜的主流。目前世界上最大型、最优秀的望远镜都是反射望远镜。
卡塞格林式望远镜和格里高里式望远镜
牛顿的望远镜在伦敦引起轰动之后几个月，一个叫劳伦特卡塞格林(LaurentCassegrain，1629～1693)的法国物理学教授提出了另一种反射望远镜设计方案：结构和格里高里的望远镜类似，不同的是副镜提前到主镜的焦点之前，并且是凸面镜。这样的设计使经副镜反射的光线稍有些发散，放大率有所下降，但是其优点是不仅消除了球差，而且可以使望远镜的焦距很短。另外，主镜中间有一小孔让光线通过，目镜装在望远镜的尾部，当望远镜越造越大时，这样的光路设计就越来越显示出它的优越性。
格里高里和卡塞格林设计的反射望远镜有许多优点，后来这两种望远镜的光路原理得到了广泛的应用，而且不光是用在光学望远镜中，就是其他波段的望远镜也借鉴了他们的光路原理，譬如许多射电望远镜都是采用卡塞格林式或格里高里式的。
天眼主要功能是观测宇宙星体，验证天文学理论，意义在于这是人类最大的天文望远镜，有利于揭开宇宙的奥秘。来源:https://yz66.net/cshi/202501-1685.html
天眼的主要功能，是观看外太空各星球的变化，也能够接收外太空的一些信息，并且能够研究，发现新的星球，各大星系如何形成的。开放天眼也是为了和国际合作。天眼的主要功能就是探测卫星，并且也促进了我国科学技术的进步，而且对于我国航天事业也有了很大的突破性发展。
“中国天眼”的特点来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-589.html
“中国天眼”是中国具有独立自主知识产权的FAST，同时也是世界上目前口径最大、最精密的单天线射电望远镜，天眼的建成，凸显了我国有建设高新科技的能力，也突显我国高技术创新能力。来源:https://faithandyoung.com/cshi/202501-5201.html
它可以对很多基础研究提供帮助，例如宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等方向提供发现和突破的机遇，同时也将为我国的日地环境研究、国防建设和国家安全等一些方面提供不可替代的作用。天眼的建设也促进了其他高新产业的发展，提高产业的创新能力，它的建设也促进中国西部地区经济的繁荣和社会进步以及科技的进步。
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