太空望遠鏡用特殊金屬片聚光 不再需要透鏡
2020-11-30 中國網
8釐米寬的不鏽鋼雕刻樣板證實菲涅爾成像儀可行
據英國《新科學家》雜誌報導，科學家提議建造的一架太空望遠鏡將利用帶圖案的金屬片來聚光，而不需鏡子或透鏡。而且，此望遠鏡將具有令人驚訝的犀利視力，能發現其它恆星周圍的地球大的行星。
天文望遠鏡通常是用彎曲的鏡子來聚光，但向太空發射時對鏡子的大小就有限制，因為發射大型的物體到太空會增加成本，況且發射火箭的威力也是有限的。而這種新型望遠鏡採用了完全不同的方式來聚光，不需較大的主鏡或透鏡，而只需採用一面較小的次要鏡子或透鏡。
此技術訣竅是充分利用了自然光波，能導致光線圍繞著物體的邊緣發生彎曲。這種現象就叫「衍射」，這就是為何你能聽到來自大樓角落的聲音的原因。這意味著只需讓光線通過不透明金屬片上雕刻的某種樣式的孔洞，就能讓光線聚集成一個圖像。其實，這類圖案形的金屬片早就用來聚集雷射束，但一直沒有應用到天文學領域。
科學家稱此金屬片為菲涅爾區金屬板，這一命名是源於法國物理學家菲涅爾於19世紀研究了衍射現象。
由法國土魯斯市一家天文臺的天文學家勞倫·柯其林領導的科研小組表示，強大的「菲涅爾成像儀」只需預先將一片金屬板加工成菲涅爾模式，固定在牢固的框架上，再發射到太空就大功告成。配備有攝像機和其它科學儀器的太空船將坐定在其聚集點上，和「菲涅爾成像儀」保持一定距離，並記錄其觀察結果。
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如果太陽系外的星球有外星人,要用多大的望遠鏡才能看清?
當談到望遠鏡時，有兩個指標是不可忽視的：聚光能力和分辨能力。聚光能力是指望遠鏡能夠接收光子數的大小，分辨能力用於表徵望遠鏡能夠進行有效探測的最小距離。圖1：由於從遠處物體上反射回來的光只有很少一部分能夠通過望遠鏡的透鏡，因而光學透鏡需要足夠地大來接收到更多的光，而望遠鏡的鏡筒長度基於一些更高的指標也需要足夠的長。光本質上是電磁波，傳播過程中會發生繞射（準確來說是：衍射），望遠鏡的尺寸越小，繞射問題越不可忽視。 -
哈勃太空望遠鏡拍攝到清晰的引力透鏡效應
美國宇航局的哈勃太空望遠鏡拍攝了一個令人驚嘆的星系團，其重力作為一個自然透鏡，彎曲和模糊了它背後的星系。星系團，也稱為 SDSS J1138 + 2754 ，使用哈勃望遠鏡的寬視場相機拍攝。當一個巨大的物體，如星系團或黑洞，落在觀察者（如哈勃望遠鏡）和更遙遠的距離之間時，它會產生一個所謂的引力透鏡，放大觀察者的視野。 具體而言，SDSS J1138 + 2754的強大引力扭曲了它周圍的空間，使得背景中物體的光沿著彎曲的路徑傳播。 -
天文望遠鏡為什麼可以觀測太空?哈勃望遠鏡為什麼要在天上觀測?
因此，儘可能多地收集這些光線是非常重要的，這往往需要一個非常大的透鏡或鏡面——直徑達幾十米或更大。製造這種尺寸的透鏡是不切實際的，但鏡片可以。因此，巨大的鏡面被製造並安裝在大型望遠鏡中。同時，為了收集足夠多的光線來成像，往往需要長時間觀察遙遠的恆星。 -
太空望遠鏡的新天地
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專題詳解LED用透鏡相關知識點
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比哈勃望遠鏡看到的更多:引力本身就是最好的宇宙望遠鏡
引力透鏡：用宇宙來放大宇宙 如果你想看到更遠的宇宙，你需要收集更多的光。就像燈泡和蠟燭在越遠的地方光線越微弱一樣，更遙遠的恆星和星系也更加難以發現和觀測。在天文學中，尋找和研究一個天體的能力完全取決於你可以從這個天體上收集到多少光子。 -
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我們不再需要與大氣層作鬥爭；我們不再需要擔心雲；電磁閃爍不再是一個問題。我們所需要做的就是把望遠鏡對準目標，穩定它，然後收集光子。從那以後的25年裡，我們開始用我們的太空天文臺覆蓋整個電磁光譜，第一次真正看到了宇宙在每個波長的光線下是什麼樣子。圖片來源：NASA/JPL，維基共享用戶Bricktop。 -
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菲涅爾透鏡是一種應用十分廣泛的超精密光學透鏡器件。如太陽能聚光發電系統，投影顯示系統、雷射電視屏幕，特別是超大尺寸的菲涅爾透鏡，可以作為超大尺寸的透鏡，或反射面，探索在空間太陽能、巨型反射面（如貴州天眼500米口徑的射電望遠鏡）等方面的應用。 -
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比哈勃太空望遠鏡更強的望遠鏡：引力如果你想看宇宙中更遠的物體，你就需要收集更多的光。圖解 從這張圖可以很容易理解口徑和大氣對解析度的影響：圖一為智利帕瑞納天文臺的甚大望遠鏡，由四架同樣的直徑8.2米的望遠鏡構成，擁有相當於口徑16米的望遠鏡的聚光能力；圖二為哈勃太空望遠鏡，直徑2.4米；圖三為直徑8米的望遠鏡的解析度極限；圖四為壓倒性巨大望遠鏡，直徑100米所以，要麼建造一個更大的望遠鏡，從而增加你匯聚光的能力 -
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每日科學實驗與您分享通過對製作望遠鏡的探究，幫助學生，認識和了解透鏡的工作原理望遠鏡紙卡、凸透鏡、凹透鏡 -
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[多圖]400年來14具最著名望遠鏡:哈勃望遠鏡上榜
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