动科普 | 打造一双“慧眼”去看星光璀璨

仰望星空，人类经历了从只用眼睛观测，到使用先进科学仪器的过程。

观测工具的大飞跃，让我们不断认识宇宙，感知无限的空间与时间。

人眼的瞳孔调节范围是2-8毫米，能看到的最暗天体只到6.5等，用裸眼观测土星时，我们看不到它的美丽光环，更看不到木星由4个大卫星围绕旋转的画面，所以地心说统治了地球两千年。直到1609年，一台小望远镜指向夜空，清晰的画面映入人间：月球上的环形山、土星的光环、木星的四颗卫星、金星的盈亏变化……原来天空如此奇妙，这使人们意识到日心说比地心说更正确。

两年后，德国天文学家开普勒对望远镜进行了优化，用两片凸透镜分别作为物镜和目镜，放大倍数显著提高，不过视野里看到的物体却全部倒立了。它被后人称为开普勒式望远镜。

好奇心驱动人类去观测更暗的天体，想看到更清晰的画面，就需要更大口径的望远镜。不过，技术难题也随之出现，世界最大的折射望远镜——叶凯士望远镜，口径1.02米，镜筒达到了19米之长。另外，制造镜片，要求材料均匀且透明度高，它的生产非常困难，并且折射材料会产生色差。

天文学家继而转向研究反射式望远镜，并不断革新制造技术：镜面拼接技术采用较小的子镜拼接代替一整块主镜；薄镜面技术让镜面厚度由米级下降为厘米级，重量大大减轻；主动光学技术与自适应光学技术，则让成像的像质更加精细。

科学家们还发明了干涉技术，将多台望远镜通过干涉技术，达到更高的分辨率。人类拍摄第一张黑洞照片，使用射电望远镜观测时，干涉的最大基线几乎接近地球的直径。

在干涉技术中，射电干涉技术的成功应用，也激发了天文学家攻克光学波段干涉技术的动力。目前最成功的干涉仪——甚大望远镜干涉仪，由4台完全相同的8.2米口径光学望远镜，和4台1.8米口径辅助望远镜组成，基线长度可达140米，能够对黑洞附近的恒星进行引力红移效应观测，还能被用于地外行星大气的光谱观测。

新技术的出现，让人类观测宇宙的能力今非昔比。不过，以往的小问题却升级成了大问题，厚厚的大气层制约了天文观测。于是，天文学家们不再满足于在地面上看星星，天文观测进入了在太空看星星的新时代。

空间望远镜被制造、发射、在轨观测运行，人类取得了大量前所未有的科学成果。2020年，我们熟悉的哈勃已服役满30周年。我国的空间天文观测亦亮点纷呈，2017年“慧眼”硬X射线调制望远镜发射成功，多台空间望远镜也在研制之中。

未来，望远镜还将更加神通广大。更多激动人心的新发现将继续推动人类文明发展的进程。望远镜的镜片中，未来可期，星空将更加绚烂！

　　科学审核：李正阳、范舟、苟利军、袁凤芳