廣西師範大學出版社 2019-08-01

1668年誕生了世界上第一架反射式望遠鏡。牛頓曾經好幾次磨製非球面透鏡，但屢遭失敗，因此他改用球面反射鏡作為主鏡。他用2。5釐米直徑的金屬，磨製成一塊凹面反射鏡，並在主鏡的焦點前面放置了一個與主鏡成45o角的反射鏡，使經主鏡反射後的會聚光經反射鏡以90o角反射出鏡筒後到達目鏡。這種系統稱為牛頓式反射望遠鏡。雖然球面鏡會產生一定的象差，但反射鏡代替折射鏡卻是科學上一個成功的轉折。

1663年，詹姆斯·格雷戈裡在提出一種方案：分別用凹面鏡作為一面主鏡和副鏡，把副鏡放在主鏡的焦點之外，並在主鏡的中央留有小孔，使光線經主鏡和副鏡兩次反射後從小孔中射出，到達目鏡。這種設計的目的是要同時消除球差和色差，這就需要一個拋物面的主鏡和一個橢球面的副鏡。他提出的這個建議在理論上是正確的，但是，由於當時製造水平的侷限性，它所提到的一些要求是無法實現的，因此，格雷戈裡無法得到對他有用的鏡子。

1672年，法國人卡塞格林提出了反射式望遠鏡的第三種設計方案，結構與格雷戈裡望遠鏡相似，不同的是副鏡提前到主鏡焦點之前，併為凸面鏡，這就是現在最常用的卡賽格林式反射望遠鏡。這樣使經副鏡鏡反射的光稍有些發散，降低了放大率，但是它消除了球差，這樣製作望遠鏡還可以使焦距很短。

卡塞格林式望遠鏡的主鏡和副鏡可以有多種不同的形式，光學效能也有所差異。由於卡塞格林式望遠鏡焦距長而鏡身短，放大倍率也大，所得圖象清晰；既有卡塞格林焦點，可用來研究小視場內的天體，又可配置牛頓焦點，用以拍攝大面積的天體。因此，卡塞格林式望遠鏡得到了非常廣泛的應用。

赫歇爾是製作反射式望遠鏡的大師，他早年為音樂師，因為愛好天文，從1773年開始磨製望遠鏡，一生中製作的望遠鏡達數百架。赫歇爾製作的望遠鏡是把物鏡斜放在鏡筒中，它使平行光經反射後匯聚於鏡筒的一側。

在反射式望遠鏡發明後的近200年中，反射材料一直是其發展的障礙：鑄鏡用的青銅易於腐蝕，不得不定期拋光，需要耗費大量財力和時間，而耐腐蝕性好的金屬，比青銅密度高且十分昂貴。1856年德國化學家尤斯圖斯·馮·利比希研究出一種方法，能在玻璃上塗一薄層銀，經輕輕的拋光後，可以高效率地反射光。這樣，就使得製造更好、更大的反射式望遠鏡成為可能。

1918年末，海爾主持建造的胡克望遠鏡投入使用，它的口徑是254釐米。天文學家用這架望遠鏡第一次揭示了銀河系的真實大小和我們在其中所處的位置，值得驕傲的是，哈勃的宇宙膨脹理論就是用胡克望遠鏡觀測的結果。

20世紀，20～30年底，胡克望遠鏡的成功激發了天文學家建造更大反射式望遠鏡的熱情。1948年，美國建造了口徑為508釐米的望遠鏡，為了紀念卓越的望遠鏡製造大師海爾，將它命名為海爾望遠鏡。從設計到製造完成海爾望遠鏡經歷了二十多年，儘管它比胡克望遠鏡看得更遠，分辨能力更強，但它並沒有使人類對宇宙的有更新的認識。正如阿西摩夫所說：“海爾望遠鏡就像半個世紀以前的葉凱士望遠鏡一樣，似乎預兆著一種特定型別的望遠鏡已經快發展到它的盡頭了”。後來，1976年前蘇聯建造了一架600釐米的望遠鏡，而他所發揮的作用還不如海爾望遠鏡，再次使阿西摩夫的話得到了驗證。

反射式望遠鏡有許多優點，例如它沒有色差，能在廣泛的可見光範圍內記錄天體情況的各種資訊，與折射望遠鏡相比，更容易製作。但同時它本身也有很多不足之處，口徑大的話，視場會比較小，得到的影象資料的清晰度和亮度不是很高，而且折射鏡的物鏡需要定期鍍膜等。

第二次世界大戰後，反射式望遠鏡在天文觀測中得到很快的發展，1950年在帕洛瑪山上安裝了一臺直徑5。08米的海爾反射式望遠鏡。1969年在前蘇聯高加索北部的帕斯土霍夫山上安裝了直徑6米的反射鏡。1990年，美國航空航天局（NASA）將哈勃太空望遠鏡送入軌道，然而，由於鏡面故障，直到1993年宇航員完成太空修復並更換了透鏡後，哈勃望遠鏡才開始全面發揮作用。哈勃望遠鏡拍攝圖片時不受地球大氣層的影響，因此它拍出來的圖片要比地球上同類望遠鏡的清晰度高10倍。1993年，美國在夏威夷莫納克亞山上建成了口徑10米的“凱克望遠鏡”，其鏡面由36塊1。8米的反射鏡拼合而成。2001設在智利的歐洲南方天文臺研製完成了“超大望遠鏡”（VLT），它由4架口徑8米的望遠鏡組成，其聚光能力與一架16米的反射望遠鏡相當。現在，一批正在籌建中的望遠鏡又開始對莫納克亞山上的白色巨人兄弟發起了衝擊。這些新的競爭參與者包括30米口徑的“加利福尼亞極大望遠鏡”（California稥xtremelyLarge稵elescope，簡稱CELT），20米口徑的大麥哲倫望遠鏡（Giant稭agellan稵elescope，簡稱GMT）和100米口徑的絕大望遠鏡（Overwhelming稬arge稵elescope，簡稱OWL）。科學家們指出，研製的這批新的望遠鏡，不僅能拍出比哈勃太空圖片像質更好的圖片資料，還能收集更多的光。更加清晰可靠的太空影象資料能使人更瞭解100億年前星系形成時初態恆星和宇宙氣體的情況，並觀測清楚遙遠恆星周圍的行星。