¿Cómo afecta la ciencia y la tecnología al desarrollo de los telescopios?

Al mismo tiempo, el astrónomo alemán Kepler comenzó a trabajar en telescopios. En "Bent Optics" propuso otro telescopio astronómico compuesto por dos lentes convexas. A diferencia del telescopio de Galileo, su campo de visión es más amplio que el del telescopio de Galileo. Pero Kepler no fabricó el telescopio que presentó. Sajjana construyó este telescopio por primera vez entre 1613 y 1617. También construyó un telescopio con una tercera lente convexa basándose en las sugerencias de Kepler, convirtiendo la imagen invertida del telescopio compuesto por dos lentes convexas en una imagen erecta. Sajana construyó ocho telescopios, uno de ellos para observar el sol, y cualquiera de ellos podía ver manchas solares de la misma forma. Por lo tanto, disipó las ideas erróneas de muchas personas de que las manchas solares pueden ser causadas por el polvo en la lente y demostró que efectivamente se observan. Al observar el sol, Sagena instaló un vidrio especial que protege la luz, pero Galileo no agregó este dispositivo protector. Como resultado, se lastimó el ojo y terminó casi ciego. Huygens de los Países Bajos construyó un telescopio con un tubo de casi 6 metros de longitud en 1665 para explorar los anillos de Saturno, y más tarde construyó un telescopio con un tubo de casi 41 metros de longitud. Los telescopios que utilizan espejos que cortan lentes se denominan telescopios refractores. Incluso si se alarga el cilindro del objetivo y las lentes se procesan con precisión, no se puede eliminar la aberración cromática. Newton alguna vez creyó que la aberración cromática de los telescopios refractores era irremediable, pero los resultados resultaron ser demasiado pesimistas. En 1668 inventó el telescopio reflector, que resolvió el problema de la aberración cromática. El primer telescopio reflector era muy pequeño. El diámetro del espejo del telescopio era de sólo 2,5 centímetros, pero se podían ver claramente las lunas de Júpiter y las fases de Venus. En 1672, Newton construyó un telescopio reflector más grande y se lo regaló a la Royal Society. Todavía se conserva en la biblioteca de la Royal Society. En 1733, el inglés Hal construyó el primer telescopio refractor acromático. En 1758, Boland de Londres también construyó el mismo telescopio. Usó gafas con diferentes índices de refracción para crear lentes convexas y cóncavas para compensar los bordes coloreados que creaban. Sin embargo, lograr un gran éxito no es fácil. Actualmente, el telescopio refractor más grande del mundo tiene un diámetro de 102 cm y está instalado en el Observatorio de Addis. Monoscopio 1793 El británico William Herschel construyó un telescopio reflector. El diámetro del reflector es de 130 cm, el material es una aleación de cobre y estaño y el peso es de 1 tonelada. Un telescopio reflector construido por William Parsons de Inglaterra en 1845. El diámetro del reflector es de 1,82 metros. En 1917, se construyó el Telescopio Hooke en el Observatorio Mount Wilson en California, Estados Unidos. La apertura de su espejo primario es de 100 pulgadas. Edwin Hubble utilizó este telescopio para descubrir el sorprendente hecho de que el universo se está expandiendo. En 1930, Bernhard Schmidt de Alemania combinó las ventajas de los telescopios refractores y los telescopios reflectores (los telescopios refractores tienen una pequeña aberración pero tienen aberración cromática, y cuanto mayor es el tamaño, más caros son; los telescopios reflectores no tienen aberración cromática y son de bajo costo). y los reflectores pueden ser muy grandes, pero tienen aberración cromática), construyó el primer telescopio reflector plegable. Después de la guerra, los telescopios reflectores se desarrollaron rápidamente en las observaciones astronómicas. En 1950, se instaló el telescopio reflector Hale de 5,08 metros de diámetro en la montaña Palomar. En 1969, se instaló un reflector de 6 metros de diámetro en la montaña Pastukhov, en el Cáucaso Norte de la antigua Unión Soviética. En 1990, la NASA puso en órbita el Telescopio Espacial Hubble. Sin embargo, debido a una falla en el espejo, el Telescopio Espacial Hubble no comenzó a funcionar completamente hasta que los astronautas completaron las reparaciones espaciales en 1993 y reemplazaron la lente. Debido a que no está interferido por la atmósfera terrestre, la claridad de la imagen del Hubble es 10 veces mayor que la de telescopios similares en la Tierra. En 1993, Estados Unidos construyó el telescopio Keck de 10 metros de diámetro en Mauna Kea, Hawaii. Su espejo consta de 36 espejos con un diámetro de 1,8 metros. En 2001, el Observatorio Europeo Austral en Chile desarrolló el "VLT", que consta de cuatro telescopios de 8 metros con una capacidad de captación de luz equivalente a un telescopio reflector de 16 metros. Ahora, un grupo de telescopios en construcción ha comenzado a atacar a los hermanos gigantes blancos en Mauna Kea. Estos nuevos competidores incluyen el California Extremely Large Telescope (CELT) de 30 m de diámetro, el Giant Magellan Telescope (GMT) de 20 m de diámetro y el Overwhelmingly Large Telescope (OWL) de 100 m de diámetro. Sus partidarios señalan que estos nuevos telescopios no sólo proporcionarán imágenes del espacio con una calidad de imagen mucho mejor que la del Hubble, sino que también recogerán más luz y aprenderán más sobre las estrellas iniciales y el gas cósmico cuando las galaxias se formaron hace 654,38+ mil millones de años, y verán claramente. Planetas alrededor de estrellas distantes.

En 1611, el astrónomo alemán Kepler utilizó dos lentes biconvexas como objetivo y ocular respectivamente, aumentando significativamente el aumento. Más tarde, la gente llamó a este sistema óptico telescopio Kepler. La gente todavía utiliza estos dos tipos de telescopios refractores, y el telescopio astronómico utiliza el tipo kepleriano. Cabe señalar que en ese momento, debido a que el telescopio usaba una sola lente como objetivo, había una grave aberración cromática. Para obtener buenos efectos de observación, se requiere una lente con una curvatura muy pequeña, lo que conducirá inevitablemente al alargamiento del cuerpo del espejo. Por eso, los astrónomos llevan mucho tiempo soñando con construir telescopios más largos, y muchos intentos han fracasado. En 1757, Dulong estableció la base teórica de las lentes acromáticas estudiando la refracción y dispersión del vidrio y el agua, y fabricó lentes acromáticas con vidrio corona y vidrio de pedernal. Desde entonces, los telescopios refractores acromáticos han sustituido por completo a los telescopios de lentes largas. Sin embargo, es difícil fundir vidrios de pedernal de gran tamaño debido a limitaciones técnicas. En los primeros tiempos de los telescopios acromáticos, las lentes sólo podían rectificarse hasta un máximo de 10 cm. A finales del siglo XIX, con la mejora de la tecnología de fabricación, fue posible fabricar telescopios refractores de gran diámetro y se produjo un apogeo en la fabricación de telescopios refractores de gran diámetro. Entre los ocho telescopios refractores de más de 70 cm existentes en el mundo, 7 fueron construidos entre 1885 y 1897. Los más representativos son el Telescopio Yekeshit de 102 cm construido en 1897 y el telescopio LIKE de 91 cm de 1886. Los telescopios refractores tienen las ventajas de una longitud focal larga, una escala negativa grande y una insensibilidad a la flexión del tubo, y son los más adecuados para mediciones astronómicas. Sin embargo, siempre habrá una aberración cromática residual y, al mismo tiempo, la absorción de radiación en las bandas ultravioleta e infrarroja es muy fuerte. La fundición de cristales ópticos de gran tamaño también es muy difícil. Cuando se construyó el Telescopio Yeckshi en 1897, el desarrollo de los telescopios refractores alcanzó su punto máximo y durante los siguientes cien años no apareció ningún telescopio refractor más grande. Esto se debe principalmente a que es técnicamente imposible moldear una pieza de vidrio perfecta como lente. Una lente de gran tamaño se deformará de manera muy evidente debido a la gravedad, perdiendo así un enfoque nítido.

El primer telescopio reflector nació en 1668. Después de muchos fracasos en el pulido de lentes asféricas, Newton decidió utilizar un espejo esférico como espejo primario. Puso a tierra un espejo cóncavo con un diámetro de 2,5 cm y colocó un reflector con un ángulo de 45° delante del foco del espejo primario, de modo que la luz concentrada reflejada por el espejo primario se reflejara desde el cilindro de la lente hacia el ocular en un ángulo de 90°. Este sistema se llama telescopio reflector newtoniano. Aunque su espejo esférico producirá algunas aberraciones, el uso de reflectores en lugar de refractores tiene mucho éxito. En 1663, James Gregory propuso un plan que utilizaría un espejo primario y un espejo secundario, ambos cóncavos. El espejo secundario se coloca fuera del foco del espejo primario y se deja un pequeño orificio en el centro del espejo primario para que la luz sea reflejada dos veces por el espejo primario y el espejo secundario y luego emerge del pequeño orificio para alcanzar el ocular. El propósito de este diseño es eliminar la aberración esférica y la aberración cromática al mismo tiempo, lo que requiere un espejo primario parabólico y un espejo secundario elipsoidal. Teóricamente es correcto, pero el nivel de fabricación en ese momento no podía cumplir con este requisito. Gregory no pudo proporcionárselo. Consigue un espejo útil. En 1672, el francés Segrin propuso un tercer diseño de telescopio reflector. La estructura es similar al telescopio gregoriano, excepto que el espejo secundario es convexo frente al foco del espejo primario. Este es el telescopio reflector Cassegrain más utilizado. Esto hace que la luz reflejada por el espejo secundario diverja ligeramente, reduciendo el aumento, pero eliminando la aberración esférica, de modo que el telescopio también puede tener una distancia focal muy corta. Los espejos primario y secundario de los telescopios Segrin pueden tener muchas formas diferentes y sus propiedades ópticas también son diferentes. Debido a la larga distancia focal del telescopio Seglin, el cuerpo corto del espejo y el gran aumento, las imágenes obtenidas son claras, el enfoque Seglin se puede utilizar para estudiar objetos celestes en un campo de visión pequeño, mientras que el enfoque Newton se puede configurar; para fotografiar una gran superficie de objetos celestes. Por ello, los telescopios Segrin se han utilizado ampliamente. Herschel era un maestro en los telescopios reflectores. Fue músico en sus primeros años. Debido a su amor por la astronomía, comenzó a afilar telescopios en 1773 y fabricó cientos de telescopios a lo largo de su vida. En el telescopio fabricado por Herschel, la lente del objetivo se colocaba oblicuamente en el tubo de la lente de modo que la luz paralela se reflejaba y se concentraba en un lado del tubo de la lente. En los casi 200 años transcurridos desde la invención del telescopio reflector, los materiales reflectantes han sido un obstáculo para su desarrollo: el bronce utilizado para fundir el espejo es propenso a la corrosión y debe pulirse periódicamente, lo que requiere mucho dinero y tiempo, y Los metales con mejor resistencia a la corrosión son mejores que el bronce. Densos y más caros.

En 1856, el químico alemán Justus von Liebig inventó un método para recubrir el vidrio con una fina capa de plata, que se pulía para reflejar la luz de manera eficiente. Esto permitiría fabricar telescopios reflectores mejores y más grandes. A finales de 1918 se puso en funcionamiento el telescopio Hooke, con un diámetro de 254 cm, construido por Haier. Los astrónomos utilizaron este telescopio para revelar por primera vez el verdadero tamaño de la Vía Láctea y nuestro lugar dentro de ella. Más importante aún, la teoría de Hubble sobre la expansión del universo fue el resultado de observaciones realizadas con el Telescopio Hooker. En las décadas de 1920 y 1930, el éxito del telescopio Hooker inspiró a los astrónomos a construir telescopios reflectores más grandes. En 1948, Estados Unidos construyó un telescopio con un diámetro de 508 centímetros. Para conmemorar a Haier, un destacado fabricante de telescopios, se le dio el nombre de Telescopio Haier. Los telescopios Haier se diseñan y fabrican desde hace más de 20 años. Aunque tiene un campo de visión más lejano y una resolución más fuerte que el Telescopio Hooker, no ha brindado a la humanidad una comprensión actualizada del universo. Como dijo Asimov: "El Telescopio Hale (1948), al igual que el Telescopio Yeckstone (1897) hace medio siglo, parece indicar que cierto tipo de telescopio casi ha llegado a su fin". En 1976, la antigua Unión Soviética construyó un telescopio de 600 centímetros, pero su funcionalidad no era tan buena como la del telescopio Hale, lo que también confirmó lo dicho por Asimov. Los telescopios reflectores tienen muchas ventajas, por ejemplo, no tienen aberración cromática, pueden registrar información de los cuerpos celestes en una amplia gama de luz visible y son más fáciles de fabricar que los telescopios refractores. Sin embargo, debido a sus deficiencias inherentes, como cuanto mayor es la apertura, menor es el campo de visión y la lente del objetivo requiere un recubrimiento regular.

El telescopio catadióptrico apareció por primera vez en 1814. En 1931, el óptico alemán Schmidt utilizó una lente delgada asférica única cerca de una placa paralela como espejo corrector y, combinada con un reflector esférico, creó un telescopio esférico que Podría eliminar objetos esféricos tipo telescopio catadióptrico con aberraciones y aberraciones fuera del eje. Este tipo de telescopio tiene una gran potencia óptica, un gran campo de visión y una pequeña aberración. Es adecuado para tomar fotografías de grandes áreas del cielo, especialmente nebulosas oscuras. Los telescopios Schmidt se han convertido en una importante herramienta para las observaciones astronómicas. En 1940, Maksutov utilizó una lente de menisco como lente correctiva para crear otro telescopio reflector plegable. Sus dos superficies son dos superficies esféricas con diferentes curvaturas. La diferencia no es grande, pero la curvatura y el grosor son muy grandes. Todas sus superficies son esféricas, lo que es más fácil de pulir que la placa correctora del telescopio Schmidt, y el cilindro de la lente es más corto, pero el campo de visión es más pequeño que el del telescopio Schmidt y requiere un vidrio más alto. Debido a que el telescopio catadióptrico puede tener en cuenta las ventajas de los telescopios refractivos y reflectantes, es muy adecuado para la observación astronómica y la fotografía astronómica de aficionados, y es amado por la mayoría de los entusiastas de la astronomía.