探索天文望远镜：从基础原理到现代应用

1. 引言

自人类有了意识，便试图通过观察世界并记录所见，来理解周围的宇宙。早期的旧石器时代雕像和洞穴壁画，默默见证了人类在看似混乱的世界中寻找意义的尝试。天空中的天体，只能通过视觉来观测。如今，望远镜极大地拓展了我们对宇宙的视觉观测能力，它能收集并聚焦电磁辐射（EMR）到记录设备上。最初，人类用眼睛观察并用手绘制来记录，而现在电子成像和记录技术占据主导。伽利略时代的手持望远镜，已被地面和太空中能捕捉全电磁频谱辐射的复杂设备所取代。

2. 望远镜的定义与原理

2.1 什么是望远镜

一般描述 ：望远镜是通过收集遥远物体发出的 EMR 并将其集中到记录设备上，来观测这些物体的装置。大多数望远镜会生成放大的图像，但并非全部如此。图像亮度取决于收集的 EMR 功率，由于大多数天文物体很暗，因此在不降低图像质量和不耗尽资金的前提下，最大化望远镜的收集面积和通量是一直追求的目标。从信号或信息处理的角度看，望远镜是用于收集和处理 EMR 的设备。

机械结构上，望远镜由一个或多个光学元件组成，每个元件安装在单独的机械结构中，以确保其安全和正确的形状。这些结构通过一个共同的结构连接，以保持它们相对于公共轴的对齐。第一个收集光线的光学元件称为主镜，第二个称为副镜，依此类推。早期天文望远镜的主镜是折射透镜，但现在大多数专业望远镜使用反射镜。副镜等可以是反射和折射光学元件的组合。现代专业光学系统大多有主动机制，以补偿因热或重力负载效应引起的机械变形。主镜的收集面积决定了收集的 EMR 能量，由于光学光束遮挡和光学元件的反射或透射不完全，传递到记录设备的能量