تلسکوپ‌های نوری و فروسرخ

تلسکوپ‌های نوری و فروسرخ نور مرئی و فروسرخ نزدیک تا میانه را جمع‌آوری و متمرکز می‌کنند و قدرت جمع‌آوری نور، وضوح زاویه‌ای و میدان دید را تعیین می‌کنند که ناظران نجومی را قادر می‌سازد تا چه چیزی را مشاهده کنند.

Definition

تلسکوپ نوری یا فروسرخ ابزاری است که از عدسی‌ها یا آینه‌ها برای جمع‌آوری تابش الکترومغناطیسی در باند تقریباً 0.3 تا 30 میکرون استفاده می‌کند و آن را به نقطه‌ای کانونی می‌آورد که در آن می‌توان تصویربرداری، پراکندگی یا اندازه‌گیری فوتومتری انجام داد.

Scope

این حوزه شامل پیکربندی‌های نوری تلسکوپ‌های بازتابی و انکساری، ساخت و پشتیبانی از آینه‌های اولیه بزرگ، نیازهای ویژه رصد فروسرخ از جمله پس‌زمینه حرارتی و خنک‌سازی آشکارساز، و پایه‌ها و محرک‌های مکانیکی است که تلسکوپ‌ها را در برابر چرخش زمین نشانه می‌روند و ردیابی می‌کنند.

Sub-topics

• تلسکوپ‌ها و رصدخانه‌های فروسرخ
• فناوری آینه‌های تلسکوپ‌های بزرگ
• پایه‌های تلسکوپ و ردیابی
• طراحی اپتیکی تلسکوپ

Core questions

• چه عواملی قدرت جمع‌آوری نور و وضوح زاویه‌ای یک تلسکوپ را تعیین می‌کنند؟
• آینه‌های بزرگ و دقیق چگونه ساخته می‌شوند و در برابر گرانش و تغییرات حرارتی شکل خود را حفظ می‌کنند؟
• چه چیزی رصد فروسرخ را از رصد نور مرئی متمایز می‌کند؟
• تلسکوپ‌ها چگونه با دقت در سراسر آسمان نشانه گرفته و ردیابی می‌شوند؟

Key theories

دهانه، وضوح و حد پراش

مساحت جمع‌آوری با مربع قطر دهانه متناسب است در حالی که وضوح زاویه‌ای محدود به پراش با قطر نسبت معکوس دارد، بنابراین تلسکوپ‌های بزرگ‌تر جزئیات کم‌نورتر و دقیق‌تری را مشاهده می‌کنند.

پیکربندی‌های نوری تلسکوپ بازتابی

طرح‌هایی مانند کاسگرین، ریچی-کرتین و گرگوری آینه‌های اولیه و ثانویه را به گونه‌ای تنظیم می‌کنند که انحرافاتی مانند کما و آستیگماتیسم را در یک میدان دید قابل استفاده کنترل کنند.

پشتیبانی فعال از آینه‌های بزرگ

آینه‌های اولیه مدرن بزرگ نازک یا قطعه‌بندی شده هستند و توسط محرک‌های کنترل‌شده با کامپیوتر که تغییر شکل گرانشی و حرارتی را هنگام حرکت تلسکوپ جبران می‌کنند، شکل خود را حفظ می‌کنند.

Clinical relevance

تلسکوپ‌های نوری و فروسرخ تقریباً زیربنای هر شاخه از نجوم رصدی، از بررسی کهکشان‌های دوردست تا شناسایی سیارات فراخورشیدی هستند؛ پیشرفت‌ها در فناوری آینه و ابزار دقیق فروسرخ مستقیماً محدوده کم‌نور و طول موج قابل دسترس برای تحقیقات را گسترش می‌دهند.

History

تلسکوپ انکساری گالیله در سال 1609 نجوم تلسکوپی را آغاز کرد و تلسکوپ بازتابی نیوتن انحراف رنگی را حل کرد. قرن بیستم آینه‌های شیشه‌ای بزرگ‌تر و بزرگ‌تری را به ارمغان آورد که با تلسکوپ 5 متری هیل به اوج خود رسید، پس از آن فناوری آینه‌های قطعه‌بندی شده و نازک و پشتیبانی فعال، نسل کنونی تلسکوپ‌های 8 تا 10 متری و تلسکوپ‌های بسیار بزرگ در حال ساخت را ممکن ساخت.

Key figures

• Isaac Newton
• George Willis Ritchey
• Henri Chretien
• Roger Angel

Seminal works

• kitchin2013
• schroeder2000
• bely2003

Frequently asked questions

چرا تقریباً تمام تلسکوپ‌های بزرگ مدرن بازتابی هستند تا انکساری؟

عدسی‌های بزرگ تحت وزن خود خم می‌شوند، دچار انحراف رنگی می‌شوند و فقط می‌توان آنها را از لبه‌هایشان پشتیبانی کرد، در حالی که آینه‌ها را می‌توان از پشت آنها پشتیبانی کرد و تمام طول موج‌ها را به طور یکسان بازتاب می‌دهند. این محدودیت‌های عملی عملاً تلسکوپ‌های انکساری را در حدود یک متر محدود می‌کنند، بنابراین تمام تلسکوپ‌های بزرگ از آینه‌ها استفاده می‌کنند.

چرا بسیاری از تلسکوپ‌های فروسرخ در کوه‌های بلند و خشک قرار دارند یا بالاتر از جو پرواز می‌کنند؟

بخار آب و جو گرم به شدت در فروسرخ جذب و گسیل می‌کنند و سیگنال‌های ضعیف را از بین می‌برند. مکان‌های بلند و خشک، سکوهای هوابرد و تلسکوپ‌های فضایی این پس‌زمینه را کاهش می‌دهند و ابزارهای فروسرخ نیز خنک می‌شوند تا گرمای خود تلسکوپ بر رصد غلبه نکند.