กล้องโทรทรรศน์แบบแสงและอินฟราเรด
กล้องโทรทรรศน์แบบแสงและอินฟราเรดรวบรวมและรวมแสงที่มองเห็นได้และแสงอินฟราเรดใกล้ถึงกลาง ซึ่งกำหนดกำลังในการรวมแสง ความละเอียดเชิงมุม และขอบเขตการมองเห็นที่ควบคุมสิ่งที่นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตได้
Definition
กล้องโทรทรรศน์แบบแสงหรืออินฟราเรดเป็นเครื่องมือที่ใช้เลนส์หรือกระจกเพื่อรวบรวมรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงประมาณ 0.3 ถึง 30 ไมครอน และนำมารวมที่จุดโฟกัสซึ่งสามารถสร้างภาพ กระจายแสง หรือวัดค่าทางโฟโตเมตริกได้
Scope
ขอบเขตนี้ครอบคลุมการจัดเรียงทางแสงของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนและแบบหักเห การผลิตและการรองรับกระจกปฐมภูมิขนาดใหญ่ ความต้องการพิเศษของการสังเกตการณ์อินฟราเรด รวมถึงพื้นหลังความร้อนและการทำความเย็นของเครื่องตรวจจับ และแท่นยึดและกลไกขับเคลื่อนที่ใช้ในการชี้และติดตามกล้องโทรทรรศน์เพื่อต้านทานการหมุนของโลก
Sub-topics
Core questions
- อะไรเป็นตัวกำหนดกำลังในการรวมแสงและความละเอียดเชิงมุมของกล้องโทรทรรศน์?
- กระจกขนาดใหญ่และแม่นยำถูกผลิตและคงรูปไว้ได้อย่างไรเมื่อต้องต้านทานแรงโน้มถ่วงและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ?
- อะไรที่ทำให้การสังเกตการณ์อินฟราเรดแตกต่างจากการสังเกตการณ์ด้วยแสงที่มองเห็นได้?
- กล้องโทรทรรศน์ถูกชี้และติดตามได้อย่างแม่นยำทั่วท้องฟ้าได้อย่างไร?
Key theories
- รูรับแสง ความละเอียด และขีดจำกัดการเลี้ยวเบน
- พื้นที่รวมแสงจะแปรผันตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสง ในขณะที่ความละเอียดเชิงมุมที่จำกัดด้วยการเลี้ยวเบนจะแปรผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลาง ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่จึงสามารถมองเห็นรายละเอียดที่จางกว่าและละเอียดกว่าได้
- การจัดเรียงทางแสงของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อน
- การออกแบบ เช่น Cassegrain, Ritchey-Chretien และ Gregorian จัดเรียงกระจกปฐมภูมิและทุติยภูมิเพื่อควบคุมความคลาดต่างๆ เช่น โคมา (coma) และแอสติ๊กมาติซึม (astigmatism) ในขอบเขตการมองเห็นที่ใช้งานได้
- การรองรับแบบแอคทีฟของกระจกขนาดใหญ่
- กระจกปฐมภูมิสมัยใหม่ขนาดใหญ่มักจะบางหรือเป็นแบบแบ่งส่วน และถูกรักษาให้อยู่ในรูปทรงด้วยแอคทูเอเตอร์ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งชดเชยการเสียรูปจากแรงโน้มถ่วงและความร้อนเมื่อกล้องโทรทรรศน์เคลื่อนที่
Clinical relevance
กล้องโทรทรรศน์แบบแสงและอินฟราเรดเป็นรากฐานของเกือบทุกสาขาของดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ ตั้งแต่การสำรวจกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลไปจนถึงการจำแนกลักษณะของดาวเคราะห์นอกระบบ; ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการผลิตกระจกและเครื่องมืออินฟราเรดช่วยขยายขีดจำกัดความจางและช่วงความยาวคลื่นที่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการวิจัยโดยตรง
History
กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหของกาลิเลโอได้เปิดศักราชดาราศาสตร์เชิงกล้องโทรทรรศน์ในปี ค.ศ. 1609 และกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนของนิวตันได้แก้ปัญหาความคลาดสี ศตวรรษที่ยี่สิบได้นำมาซึ่งกระจกแก้วขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ โดยมีจุดสูงสุดที่กล้องโทรทรรศน์ Hale ขนาด 5 เมตร หลังจากนั้นเทคโนโลยีกระจกแบบแบ่งส่วนและแบบเมนิสคัสบาง รวมถึงการรองรับแบบแอคทีฟ ได้ทำให้เกิดกล้องโทรทรรศน์ขนาด 8-10 เมตรในปัจจุบัน และกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่พิเศษที่กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง
Key figures
- Isaac Newton
- George Willis Ritchey
- Henri Chretien
- Roger Angel
Related topics
Seminal works
- kitchin2013
- schroeder2000
- bely2003
Frequently asked questions
- เหตุใดกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่สมัยใหม่เกือบทั้งหมดจึงเป็นแบบสะท้อนแสงแทนที่จะเป็นแบบหักเหแสง?
- เลนส์ขนาดใหญ่จะหย่อนคล้อยภายใต้น้ำหนักของตัวเอง ประสบปัญหาความคลาดสี และสามารถรองรับได้เฉพาะที่ขอบเท่านั้น ในขณะที่กระจกสามารถรองรับได้ทั่วทั้งด้านหลังและสะท้อนแสงทุกความยาวคลื่นได้เท่ากัน ข้อจำกัดทางปฏิบัติเหล่านี้ทำให้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหมีขนาดสูงสุดประมาณหนึ่งเมตร ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ทั้งหมดจึงใช้กระจก
- เหตุใดกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดจำนวนมากจึงตั้งอยู่บนภูเขาสูงที่แห้งแล้ง หรือบินอยู่เหนือชั้นบรรยากาศ?
- ไอน้ำและชั้นบรรยากาศที่อบอุ่นจะดูดซับและปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาอย่างรุนแรง ซึ่งจะบดบังสัญญาณที่จางมาก สถานที่สูงและแห้งแล้ง แพลตฟอร์มทางอากาศ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศช่วยลดพื้นหลังนี้ และเครื่องมืออินฟราเรดยังถูกทำให้เย็นลงเพื่อไม่ให้ความร้อนของกล้องโทรทรรศน์เองบดบังการสังเกตการณ์