用于二代宽视场相机的哈勃空间望远镜模拟系统的光学设计、制造和装调
望远镜的发展史
1608年，荷兰的一位眼镜商偶然发现用两块镜片可以看清远处的景物，受此启发，他制造了人类历史上的第一架望远镜。
经过近400年的的发展，望远镜的功能越来越强大，观测的距离也越来越远。
为庆祝“2009国际天文年”，英国《新科学家》评选出了人类历史上最著名的望远镜。
以下是这14架最著名的望远镜：1、伽利略折射望远镜伽利略是第一个认识到望远镜将可能用于天文研究的人。
虽然伽利略没有发明望远镜，但他改进了前人的设计方案，并逐步增强其放大功能。
图中的情景发生于1609年8月，伽利略正在向当时的威尼斯统治者演示他的望远镜。
伽利略制作了一架口径4.2厘米，长约1.2米的望远镜。
他是用平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜，这种光学系统称为伽利略式望远镜。
伽利略用这架望远镜指向天空，得到了一系列的重要发现，天文学从此进入了望远镜时代。
折射望远镜的优点是焦距长，底片比例尺大，对镜筒弯曲不敏感，最适合于做天体测量方面的工作。
但是它总是有残余的色差，同时对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害2、牛顿反射式望远镜牛顿反射式望远镜的原理并不是采用玻璃透镜使光线折射或弯曲，而是使用一个弯曲的镜面将光线反射到一个焦点之上。
这种方法比使用透镜将物体放大的倍数要高数倍。
牛顿经过多次磨制非球面的透镜均告失败后，决定采用球面反射镜作为主镜。
他用2.5厘米直径的金属，磨制成一块凹面反射镜，并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45o角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90o角反射出镜筒后到达目镜。
这种系统称为牛顿式反射望远镜。
它的球面镜虽然会产生一定的象差，但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功。
反射望远镜的主要优点是不存在色差，当物镜采用抛物面时，还可消去球差。
图中显哈勃太空望远镜示的是牛顿首个反射式望远镜的复制品。
3、赫歇尔望远镜18世纪晚期，德国音乐师和天文学家威廉-赫歇尔开始制造大型反射式望远镜。
图中显示的是赫歇尔所制造的最大望远镜，镜面口径为1.2米。
大视场长焦面光学遥感器双凸轮式焦面调焦机构
大视场长焦面光学遥感器双凸轮式焦面调焦机构刘磊;曹国华【摘要】A focusing mechanism with a tilt of focusing plane assembly less than 7 " , positioning accuracy better than 0. 01 mm in the +2 mm focusing range was designed to ensure the best image quality for a wide field space camera with a focal plane length more than 600 mm. To meet the requirements of the focusing mechanism for focusing accuracy, mechanical environments and the vacuum environments, the dual-cam drive technology was used to complete the accurate focusing, and the loss of power brake self-locking technology allowed the camera to be a stable image plane position under the impact of mechanical environments. Furthermore, the high stiffness rail and bearings were used in the focusing mechanism to obtain a high dynamic stiffness. The design analysis and experimental results show that the dual focal plane cam-driven focusing mechanism has high focusing precision and high re-liability and is able to complete the focuing and improve the image quality of space cameras in the complex space environments.%为保证焦面长度大于600mm的大视场空间光学遥感器在空间环境下的成像质量,设计了一套在±2 mm调焦范围内焦面组件倾斜小于7”、定位精度优于0.01 mm的焦面调焦机构.针对系统对调焦精度、力学环境、真空环境的要求,该调焦机构采用双凸轮驱动技术来满足调焦精度要求；采用失电制动器自锁技术,使相机经发射等力学环境冲击后像面位置仍保持稳定.此外,采用高刚度导轨和轴承使调焦机构具有较高的动态刚度.设计分析及实验证明,该套焦面调焦机构具有较高的调焦精度和可靠性,能够在复杂的空间环境下完成调焦任务,提高遥感器的成像质量.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2012(020)009【总页数】6页(P1939-1944)【关键词】空间相机;双凸轮机构;焦面调焦;成像质量【作者】刘磊;曹国华【作者单位】长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】V447.3;V443.51 引言在空间对地遥感观测技术领域里，离轴三反光学系统具有大视场、高分辨率、体积小、无色差、平像场等优势。
教您天文望远镜基础知识入门
教您天文望远镜基础知识入门目录一、天文望远镜概述 (2)1.1 望远镜的定义与分类 (3)1.2 望远镜的工作原理 (4)1.3 天文望远镜的发展历程 (5)二、望远镜的基本构造 (6)2.1 主要部件介绍 (7)2.2 望远镜的类型 (9)三、天文望远镜的选择与使用 (10)3.1 如何根据需求选择望远镜 (11)3.2 望远镜的使用与保养 (12)3.3 常见问题及解决方法 (14)四、观测技巧与实践 (14)4.1 观测前的准备 (16)4.2 实际观测案例分享 (17)4.3 提升观测效果的技巧 (19)五、天文望远镜的辅助工具 (20)5.1 星图与星表 (21)5.2 天气预报与观测计划 (22)5.3 其他辅助设备 (23)六、天文望远镜的科学研究价值 (24)6.1 对恒星与行星的研究 (25)6.2 对星系与宇宙学的研究 (27)6.3 天文望远镜在教育中的应用 (29)七、望远镜技术的未来展望 (30)7.1 新型望远镜技术介绍 (32)7.2 天文望远镜在太空探索中的作用 (34)7.3 科技发展对望远镜的影响 (35)一、天文望远镜概述天文望远镜是一种用于观察和观测天体的特殊仪器，其历史源远流长，追溯到古埃及和古希腊时期。
现代天文望远镜的设计和用途多种多样，但它们的共同目标是提供更清晰和放大的天体图像，以便科学家和爱好者可以更好地了解宇宙。
折射望远镜：这类望远镜利用透镜来聚焦光线。
镜子在折射望远镜中并不直接用于成像，而是用于引导光线进入望远镜并反射回透镜中。
这种望远镜在观测弥散和星云时非常有效。
反射望远镜：反射望远镜主要使用表面非常平整的金属或玻璃制成的镜子来反射进入望远镜的光线。
大型反射望远镜通常放置在海拔较高或干燥地区，以减小大气扰动，提高观测质量。
折反射望远镜：这种望远镜结合了折射和反射望远镜的特点，通常使用一个透镜在前端聚集光线，然后用一个大型镜子在望远镜的后端将光线反射到目镜中，这样可以在保持清晰度的同时提供更大的视场。
空间望远镜介绍
哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，缩写为HST），是以天文学家爱德温·哈勃（Edwin Powell Hubble）为名，在轨道上环绕着地球的望远镜。
它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。
它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。
哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像据国外媒体报道，早在1996年，著名的哈勃空间望远镜就拍摄到标志性的哈勃深场图像，巨大数量的星系就隐藏在这片小天区中，现在美国宇航局计划进行一次全新的深场成像计划。
哈勃望远镜在捕捉深场图像时将收集极遥远天体的微弱光线，慢慢“堆积”才能揭示宇宙大爆炸数亿年后的情景，否则由于光线太弱而看不到当时宇宙中存在的天体。
在哈勃望远镜于2004年拍摄的“超深场”图像中，收集光线的时间更久，2012年拍摄的“极深场”图像则花了更长的时间才完成成像。
[3]根据巴尔的摩空间望远镜研究所科学家丹安·科介绍：“与超深场图像类似，本次哈勃拍摄的六个超深场图像计划几乎可获得相同品质，在哈勃前沿领域的任务中，收集光线花了45个小时，描绘出宇宙大爆炸后大约五亿年的情景。
”这些图像深刻揭示了宇宙最深处的景象，捕捉到年代非常久远的星系和从未见过的遥远星系。
负责本项研究的科学家认为有些星系是之前尚未被发现的，比如最远的星系MACS0647-JD，就距离地球大约133亿光年处，原始深空场也显示了在仅仅2.5弧分跨度上就存在大约3000个并未被观测到宇宙星系。
[3]作为天体观测的主力，美国宇航局希望哈勃望远镜能维持到2018年，其继任者詹姆斯·韦伯空间望远镜将在不久后发射。
光学课程设计望远镜系统结构参数设计
提高性价比
设计望远镜系统结构 确定望远镜系统结构参数
优化望远镜系统结构
验证望远镜系统结构优化效 果
望远镜系统结构优化设计：通过优化设计，提高了望远镜的成像质量、分辨率和观测效率。
优化方法：采用了光学设计软件和计算机辅助设计技术，对望远镜系统结构进行了优化设计。
空间探测：探索宇 宙、研究天体物理
望远镜系统向更高分辨率、更大视场、更高灵敏度方向发展 望远镜系统向多波段、多目标、多任务方向发展 望远镜系统向智能化、自动化、网络化方向发展 望远镜系统向小型化、轻量化、便携化方向发展
望远镜系统智能化：实现自动跟踪、自动聚焦等功能 望远镜系统小型化：降低体积和重量，提高便携性 望远镜系统多功能化：集成多种观测功能，如红外、紫外、X射线等 望远镜系统网络化：实现远程控制和数据传输，提高观测效率和共享性
优化效果：优化后的望远镜系统结构具有更高的成像质量、分辨率和观测效率，满足了科研 和观测需求。
优化建议：在优化过程中，需要考虑望远镜系统的整体性能、成本和制造工艺等因素，以实 现最优的设计效果。
望远镜系统制造与 检测
材料选择：选 择合适的光学 材料，如玻璃、
塑料等
切割成型：将 材料切割成所 需的形状和尺
添加标题
添加标题
添加标题
射电望远镜：通过接收无线电波进 行观测，如射电干涉仪、射电望远 镜阵列等
地面望远镜：在地面上运行的望远 镜，如凯克望远镜、甚大望远镜等
口径：望远镜的直径，决定了望远镜的 集光能力和分辨率
焦距：望远镜的焦距，决定了望远镜的 放大倍数和视场大小
光圈：望远镜的光圈，决定了望远镜的 进光量和成像质量
寸
第十四讲 哈勃望远镜
第十四讲哈勃望远镜简介哈勃望远镜（Hubble Space Telescope）是由NASA和ESA合作研制建造的一颗太空望远镜，于1990年在太空中发射升空，是目前世界上最著名的天文观测设备之一。
哈勃望远镜采用了先进的科技和设计，可以在太空中观测到远离地球数千万光年的天体。
设计与构造哈勃望远镜的重量约为11吨，长度约为13.2米。
它的主要部件包括反射镜、光学与仪器附件、太阳面罩盖、太阳电池板、舱口适配器和姿态控制器等。
反射镜是哈勃望远镜最重要的部件之一，直径为2.4米，由金属镜片反射望远镜范围内的光线。
反射镜的制造需要高精度的机器设备和技术，而哈勃望远镜的反射镜是采用了先进的车削和抛光技术制造而成的。
它的表面精度可以达到将光线反射到波长1/50，000个分之一的精度。
这样的高精度保证了哈勃望远镜的强大观测能力。
观测能力哈勃望远镜的观测能力突出，它可以观测到远离地球超过10亿光年的天体。
它对宇宙深度、星系演化和宇宙中心黑洞等问题的研究做出了重要贡献。
在哈勃望远镜的镜头下，科学家们可以看到大约1万个星系和10亿多颗恒星，它帮助我们从全新的角度观测宇宙和宇宙中的物质运动。
重要发现哈勃望远镜是人类观测宇宙的杰出工具，它所做出的重要发现可以让我们更加了解宇宙的运行和演化。
以下是哈勃望远镜做出的重要发现：宇宙的加速膨胀2001年，哈勃望远镜在观测遥远的超新星时发现，宇宙正在加速扩展。
这个结果彻底改变了人们对宇宙膨胀运动的认识，也让哈勃望远镜成为有史以来最重要的天文学发现之一。
这个发现对宇宙学的研究有着巨大的影响。
深空图像哈勃望远镜拍摄了宇宙史上最远的星系照片，让我们能够在不同时间和空间位置的星系中了解宇宙的演化轨迹。
行星哈勃望远镜已经发现了数百颗行星，其中一些甚至位于所谓的“宜居带”中，也就是距离恒星适中、表面温度适宜生命存在的区域，这可能有助于未来探索外星生命。
哈勃望远镜的升级哈勃望远镜的升级是不断进行的，主要是向它添加更先进的仪器和技术。
哈勃太空望远镜
哈勃太空望远镜00000哈勃太空望远镜(HubbleSpaceTelescope，缩写为HST)，是以天文学家埃德温·哈勃(EdwinPowellHubble)为名，在地球轨道的望远镜。
哈勃望远镜接收地面控制中心(美国马里兰州的霍普金斯大学内)的指令并将各种观测数据通过无线电传输回地球。
由于它位于地球大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处--影像不受大气湍流的扰动、视相度绝佳，且无大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。
它成功弥补了地面观测的不足，帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题，使得人类对天文物理有更多的认识。
哈勃档案发射时间:1990年4月24日任务结束时间:2012年12月31日发射携载器:"发现号"航天飞机(STS-31任务)重量:11110公斤椭圆轨道高度:距离地面593公里轨道平面倾斜度:28.5度轨道周期:96-97分钟哈勃望远镜组成哈勃太空望远镜是被送入轨道的口径最大的望远镜。
它全长12.8米，镜筒直径4.27米，重11吨，由三大部分组成，第一部分是光学部分，第二部分是科学仪器，第三部分是辅助系统，包括两个长11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的抛物面天线。
镜筒的前部是光学部分，后部是一个环形舱，在这个舱里面，望远镜主镜的焦平面上安放着一组科学仪器;太阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。
望远镜的光学部分是整个仪器的心脏。
它采用卡塞格林式反射系统，由两个双曲面反射镜组成，一个是口径2.4米的主镜、另一个是装在主镜前约4.5米处的副镜，口径0.3米。
投射到主镜上的光线首先反射到副镜上，然后再由副镜射向主镜的中心孔，穿过中心孔到达主镜的焦面上形成高质量的图像，供各种科学仪器进行精密处理，得出来的数据通过中继卫星系统发回地面。
除了光学部分，望远镜的另外一个主要部分就是装在主镜焦平面上的八台科学仪器，分别是:宽视场和行星照相机、暗弱天体照相机、暗弱天体摄谱仪、高分辨率摄谱仪、高速光度计和三台精密制导遥感器。
哈勃太空望远镜
哈勃太空望远镜抬头仰望，穷尽视野的极限，我们想探索，探索被称为宇宙的巨大体。
她创造我们，却又在迷惑我们。
关于她，我们有太多的想象和猜测···在漫长的人类历史长河里，对天文现象的观测和记录一直是人类认识世界，认识事物之间规律和联系的不可缺少的部分。
从古人们裸眼观测，用自己的想象和神话般的描述来记录宇宙，到近代科学先哲们发明望远镜来拉自己与近星空的距离，再到之后更大型的、各种各样的地面望远镜的投入使用，宇宙，这个超越一切文明的存在，慢慢揭开了它那神秘的面纱。
一、新方向：太空天文望远镜的概念提出。
但是，在探索宇宙的过程中，人们一直遇到的一个问题，就是，在地面上的一切外层空间观测活动都会或多或少的受到稠密大气的影响，有时候甚至是干扰。
为了解决这一问题，有人就提出了，能否在外太空，即以高出地球大气的地球轨道上建立天文观测的太空基地。
1946年，天文学家莱曼·斯比泽在他所提出的论文：《在地球之外的天文观测优势》一文中提出，太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。
第一，角分辨率（物体被清楚分辨的最小分离角度）的极限将之受限于衍射，而不是由造成星光的闪烁、动荡不定的大气所造成的视像度。
受限于技术，在当时，地面基地天文望远镜解析力只有0.5—1.0弧秒，但是在太空中的望远镜只要口径2.5米就能达到理论上衍射的极限值0.1弧秒。
第二，在地面上的望远镜几乎观测不到被大气层吸收殆尽的红外线和紫外线。
在这样优越的条件诱惑下，科学家们从上世纪七十年代开始，不断的进行轨道望远镜的实验和轨道天文台任务。
二、新视野：哈勃望远镜的规划和准备工作。
1968年，美国国家宇航局（以下简称NASA）确定了在太空中建造三米反射望远镜的计划。
当时暂命名为大型空间望远镜（LST）或者大型轨道望远镜。
并计划在1979年发射。
在NASA与美国国会的一番博弈之后，在欧洲宇航局的积极合作配合下，这个项目启动，新的大型空间望远镜也开始设计，发射期推迟到1983年。
哈勃空间望远镜
哈勃空间望远镜
哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope，HST)是哈勃太空望远镜，由美国宇航局(NASA) 、欧洲航天局(ESA) 共同发射，于1990年4月24日在升空，搭乘美国宇航局空间航行者号航天飞机把它送入轨道，它是历史上功能最强大的太空望远镜之一。
哈勃空间望远镜装备了五个先进的科学仪器，这些仪器可以让它窥探宇宙、量度恒星、揭
示植物的秘密，太阳的活动与它的构造，揭示星系的结构与运动，还可以测量距离、黑洞
的质量等宇宙范围内信息。
这些仪器中有高能X射线望远镜，用于搜索天体中高温气体的
分布特性；望远镜地质仪，通过光谱分析研究任何恒星或星系；紫外望远镜，用于测量黑
洞等；极紫外望远镜，用于搜索超新星；还有多波段彩色摄影望远镜，它能用非常令人惊叹的颜色成像拍摄照片，使观众仿佛置身宇宙范围的美景之处。
望远镜的设计采用了透镜、镜片和超精确的阵列来组成，以达到最佳的图像质量，它的设计技术不仅可以远观宇宙的变化，而且能够发现三十万个以上的星体，其中多数是无法通过地面望远镜来看到的。
所以，我们可以发现宇宙深处从未被发现过的现象，从中了解宇宙科学问题，更深入了解星系等宇宙空间的许多奥秘。
宇宙高科技;探索宇宙的下一代太空望远镜(下一代天文望远镜)
宇宙高科技;探索宇宙的下一代太空望远镜宇宙高科技: 探索宇宙的下一代太空望远镜随着科技的不断进步，人类对宇宙的探索也在不断深入。
太空望远镜作为人类探索宇宙的重要工具，扮演着关键角色。
自哈勃太空望远镜问世以来，太空望远镜已经取得了许多惊人的成就，并为我们揭开了宇宙的许多神秘面纱。
而如今，随着新一代太空望远镜的研发和部署，我们即将迎来宇宙探索的新篇章。
新一代太空望远镜将以前所未有的精准度和灵敏度，带来更深入的宇宙观测和更清晰的天体图像。
其中最引人注目的是詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope，JWST），被誉为“下一个哈勃”。
JWST将携带先进的红外探测器和大型镜片，能够观测到远比哈勃望远镜所能达到的更遥远的宇宙对象，甚至能够探测到宇宙诞生后不久的星系和行星系统。
除了JWST，未来还有一系列新一代太空望远镜即将问世，它们将覆盖更广泛的波长范围，提供更多样化的数据和观测结果。
这些新一代太空望远镜将成为人类对宇宙进行更深入探索的利器，助力我们解开宇宙的诸多谜团。
值得一提的是，随着科技的不断进步，太空望远镜的设计和制造也变得更加复杂和精密。
在极端的宇宙环境下，太空望远镜必须具备出色的耐用性和自我修复能力，以保证长期稳定的运行。
因此，新一代太空望远镜的研发和建造也是科学家和工程师们面临的巨大挑战，需要不断突破技术难关和创新工艺。
总的来说，新一代太空望远镜的问世将极大地推动人类对宇宙的认知和探索。
从更远的距离、更深的视野，我们将更清晰地看到宇宙的奥秘，解开更多未知的谜团。
期待着这些高科技的太空望远镜为人类带来更多惊喜和发现，开启宇宙探索的新篇章。