望远镜的“口径密码”：为何越大越能看透宇宙

游戏天地 2025年08月08日 05:45 1 admin

2025年，青海冷湖天文观测基地，我国首台正式运行的80厘米口径近红外望远镜启用。这台由长春光机所为中山大学研制的设备，覆盖0.9~2.5微米波段，凭无人值守与AI分析捕捉到超新星SN2024xal的红外信号。此前，该所张学军院士团队为中国空间站巡天望远镜打造的2米口径主反射镜，精度达10纳米级，若放大至60公里直径，表面起伏误差不超±0.3毫米。

　　全球范围内，望远镜口径竞争激烈：美国哈勃望远镜2.4米口径曾称霸太空数十年，2021年升空的詹姆斯・韦布望远镜以6.5米口径刷新纪录。为什么望远镜口径越做越大？

　　>>>口径是望远镜的“集光漏斗”

　　望远镜集光能力即光子捕获量，口径越大，集光能力呈平方级增长。一般来说，在其他条件相同时，更大口径意味着更大光通量。例如，4米口径望远镜集光能力是2米口径望远镜的4倍，可缩短曝光时间至1/4，或探测更暗弱天体。长春光机所研制的6.5米宽视场光谱巡天望远镜主镜系统，能捕捉宇宙年龄仅为现在十分之一时的年轻星系。

　　>>>口径是望远镜的“视力标尺”

　　角分辨率是衡量观测设备分辨细节能力的指标。按照瑞利判据，设备的口径越大，分辨细节的能力就越强。比如在可见光波段，10米口径的望远镜，理论上最小分辨角约0.014角分，分辨能力则是1米口径望远镜的10倍。随着自适应光学技术的成熟，地面望远镜的分辨率越来越接近理论极限。像正在建造的39米极大望远镜，分辨率能达到0.005角秒，甚至可以观测类地行星的大气。

　　>>>更远、更清、更快，口径才是制胜法宝

　　大口径望远镜的科学价值集中体现为三大能力的革命性跨越：探测深度上，可捕捉百亿光年外暗弱信号，追溯宇宙早期；角分辨率方面，提升后能解析遥远星系单颗恒星、系外行星大气信息；观测效率上，集光能力增长使曝光时间锐减，利于捕捉超新星爆发等瞬变事件。（科普滨州）