從貴族到平民

□ 陳 丹

美國天文學家和光學家詹姆士·貝克

施密特望遠鏡的延伸設計

1940年哈佛大學的詹姆士·貝克（James Gilbert Baker ，1914～2005）改善了施密特望遠鏡的設計，在焦面前添加入一片凸面反射鏡，使焦面位于主鏡前面，因此干片可以在靠近主鏡的附近，面向著天空擺放。這種系統(tǒng)稱為貝克-施密特望遠鏡。

1956年詹姆士·貝克與約翰·紐恩（Joseph Nunn，1905～1968）合作，在貝克-施密特望遠鏡焦面前，使用三合透鏡改正鏡，替代安放在曲率半徑處的改正鏡，可同時改正球差、彗形像差、像散和場曲，設計出焦比非常?。?.75）的貝克-紐恩望遠鏡，其鏡筒短而緊湊，非常適合快速轉(zhuǎn)動，是第一代人造地球衛(wèi)星跟蹤望遠鏡的主力。從1950年至1970年代中期，曾有一打口徑20英寸，每個重3.5頓的貝克-紐恩望遠鏡被史密松天體物理臺用在人造衛(wèi)星的追蹤上。

在經(jīng)典的施密特望遠鏡的焦面前添加一塊傾斜45°的平面反射鏡，把焦面引導到鏡筒之外，形成了施密特-牛頓望遠鏡。目前，世界最大的天文望遠鏡制造商Meade公司是唯一生產(chǎn)施密特-牛頓望遠鏡的廠商，提供6英寸、8英寸和10英寸的規(guī)格，配置的是LXD-75的GO-TO赤道儀。

如果在焦面前先加一塊凸面副鏡把光線反射回主鏡，并穿過主鏡中心而成像于主鏡后面，形成了施密特-卡塞格林望遠鏡。這種設計在制造商提供給天文愛好者的望遠鏡上非常普遍，因為比長焦距的折射式望遠鏡容易制作。雖然它比同口徑的反射式望遠鏡價格要更昂貴，但是由于鏡筒短而密封，很容易攜帶，使它在嚴謹細致的天文愛好者中更受青睞，已經(jīng)成為目前主流的業(yè)余高端天文觀測儀器。高的焦比意味著它不同于前身的施密特望遠鏡，不是一架廣角的望遠鏡，但是它狹窄的視野很適合觀測行星和深空天體。

史密松天體物理臺

貝克-紐恩望遠鏡

在日本姬路科學館展出的貝克-紐恩望遠鏡，1958年在東京天文臺三鷹觀測所服役，觀測人造衛(wèi)星

美國Meade的施密特-牛頓望遠鏡

施密特-卡塞格林望遠鏡光路圖

美國Celestron公司的施密特-卡塞格林望遠鏡

前蘇聯(lián)光學家和天文學家馬克蘇托夫

馬克蘇托夫-卡塞格林望遠鏡光路圖

美國Celestron公司的馬克蘇托夫-卡塞格林望遠鏡

馬克蘇托夫望遠鏡

折反射望遠鏡從大的分類來說就是兩類——施密特望遠鏡和馬克蘇托夫望遠鏡。這種望遠鏡是1940年初由前蘇聯(lián)光學家和天文學家馬克蘇托夫（Dmitri Dmitrievich Maksutov，1896～1964）所發(fā)明的；與此同時荷蘭光學家包沃爾斯（Albert Bouwers，18936～1972）也獨立地發(fā)明了類似的系統(tǒng)，所以有時也稱為馬克蘇托夫-包沃爾斯系統(tǒng)。

馬克蘇托夫望遠鏡的光學系統(tǒng)和施密特望遠鏡類似，是由一個凹球面反射鏡和加在前面的一塊改正球差的透鏡組成的。改正透鏡是球面的，它的兩個表面的曲率半徑相差不大，但有相當大的曲率和厚度，透鏡呈彎月形，所以，這種系統(tǒng)有時也稱為彎月鏡系統(tǒng)。

馬克蘇托夫望遠鏡光學系統(tǒng)的像散很小，但場曲比較大，所以必須采用和焦面相符合的曲面底片。馬克蘇托夫在他發(fā)明之際就己暗示可以設計出類似卡塞格林系統(tǒng)。珀金埃爾默（PerkinElmer）公司的設計師約翰·格里戈利（John Gregory）在馬克蘇托夫的這種想法提示下設計了馬克蘇托夫-卡塞格林望遠鏡。稍后，格里戈利在1957年的《天空和望遠鏡》雜志上發(fā)表了劃時代的焦比15和23的馬克蘇托夫-卡塞格林望遠鏡設計，為珀金埃爾默公司明確地預告了這項設計在商業(yè)上的用途。

馬克蘇托夫-卡塞格林式設計的焦比提供了望遠鏡的高倍率，但其視野狹窄，這使其不適合作廣視野的天文攝影，可是在月球和行星的影像上確實有優(yōu)異的表現(xiàn)，對于結(jié)構(gòu)結(jié)實的雙星和球狀星團的影像也表現(xiàn)得很精致。馬克蘇托夫-卡塞格林望遠鏡從1950年代就開始銷售給業(yè)余天文學家，早期的產(chǎn)品都是用來建立品牌的模組，所以都很昂貴。20世紀70年代中期，一些主要的生產(chǎn)商開始大量生產(chǎn)并廣為推薦，先是俄國，然后是中國都以低廉的價格生產(chǎn)，使售價大幅下跌。今天，這種設計已經(jīng)是業(yè)余天文學家普遍性的選擇，如果不是大量的生產(chǎn)，這是難以想像的事。在1960年代，一架小小的馬克蘇托夫-卡塞格林望遠鏡，像是魁星公司的魁星3.5就相當昂貴，可以當作財富的象征，不像現(xiàn)在的唾手可得。

目前世界上最大的馬克蘇托夫望遠鏡在格魯吉亞的阿巴斯圖馬尼天文臺，彎月透鏡直徑為70厘米，球面直徑98厘米，焦距210厘米。