自從望遠鏡誕生之后，所有相關人員都在為其優良的成像、便捷的使用而不懈努力。
不同天文學家利用早期望遠鏡繪制的土星圖像，因為光學像差的緣故，土星的形態被猜測成各種各樣。（來源：wiki）
伽利略的密語——折射望遠鏡石破天驚
1608年， 荷蘭人漢斯（Hans Lippershey）用水晶造出了第一臺望遠鏡。僅僅一年多之后，伽利略（Galileo Galilei）就通過對望遠鏡的改裝，完成了它的一大步進化——天文望遠鏡出現了。利用這臺望遠鏡，伽利略發現了月球上的撞擊坑，發現了木星的四顆衛星，發現了銀河實際上是由眾多暗弱恒星組成，也發現了土星形狀詭異。
然而他對于土星的發現并不確定，糾結之下將這一發現寫成一段“密語”：Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras，讓他人猜度。后來當他稍稍自信后，才將謎底公布出來：土星是三個星組成的，一大兩小。這顯然不是如今我們熟知的土星，那個擁有漂亮光環著稱的土星。伽利略的問題在于，他的望遠鏡口徑還不夠大，光學質量還不足夠好。
很快，折射式望遠鏡的第一個改進出現了：開普勒式望遠鏡，他把伽利略式的凸透鏡-凹透鏡組合，換成了凸透鏡-凸透鏡組合。這樣的結果是視野增大，而且放大率提高，帶來的不便則是圖像呈倒像。這對天文觀測來說毫無影響，因為天體并無所謂正立或者倒立。
惠更斯與土星光環——懸在空中的望遠鏡
1655年， 也就是伽利略望遠鏡出現的四十多年后，惠更斯（Christiaan Huygens）讓折射式望遠鏡有了進一步發展。
為了減弱色差，他使用了非常長的焦距，這也使得他制作的天文望遠鏡造型古怪——有一個豎桿，頂端放置望遠鏡的物鏡，用一根繩子控制物鏡的指向，然后在繩子的另一端安裝目鏡。惠更斯在目鏡制作上也下了功夫，以至他后來設計的惠更斯目鏡如今依然被人們使用。惠更斯的努力沒有白費，他看清了土星的光環，并且發現了土衛六。他在公布新發現時也采用了“密碼”：“aaaaaaa ccccc d eeeee g h iiiiiii llll mmnnnnnnnnn oooo pp g rr s ttttt uuuuu”這句話翻譯過來就是：有環環繞，環薄而平，沒有一處與本體相連，而與黃道斜交。
圖片惠更斯的懸空式望遠鏡。（來源：倫敦科學博物館）
17世紀，惠更斯制造的望遠鏡在市場上具有壟斷地位，正得益于他關于土星系統的發現。惠更斯兄弟一直聲稱，他們所制作的望遠鏡是當時最好的。惠更斯正處于事業的巔峰，他們用第一個作品——1655年的口徑5.7厘米、焦距365厘米（12英尺）的望遠鏡，發現了土星衛星。
之后，1656年，惠更斯建造了更大的一臺懸空式望遠鏡，口徑10.5厘米、焦距長達701厘米（23英尺）。幾年后，著名的惠更斯目鏡被制造出來，并安裝在這臺望遠鏡上。這些工作完成之后，惠更斯望遠鏡的目視倍率達到了120倍，也獲得了一些重要發現，這其中包括了火星的極冠，以及那個后來被稱為“大流沙”或者“大沙漏”的三角形暗色區域。
1673年赫維留的45米焦距望遠鏡。（來源：wiki）
牛頓的預言——反射式望遠鏡的出現
人們很早就知道，正透鏡和凹面鏡的效果在某種程度上類似，既然折射望遠鏡可以工作，那么反射式望遠鏡的設計，也就是理所應當的事。很快，各種各樣的設計出現了，其中最著名的就是梅森（MarinMersenne）在1636年的設計。
牛頓反射望遠鏡的設計細節。（來源：wiki）
但在當時而言，梅森的設計太超前了，甚至連伽利略、笛卡爾等人（René Descartes）都看不懂。梅森曾經打算自己建造反射式望遠鏡，但笛卡爾攔住了他，因為梅森望遠鏡的鏡面是拋物面的，而在當時，制造拋物面反射鏡是個巨大的挑戰。其實笛卡爾是正確的，當時不止梅森，諸如格里高利（James Gregory）、卡塞格林（Laurent Cassegrain）等人都有反射望遠鏡的設計，但都困在了鏡面制作工藝上。直到1668年，牛頓采用了一個折中方案，放棄了拋物面反射鏡，而采用簡單的球面反射鏡，才做出了真正第一臺反射式望遠鏡。
即便如此，牛頓這架反射式望遠鏡依然無法匹敵當時的折射式望遠鏡。金屬反射鏡面的反射率低，鏡面精度等問題都大大影響了成像。金屬鏡面隨著溫度的變化很大，它的膨脹和收縮要比玻璃大得多，這還不包括氧化帶來的煩惱。但牛頓敏銳地指出了一個問題：反射式望遠鏡是沒有色差的，以后必然是反射式望遠鏡的天下。這正點中了折射式望遠鏡的死穴。
圖片牛頓制作的反射望遠鏡復原模型。來源 / wiki
節選自《中國國家天文》10月號“天文望遠鏡的12個歷史瞬間”。
作者簡介：張超，科普作家協會會員，長期致力于天文科學儀器史料挖掘和整理工作。
文稿編輯：趙宇豪
免責聲明：市場有風險，選擇需謹慎！此文僅供參考，不作買賣依據。
