400 年的望远镜：了解宇宙的一扇窗户

最早的望远镜被称为折射望远镜，由荷兰眼镜制造商于 17 世纪初制造。他们使用一对透镜——一个凸透镜安装在望远镜的末端，另一个凹透镜安装在目镜上。大多数情况下，这些望远镜用于测量土地和军事功绩。意大利天文学家伽利略·伽利莱是第一批将这种望远镜对准天空的人之一。

德国天文学家约翰尼斯·开普勒改进了凸凹设计，增加了一对凸透镜。这样做的好处是视野更宽，放大倍数更高，但图像看起来是颠倒的。尽管如此，采用开普勒设计的望远镜制造商能够使用长达 150 英尺的望远镜实现 100 倍的放大倍数。然而，这种长筒在风和天气条件下表现不佳，因此效率不高。

艾萨克·牛顿爵士提出了一种基于反射或曲面镜的替代设计，它可以捕获更多的光线，并避免光线穿过镜头时发生的扭曲棱镜效应，即所谓的色差。

两个多世纪以来，镜子的尺寸、材质和质量不断提高，望远镜的尺寸也不断增大，直到太空时代，哈勃和詹姆斯·韦伯等太空望远镜消除了地球大气层的干扰。借助詹姆斯·韦伯望远镜，我们能够比以往更远地观察宇宙，并观测到 130 多亿年前大爆炸后形成的第一批星系。

如今，美国宇航局正在进行多个太空望远镜项目，包括南希·格雷斯·罗曼望远镜和宜居世界天文台。

1609 年：折射望远镜

受到荷兰和丹麦望远镜制造商的启发，伽利略于 1609 年制造了自己的望远镜。他的第一台望远镜放大倍数为 3 倍。多年来，他的设计不断改进。他的最后一台望远镜可以将物体放大 30 倍。

1610 年：伽利略在《星际信使》中绘制的月球插图

幸运的是，伽利略不仅是一位天才天文学家，也是一位技艺精湛的艺术家，这使他能够通过镜头捕捉到他所观察到的宇宙物体的详细图像。这幅月球素描揭示了以前从未见过或想象过的月球山脉和陨石坑。

1672 年：艾萨克·牛顿爵士的反射望远镜

当光线穿过玻璃时，它会被分成不同的色带（ROYGBIV），这意味着折射望远镜会出现色差，影响图像质量。为了克服棱镜效应，艾萨克·牛顿爵士建造了一架使用曲面镜的反射望远镜。

1672 年，洛朗·卡塞格林改进了牛顿的设计，采用凹面主镜和凸面副镜，将光线通过主镜上的孔反射回目镜，从而能够在紧凑的镜筒中实现长焦距。

1789 年：赫歇尔望远镜

威廉·赫歇尔爵士的望远镜采用反射式设计，主镜较大，目镜位于轴外，以避免遮挡光路。这样可以使用更大的镜子，聚光能力也更强。

赫歇尔用望远镜发现了一颗新行星，他以乔治三世国王的名字将其命名为乔治星。这颗行星后来被命名为天王星。

赫歇尔绘制的星云图，摘自 1912 年皇家学会和皇家天文学会在伦敦出版的《威廉·赫歇尔爵士的科学论文》。

1900 年：巴黎博览会的大型望远镜

这架反射望远镜长 57 米，长度超过半个足球场，由保罗·戈蒂埃为 1900 年巴黎博览会建造。它的镜子直径为 1.25 米。

1917 年：胡克望远镜

威尔逊山天文台的胡克望远镜由乔治·埃勒里·海尔设计，采用直径 100 英寸的镜面，是当时世界上最大的望远镜。它极大地推动了星系和星云的研究。

埃德温·哈勃在 20 世纪 20 年代及之后使用了胡克望远镜，为我们理解宇宙比我们所在的星系大得多以及大爆炸理论铺平了道路。

1990 年：哈勃望远镜

哈勃太空望远镜由美国国家航空航天局 (NASA) 和欧洲航天局 (ESA) 共同建造，是一台太空反射望远镜，镜面直径为 2.4 米。它在地球大气层上方的轨道上运行。当它开始运行时，它对宇宙的观测提供了前所未有的清晰度和细节。

NASA预计该望远镜将持续运行至本世纪20年代末。

2021 年：詹姆斯·韦伯太空望远镜

詹姆斯韦伯太空望远镜是美国国家航空航天局 (NASA)、欧空局 (ESA) 和加拿大航天局 (CSA) 合作的成果，是一种先进的太空反射望远镜，配备直径 6.5 米的分段镜。

它在红外光谱下运行，可以以极高的灵敏度观察遥远的星系、系外行星和其他天体现象。

韦伯望远镜绕太阳运行至第二日地拉格朗日点（L2）附近，距离地球一百万英里。