2025 年 ，青海冷湖天文觀測基地，我國首臺正式運行的 80 厘米口徑近紅外望遠(yuǎn)鏡啟用。這臺由長春光機所為中山大學(xué)研制的設(shè)備，覆蓋 0.9~2.5 微米波段，憑無人值守與 AI 分析捕捉到超新星 SN2024xal 的紅外信號。此前，該所張學(xué)軍院士團(tuán)隊為中國空間站巡天望遠(yuǎn)鏡打造的 2 米口徑主反射鏡，精度達(dá) 10 納米級，若放大至 60 公里直徑，表面起伏誤差不超 ±0.3 毫米。

全球范圍內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡口徑競爭激烈：美國哈勃望遠(yuǎn)鏡 2.4 米口徑曾稱霸太空數(shù)十年，2021 年升空的詹姆斯?韋布望遠(yuǎn)鏡以 6.5 米口徑刷新紀(jì)錄。為什么望遠(yuǎn)鏡口徑越做越大？

口徑是望遠(yuǎn)鏡的 “集光漏斗”

望遠(yuǎn)鏡集光能力即光子捕獲量，口徑越大，集光能力呈平方級增長。一般來說，在其他條件相同時，更大口徑意味著更大光通量。例如，4 米口徑望遠(yuǎn)鏡集光能力是 2 米口徑望遠(yuǎn)鏡的 4 倍，可縮短曝光時間至 1/4，或探測更暗弱天體。長春光機所研制的 6.5 米寬視場光譜巡天望遠(yuǎn)鏡主鏡系統(tǒng)，能捕捉宇宙年齡僅為現(xiàn)在十分之一時的年輕星系。

口徑是望遠(yuǎn)鏡的 “視力標(biāo)尺”

角分辨率是衡量觀測設(shè)備分辨細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。按照瑞利判據(jù)，設(shè)備的口徑越大，分辨細(xì)節(jié)的能力就越強。比如在可見光波段，10 米口徑的望遠(yuǎn)鏡，理論上最小分辨角約 0.014 角分，分辨能力則是 1 米口徑望遠(yuǎn)鏡的 10 倍。隨著自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的成熟，地面望遠(yuǎn)鏡的分辨率越來越接近理論極限。像正在建造的 39 米極大望遠(yuǎn)鏡，分辨率能達(dá)到 0.005 角秒，甚至可以觀測類地行星的大氣。

更遠(yuǎn)、更清、更快，口徑才是制勝法寶

大口徑望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)價值集中體現(xiàn)為三大能力的革命性跨越：探測深度上，可捕捉百億光年外暗弱信號，追溯宇宙早期；角分辨率方面，提升后能解析遙遠(yuǎn)星系單顆恒星、系外行星大氣信息；觀測效率上，集光能力增長使曝光時間銳減，利于捕捉超新星爆發(fā)等瞬變事件。

來源: 山東省科協(xié)

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