

望远镜的“口径密码”:为何越大越能看透宇宙
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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)