摘要:本文將詳細(xì)介紹開普勒望遠(yuǎn)鏡的工作原理,并通過圖解的方式幫助讀者更好地理解這一復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)。
正文:
開普勒望遠(yuǎn)鏡(Kepler Telescope)是美國(guó)航空航天局(NASA)研發(fā)的一款用于探測(cè)系外行星的太空望遠(yuǎn)鏡,旨在尋找類地行星,為人類尋找可能存在生命的星球。開普勒望遠(yuǎn)鏡于2009年3月7日發(fā)射升空,運(yùn)行在距離地球約1.5億千米的太陽(yáng)系拉格朗日L2點(diǎn),至今已發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆系外行星。
開普勒望遠(yuǎn)鏡采用了一種稱為“光路折疊”的原理,通過將光線在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部反射多次,使得口徑較小的望遠(yuǎn)鏡也能獲得較大的視場(chǎng)。具體來說,開普勒望遠(yuǎn)鏡由一個(gè)主鏡和一個(gè)次鏡組成,主鏡將光線反射到次鏡,次鏡再將光線反射到聚焦鏡,最后聚焦鏡將光線聚焦到探測(cè)器上。這一過程使得開普勒望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)達(dá)到了相當(dāng)于地球直徑的面積。
如圖1所示,開普勒望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造主要包括以下部分:
1. 主鏡:直徑為0.95米的凹面鏡,負(fù)責(zé)收集來自宇宙深處的星光。
2. 次鏡:直徑為0.4米的凸面鏡,將主鏡收集到的光線反射到聚焦鏡。
3. 聚焦鏡:直徑為0.095米的凹面鏡,將次鏡反射來的光線聚焦到探測(cè)器上。
4. 探測(cè)器:用于測(cè)量聚焦后的光線強(qiáng)度,以探測(cè)行星凌的信號(hào)。
5. 光路折疊結(jié)構(gòu):由一系列反射鏡組成,實(shí)現(xiàn)光路的折疊,擴(kuò)大視場(chǎng)。
6. 電子設(shè)備:控制望遠(yuǎn)鏡的指向、聚焦等動(dòng)作,處理和傳輸數(shù)據(jù)。
在觀測(cè)過程中,開普勒望遠(yuǎn)鏡會(huì)周期性地對(duì)準(zhǔn)一個(gè)固定的天區(qū),觀察該天區(qū)內(nèi)的一片星空。當(dāng)行星凌現(xiàn)象發(fā)生時(shí),即行星從恒星前面經(jīng)過時(shí),會(huì)導(dǎo)致恒星的亮度稍微降低。通過觀測(cè)恒星亮度的變化,科學(xué)家可以計(jì)算出行星的軌道參數(shù)和質(zhì)量。
如圖2所示,開普勒望遠(yuǎn)鏡的工作原理可以概括為以下幾個(gè)步驟:
1. 星光通過主鏡進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡。
2. 主鏡將星光反射到次鏡。
3. 次鏡將星光反射到聚焦鏡。
4. 聚焦鏡將星光聚焦到探測(cè)器上。
5. 探測(cè)器測(cè)量光線強(qiáng)度,并傳輸數(shù)據(jù)到地球。
6. 科學(xué)家分析數(shù)據(jù),尋找系外行星。
總之,開普勒望遠(yuǎn)鏡通過巧妙的光路折疊設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)宇宙深處的恒星進(jìn)行高精度測(cè)光,為人類探索宇宙奧秘提供了有力支持。
參考資料:
1. NASA. (2022). Kepler Mission. https://kepler.nasa.gov/
2. NASA. (2022). Kepler Telescope. https://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/main/index.html