天文望远镜原理和设计 射电、红外、光学、X射线和γ射线望远镜PDF电子书下载

第一章 光学天文望远镜基础 1

1.1 光学天文望远镜的发展历史 1

1.2 天文学对光学天文望远镜的基本要求 3

1.2.1 空间分辨率和大气扰动 3

1.2.2 聚光本领和极限星等 8

1.2.3 视场和综合效率 16

1.2.4 大气窗口和台址的选择 18

1.3 天文光学基础 21

1.3.1 现代光学天文望远镜的基本光路 21

1.3.2 主要像差和基本计算公式 25

1.3.3 望远镜系统的主要像差公式 29

1.3.4 像场改正器的设计 34

1.3.5 光线追踪、点图和评价函数 38

1.4 现代光学理论 42

1.4.1 光学传递函数 42

1.4.2 波像差和调制传递函数 48

1.4.3 斯特尔比 51

1.4.4 望远镜像的空间频谱 52

第二章 光学望远镜的镜面设计 59

2.1 光学镜面的设计要求和局限 59

2.1.1 对镜面面形的基本要求 59

2.1.2 镜面支承系统和镜面精度的关系 61

2.1.3 镜面变形曲线的贴合和表面误差的斜率表示 68

2.2 减轻镜面重量的意义和途径 69

2.2.1 减轻镜面重量的必要性 69

2.2.2 薄型镜面 70

2.2.3 蜂窝镜面的应用 72

2.2.4 多镜面望远镜的结构 73

2.2.5 拼合镜面望远镜（SMT）的结构 74

2.2.6 金属镜面、碳纤维合成镜面及其他途径 78

2.3 光学镜面的加工和支承 80

2.3.1 光学镜面的材料特性 80

2.3.2 光学镜面的加工 82

2.3.3 光学镜面的镀膜 84

2.3.4 光学镜面的支承结构 84

第三章 光学天文望远镜结构和自动控制 89

3.1 望远镜机架结构的基本形式 89

3.1.1 赤道式天文望远镜 89

3.1.2 地平式天文望远镜 90

3.1.3 六杆万向平台式天文望远镜 96

3.2 望远镜的镜筒和其他结构设计 102

3.2.1 望远镜镜筒的误差要求 102

3.2.2 望远镜的镜筒设计 103

3.2.3 望远镜副镜的四翼梁设计 104

3.2.4 望远镜轴承的设计 104

3.2.5 望远镜的静态结构分析 107

3.3 望远镜的驱动和自动控制 110

3.3.1 望远镜的基本运动方式及要求 110

3.3.2 传动机构设计的基本动向 111

3.3.3 望远镜的轴角位置指示 112

3.3.4 望远镜的指向误差的校正 118

3.3.5 望远镜的伺服控制和智能分布 120

3.3.6 光电导星和电视监视 123

3.4 望远镜的动态结构分析 125

3.4.1 风和地震波的能量谱 125

3.4.2 望远镜的动态模拟 130

3.4.3 望远镜的结构控制模拟 135

3.4.4 望远镜的振动控制 136

3.4.5 望远镜的基础设计 141

第四章 光学天文望远镜的新技术 145

4.1 主动光学和自适应光学 145

4.1.1 主动光学和自适应光学的基本原理 145

4.1.2 波阵面误差的检测 147

4.1.3 主动镜面的执行机构 150

4.1.4 主动光学的控制过程 152

4.1.5 主动光学中的波阵面曲率补偿 155

4.1.6 自适应光学对大气扰动的补偿 157

4.1.7 人造激光星和自适应光学 159

4.2 光学望远镜的干涉技术 161

4.2.1 斑点干涉技术 161

4.2.2 迈克尔逊干涉仪 163

4.2.3 强度干涉仪 165

4.2.4 振幅干涉仪 170

第五章 空间光学望远镜及其发展 174

5.1 轨道空间的环境及轨道的选择 174

5.1.1 空间轨道简介 174

5.1.2 轨道空间的温度环境 176

5.1.3 轨道空间的其他环境 179

5.2 空间光学望远镜工程 181

5.2.1 空间望远镜 181

5.2.2 下一代空间望远镜 184

5.2.3 空间光学干涉仪 187

第六章 射电天文望远镜基础 190

6.1 射电望远镜的发展历史 190

6.2 天文学对射电望远镜的要求 191

6.3 大气射电窗口和台址选择 194

6.4 射电望远镜的基本参量 197

6.4.1 天线方向图 197

6.4.2 增益 198

6.4.3 天线的噪声温度 199

6.4.4 天线效率 200

6.4.5 天线的极化特性 202

6.4.6 射电望远镜基本参数的优化选择 203

6.4.7 偏轴射电望远镜的特性 210

第七章 射电天文望远镜的设计 215

7.1 天线的误差理论和保形设计 215

7.1.1 电磁波的透射损耗 215

7.1.2 天线的误差理论 216

7.1.3 天线的保型设计 220

7.1.4 天线表面的最佳抛物面贴合 222

7.1.5 射电望远镜的镜面和接收器位置允差 225

7.1.6 副镜支承的口径遮挡和天线噪声 230

7.2 射电望远镜的结构设计 234

7.2.1 射电望远镜的基本结构形式 234

7.2.2 抛物面射电望远镜的设计 240

7.2.3 风对射电望远镜的影响 243

7.2.4 射电望远镜的主动控制 245

7.3 射电天文干涉仪 251

7.3.1 射电干涉仪的基本原理 251

7.3.2 十字天线 254

7.3.3 综合孔径望远镜 255

7.3.4 甚大天线阵 256

7.3.5 甚长基线干涉仪 256

7.3.6 空间射电干涉仪 257

第八章 毫米波和亚毫米波望远镜 260

8.1 温度对毫米波和亚毫米波望远镜的影响 260

8.1.1 毫米波和亚毫米波望远镜的特点 260

8.1.2 天线的温度环境 262

8.1.3 热量的传递公式 262

8.1.4 面板的温度考虑 266

8.1.5 背架的温度考虑 268

8.2 毫米波和亚毫米望远镜的结构设计 271

8.2.1 面板的要求和加工 271

8.2.2 背架和其他结构 274

8.2.3 摆动副镜的设计 276

8.2.4 温度传感器、倾斜仪、加速度仪和光学指向望远镜 278

8.2.5 毫米波望远镜中主动光学的应用 280

8.2.6 望远镜防雷电的保护措施 281

8.3 低膨胀碳纤维合成材料 282

8.3.1 碳纤维合成材料的性质 282

8.3.2 异形三明治结构的温度变形 286

8.4 全息检测和准光学理论 289

8.4.1 全息面形检测 289

8.4.2 天线的面板调整 295

8.4.3 准光学理论 296

8.4.4 广谱平面天线的应用 297

第九章 红外、紫外、X射线和γ射线望远镜 300

9.1 红外望远镜 300

9.1.1 红外望远镜的基本要求 300

9.1.2 红外望远镜的结构特点 302

9.1.3 红外调制技术 305

9.1.4 空间红外望远镜 305

9.2 X射线和紫外线望远镜 308

9.2.1 X射线的基本特性 308

9.2.2 X射线成像望远镜 311

9.2.3 X射线观察卫星 315

9.2.4 紫外天文卫星 317

9.3 γ射线望远镜 319

9.3.1 γ射线空间望远镜 319

9.3.2 切伦科夫γ射线望远镜 320

第十章 天文望远镜综述 325

10.1 电磁波和地球大气层 325

10.2 地面天文望远镜 326

10.3 空间天文望远镜 329