美國航天局的紅外望遠鏡設備
為了滿(mǎn)足科學(xué)研究的需要， 美國航天局(NASA)的首臺紅外望遠鏡設備(IRTF)，
經(jīng)過(guò)五年半的設計和制造， 于1979年l0月完全建成并開(kāi)始工作， 這是航天局為了支援行星探
險計劃對太陽(yáng)系星體進(jìn)行觀(guān)測而建造的，計劃用一半時(shí)間對太陽(yáng)系進(jìn)行觀(guān)澳l，另外一半時(shí)間
用于其他觀(guān)澳l計劃。
按合同，夏威夷大學(xué)天文研究所負責對航天局的紅外望遠鏡進(jìn)行操作和維護。合同中規
定， 夏威夷大學(xué)天文研究所可以使用有效觀(guān)謨I時(shí)間的四分之一， 其他時(shí)間提供外部科學(xué)社團
使用。
航天局紅外望遠鏡由望遠鏡結構裝置、光學(xué)系統、整流罩、儀器等部分組成。NASA紅
外望遠鏡的結構如圖9一l所示， 紅外望遠鏡的主要設計參數如下：
(1) 主鏡
材料t 玻璃一陶瓷(cer—Vit)~
外邊緣直徑；3．2m(126英寸)，
有效直徑； 3．Om(120英寸)，
形狀： 拋物面
焦距比{ f／2．5。
(2)卡塞格倫聚焦
次鏡直徑： 24．4cm(9．6英寸)|
焦距比t f／35,
有效視場(chǎng)：10 |
擺動(dòng)幅度t蛀大幅度6 |
最大頻率40Hz。
(3)庫德聚焦
圖9一l NASA紅外望遠鏡結構
焦距直徑比t f]12O；
有效視場(chǎng)： 3 。
(4)仲角極限： 一51�！� +66。。
(5)定向精度：2 (在6O。天頂錐角范圍內)。
(6)偏差角精度：1 (偏差角小于1。)o
T． 望遠鏡結構裝置
天文望遠鏡的鏡筒和赤道儀支架具有特別好的剛性，這是保證天文望遠鏡精確定向和測
量的必要條件。望遠鏡可以確定夾角小于l5。的兩個(gè)物體的夾角，測量誤差小于2弧秒。此
望遠鏡不僅可對紅外輻射源進(jìn)行觀(guān)壩4，還可以在白天利用少數人眼看得見(jiàn)的明亮星體作定
位，進(jìn)行可見(jiàn)光觀(guān)測。此望遠鏡支架重達12400Okg(274OO0磅)，但整個(gè)結構加工精密，平
衡優(yōu)良， 所以只用小功率馬達即可使其轉動(dòng)。
此支架的設計是工程師和夏威夷大學(xué)通力合作完成的。首先由美國天文臺的工程師Kitt
Peak進(jìn)行概念設計， 再由美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗室(JPL)的工程師完成了詳細的結構分析，
最后由福特航空公司負責具體設計和制造，實(shí)際使用證明結構性能良好，達到了預定的目標。
2． 光學(xué)系統
此天文望遠鏡的光學(xué)系統的基本結構和其他大型反射式望遠鏡的光學(xué)系統相似， 但有些
關(guān)鍵部件的設計不同。設計中同時(shí)使用卡塞格倫(Cassegrin)和庫得(Coude )兩種聚焦
方法。由于紅外望遠鏡是對目標的紅外輻射能進(jìn)行定量的探測， 光學(xué)系統設計時(shí)盡可能減少
光學(xué)系統各部件的紅外輻射進(jìn)入紅外探測器。
3． 消除天空背景紅外輻射的影響
望遠鏡接收的紅外輻射， 包括觀(guān)測目標的紅外輻射和天空背景的紅外輻射兩部分， 而且
天空背景的紅外輻射比目標的紅外輻射強度大很多倍， 為了有效的對目標進(jìn)行觀(guān)測， 首先要
消除天空背景紅外輻射的影響。此望遠鏡采用的方法是分別觀(guān)測天空背景加目標的紅外輻射
和只有天空背景的紅外輻射， 然后兩者相減得到目標的紅外輻射。兩種觀(guān)測由次鏡擺實(shí)現，
為了消除隨機噪聲， 要求次鏡擺動(dòng)頻率高達40次／ 秒， 所得觀(guān)測結果經(jīng)平滑濾波后消除噪
聲，提高了信噪比和像質(zhì)。
盡量減少光路中機械和光學(xué)零件及其輻射系數， 從而降低其對觀(guān)測的影響。設計的主鏡
直徑比觀(guān)測使用的有效區域直徑太15cm， 這樣可以避免主鏡邊緣的輻射進(jìn)入光路中。主鏡
和次鏡由啟特皮克國家天文臺研磨和拋光。性能非常好，來(lái)自目標80％的輻射能聚焦在像平
面上0．8弧秒的圓內。
4．整流罩和t筑物
此天文望遠鏡是安放在18m(60英尺)直徑的密封整流罩內。建筑物中心是單層， 內有
望遠鏡控制室、儀器室和機械室、工作區、庫得室和生活室。天文望遠鏡機身固定在水泥臺
上。為了保證天文望遠鏡能夠平穩的跟蹤， 水泥臺和建筑物分隔開(kāi)。為了減少大氣干擾， 整
流罩是雙層并且在觀(guān)測區進(jìn)行空調， 以便保持室內外空氣溫度盡可能一致。整流罩和建筑物
涂白色油漆， 減少對陽(yáng)光的吸收， 從而保持整流罩內低溫。
5． 儀器
觀(guān)測站內有幾種紅外儀器，_白J 供觀(guān)測者使用，有的儀器沒(méi)備正在建造中�，F在可供使用
的有1～35 m光譜范圍中的光度計和低分辨率l～13 m光譜范圍的光譜計。此探測系統
可以在控制室內遙控操作。另外還可以用安裝在焦平面處的電視攝像機從控制室對微弱目標
進(jìn)行軸線(xiàn)上和偏離軸線(xiàn)方向的跟蹤。通常用微機控制天文望遠鏡的運動(dòng)， 如跟蹤目標和旋
轉。探測的數據也用計算機自動(dòng)采集和存儲。