科普驿站 第三十八期
科目：天文
难度：A2
讲师：东次将
今天我的科普主题是“天文爱好者的器材篇”，虽然我没折腾过太多器材，但是也在器材群里水了五六年，对时下热门的天文器材略知一二，今天就分享一些我所知道的东西，并推荐一些适合于不同人群的器材。
我们来看一下天文望远镜：
一套天文望远镜由图中几部分组成：①主镜②赤道仪及其配件③三脚架④一些其他的组件。
天文望远镜的主镜分不同类型，有折射镜、折返镜、反射镜等。主镜也分不同规格，在描述它们规格的时候，一般先说口径，再说焦距，单位默认为毫米。比如信达小黑主镜的规格描述就是150/750。另外，我们也会用英制公制单位混合描述某一望远镜，如“10寸DOB”搭配“20㎜目镜”。前者是英制单位，后者是公制单位。
一般天文望远镜以构造来分类,可分为折射望远镜、反射望远镜及折反射望远镜三大类。
一．折射式望远镜
折射镜是由荷兰眼镜商发明，伽利略（1564.2.15-1642.1.8）最早将其应用在天文观测上。折射镜由一片凸透镜和一片凹透镜组成，凸透镜作物镜，凹透镜作目镜。但是由于不同波段的光在同种介质中的折射率不同，所以这种单片式的望远镜色差很大，已经被淘汰了。原理如下:
目前市场上主流的入门级折射镜，都是两片式消色差的，简称普消。比如，80EQ就是这种结构。这种望远镜不仅结构简单，保养方便，还能获得不错的成像效果。更重要的是它成本较低，价格低廉。我DIY过一个70/500的普消望远镜，配件是从网上买的，一套下来300元左右（单主镜）。
左图是双胶合物镜组的结构图，从图中我们可以看到，普消透镜比较好地解决了红光和紫光的色差，但绿光（波长处于可见光波段的中段）的焦点仍然无法与红光紫光焦点重合。
ED是普消的升级版，这种镜子采用了ED玻璃(Extra low Dispersion)，即超低色散镜片。我玩过同好的天虎60ED，它成像很锐利，设备也很轻便。它的物镜组是双分离结构的，利用两个镜片间隙的空气,充当另一种介质，使成像更清晰。
APO是折射镜的极致设计。这是一长段历史，我们只需要知道，日本的高桥（Takahashi Seisakusho）有限公司制造了世界上第一架用萤石做物镜的天文望远镜。我放个连接，感兴趣的朋友可以看一下这段历史。（http://space.lamost.org/watch/equipment/apo.htm）
APO这个级别的望远镜，多数以3片玻璃甚至更多片数的高级APO为主。对于这种望远镜，厂家是不会吝啬高级材料投入的。
喜欢摄影的朋友们可能知道，徕卡有一支50/2 ASPH的镜头和一支APO-50/2 ASPH的镜头，后者名称多了个APO，价格就比前者高出2万块。世界顶级折射镜制造商的代表有高桥、宾得和徕卡等。
二．折返式望远镜
折返镜（即折射-反射式），光线先透一片透镜产生曲折，由反射镜反射至副镜，再由副镜汇聚光线于目镜端成像，这种结合折射与反射的光学系统就称为折反射式望远镜。由于使用了这种结构，光线在镜筒内跑得更多了，所以折返镜通常有更长的焦距，与之而来的便是更大的倍数。
常用的折返结构的望远镜有施密特·卡塞格林式（简称施卡）和马克苏托夫·卡塞格林式（简称马卡）两种。
折返望远镜最早由德国光学家施密特·B·V于1931年发明。所以我们先说施卡。施密特研磨了一片中央凸、周边凹、形状复杂的波浪状修正透镜，将这片修正透镜置于镜筒最前端，让光线进入后不是收缩聚焦，而是向外产生曲折，然后经后方的球面主镜反射聚焦。如果在焦点处放上底片，就是天文摄影专用的施密特照相机。若用第二面反射镜（副镜）将光线再反射到主镜后方的开孔，就称为施密特－盖赛格林式望远镜。结构图如下。前段是结构较为复杂的折射修正镜，后端为一个反射镜。
由于施卡的修正镜更容易加工，所以大口径的折返镜以它为主。
再来说马卡，这种镜片由苏联的马克苏托夫于1943年发明。他用一片两面同曲率并同向主镜方向内凹的透镜做为修正镜，光线穿过修正透镜后产生曲折，然后经反射镜反射聚焦，再经第二反射镜（副镜）反射回主镜中央开孔处聚焦成像，所以称为马克苏托夫·卡塞格林式望远镜。结构图如下
施卡望远镜和马卡望远镜结构类似。理论上，马卡的成像可以比施卡更好一点，但是马卡的弯月形透镜太厚，如果是大口径，不容易生产。所以大口径折返不太会用马卡。在多种因素的影响下，折中地选择来制造望远镜才是最好的办法。
另外，还有一种与折返结构类似的结构，被称为双反射结构。我研究了好久才区分。这种叫做RC（Ritchey-Chretien）双曲面。它的主镜和副镜就是修正镜，而且两个镜片都是双曲面。但是如果要拍照的话，在调焦座后面还是要加修正镜的。这种双反射结构的镜子，焦比比较小。著名的哈勃太空望远镜就是这种结构的。Chilescope网站（http://www.chilescope.com/），也有租赁的1米口径RC。其结构图如下：
双反式很少见，我也没用过，就不多说了。
三、反射式望远镜
反射式望远镜中，常见的为牛顿式反射望远镜，简称牛反、反射。
直接上图（这图是我用画图做的，你敢信？）
反射镜的镜片造价低廉，所以16英寸、20英寸都挺多的。大口径制作起来也很轻松。DIY圈也大多以牛反为主。
下面两张图是迈克·克莱门兹的望远镜。主镜重达408公斤。口径70英寸约1.8米（他穿的衣服上印着1.8METER字样）。这台望远镜的主镜本来是用于间谍卫星的，但是由于加工瑕疵，被出售给民间。他收购下来，制成了望远镜。
值得注意的是，牛反镜有球面和抛物面两种。球面在高倍下有较明显的像差/畸变，其成像质量没有抛物面镜好。
牛反镜使用开放式的镜筒，空气能够流通，这样会轻微影响成像稳定。空气还会带着一些尘埃附着到主镜上，长此以往，其反射力就下降了。而且调整光轴也是个麻烦事。不过这都不影响天文爱好者对牛反的热爱。
牛反望远镜的能力很大程度上取决于赤道仪的能力，过大的牛反望远镜 无法放在赤道仪上。
20世纪70年代，John Dobson发明了“道布森式”望远镜支架，这让各种特大口径的业余望远镜有可靠的架设了，真是天文爱好者的福音呐。
《天文迷的夜空导游图》作者在他书的扉页写道：谨以此书先给John Dobson，他的创造力和工学技巧使得大量望远镜的价格不再令人仰止，并得以普及。【1】
另外，我提一下双筒望远镜。
双筒望远镜多用于目视，小口径轻便，大口径震撼。（这个一会儿直接说怎么挑。）
说了这么多，大家应该对各种望远镜的特点有所了解了吧，器材是个深坑，在买之前一定要了解到位。器材只有更好，没有最好一说。所以我们在选购设备时，在自己能力范围之内，选择最适合自己的就是最好的。
接下来推荐一些适合入门的望远镜。
预算500元以内，建议选择双筒望远镜，如森林人、博冠猎手系列、裕众徒步等。再搭配一个三脚架，可以观测非常多的疏散星团、球状星团等。平时也可以看风景。用多了笨重的天文望远镜，带个小双筒出门，真的很幸福。
预算500-1000元：可以买大双筒了，像森林人小哨所。大口径双筒看星团超美丽，视野内的星星是前前后后，是立体的，而且还有各自的颜色。缺点：有色差，有一定的畸变。
这个价位也推荐入门折射镜80EQ，双十一打折期间大概800到。不用选什么套餐，有个手机支架、相机卡口和巴德膜就够用了。缺点：笨重。
1000-2000元：这个预算的镜子说多也多，说少也少。
星特朗omni114AZ，黑灯大佬有一台，而且omni系列质感都不错。口碑不错。
个人不推荐130EQ，一是因为它是球牛，焦距也短，看行星效果不好。二是它的赤道仪不是很好用，虚位挺大的。个人建议再攒一些钱买小黑。
博冠102/1400马卡，它有超长的焦距，是行星利器。缺点：笨重
2000-3000元：信达小黑，用过都说好。
3000元以上就有很多选择了，可以考虑继续玩目视，也可以玩摄影了。目视推荐大口径DOB、大口径双筒等等。
摄影就要折腾赤道仪/经纬仪了。星野赤道仪可以满足对星野摄影的需要。带自动寻星功能（goto）和跟踪功能的赤道仪可以满足深空摄影的需要。带自动寻星功能（goto）和跟踪功能的经纬仪可以满足对行星摄影的需要。由于大家的需求不同，我就不多说了。朋友们找身边大佬推荐或者上牧夫论坛，百度贴吧看看大佬怎么折腾的，踩着他们的脚印，能少走很多弯路。
【1】《天文迷的夜空导游图 天文观测必备手册》Robert Bruce Thompson、Barbara Fritchman Thompson著 魏晓凡 译 中国公信出版集团 人民邮电出版社2015版
1.图源网络：https://www.51jiuhuo.com/buyer/detail/611427.html
2.图源公众号：酱油颜的星空世界
3.图源公众号：酱油颜的星空世界
4.图源：牧夫天文论坛，出处不明
5.图源：作者拍摄
6.图源贴吧：https://tieba.baidu.com/p/3092192780?red_tag=0257652388
7.图源百度百科
8.图源维基百科
9.作者制图
10、11图源：中国青年报
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