美國(guó)航天局的紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)備
為了滿足科學(xué)研究的需要， 美國(guó)航天局(NASA)的首臺(tái)紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)備(IRTF)，
經(jīng)過五年半的設(shè)計(jì)和制造， 于1979年l0月完全建成并開始工作， 這是航天局為了支援行星探
險(xiǎn)計(jì)劃對(duì)太陽(yáng)系星體進(jìn)行觀測(cè)而建造的，計(jì)劃用一半時(shí)間對(duì)太陽(yáng)系進(jìn)行觀澳l，另外一半時(shí)間
用于其他觀澳l計(jì)劃。
按合同，夏威夷大學(xué)天文研究所負(fù)責(zé)對(duì)航天局的紅外望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行操作和維護(hù)。合同中規(guī)
定， 夏威夷大學(xué)天文研究所可以使用有效觀謨I時(shí)間的四分之一， 其他時(shí)間提供外部科學(xué)社團(tuán)
使用。
航天局紅外望遠(yuǎn)鏡由望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)裝置、光學(xué)系統(tǒng)、整流罩、儀器等部分組成。NASA紅
外望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)如圖9一l所示， 紅外望遠(yuǎn)鏡的主要設(shè)計(jì)參數(shù)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(kù)德聚焦
圖9一l NASA紅外望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)
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(nèi))。
(6)偏差角精度：1 (偏差角小于1。)o
T． 望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)裝置
天文望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡精確定向和測(cè)
量的必要條件。望遠(yuǎn)鏡可以確定夾角小于l5。的兩個(gè)物體的夾角，測(cè)量誤差小于2弧秒。此
望遠(yuǎn)鏡不僅可對(duì)紅外輻射源進(jìn)行觀壩4，還可以在白天利用少數(shù)人眼看得見的明亮星體作定
位，進(jìn)行可見光觀測(cè)。此望遠(yuǎn)鏡支架重達(dá)12400Okg(274OO0磅)，但整個(gè)結(jié)構(gòu)加工精密，平
衡優(yōu)良， 所以只用小功率馬達(dá)即可使其轉(zhuǎn)動(dòng)。
此支架的設(shè)計(jì)是工程師和夏威夷大學(xué)通力合作完成的。首先由美國(guó)天文臺(tái)的工程師Kitt
Peak進(jìn)行概念設(shè)計(jì)， 再由美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)的工程師完成了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析，
最后由福特航空公司負(fù)責(zé)具體設(shè)計(jì)和制造，實(shí)際使用證明結(jié)構(gòu)性能良好，達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)。
2． 光學(xué)系統(tǒng)
此天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和其他大型反射式望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)相似， 但有些
關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)不同。設(shè)計(jì)中同時(shí)使用卡塞格倫(Cassegrin)和庫(kù)得(Coude )兩種聚焦
方法。由于紅外望遠(yuǎn)鏡是對(duì)目標(biāo)的紅外輻射能進(jìn)行定量的探測(cè)， 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)盡可能減少
光學(xué)系統(tǒng)各部件的紅外輻射進(jìn)入紅外探測(cè)器。
3． 消除天空背景紅外輻射的影響
望遠(yuǎn)鏡接收的紅外輻射， 包括觀測(cè)目標(biāo)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(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度大很多倍， 為了有效的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)， 首先要
消除天空背景紅外輻射的影響。此望遠(yuǎn)鏡采用的方法是分別觀測(cè)天空背景加目標(biāo)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(biāo)的紅外輻射。兩種觀測(cè)由次鏡擺實(shí)現(xiàn)，
為了消除隨機(jī)噪聲， 要求次鏡擺動(dòng)頻率高達(dá)40次／ 秒， 所得觀測(cè)結(jié)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(jī)械和光學(xué)零件及其輻射系數(shù)， 從而降低其對(duì)觀測(cè)的影響。設(shè)計(jì)的主鏡
直徑比觀測(cè)使用的有效區(qū)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(guó)家天文臺(tái)研磨和拋光。性能非常好，來自目標(biāo)80％的輻射能聚焦在像平
面上0．8弧秒的圓內(nèi)。
4．整流罩和t筑物
此天文望遠(yuǎn)鏡是安放在18m(60英尺)直徑的密封整流罩內(nèi)。建筑物中心是單層， 內(nèi)有
望遠(yuǎn)鏡控制室、儀器室和機(jī)械室、工作區(qū)、庫(kù)得室和生活室。天文望遠(yuǎn)鏡機(jī)身固定在水泥臺(tái)
上。為了保證天文望遠(yuǎn)鏡能夠平穩(wěn)的跟蹤， 水泥臺(tái)和建筑物分隔開。為了減少大氣干擾， 整
流罩是雙層并且在觀測(cè)區(qū)進(jìn)行空調(diào)， 以便保持室內(nèi)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(duì)陽(yáng)光的吸收， 從而保持整流罩內(nèi)低溫。
5． 儀器
觀測(cè)站內(nèi)有幾種紅外儀器，_白J 供觀測(cè)者使用，有的儀器沒備正在建造中�，F(xiàn)在可供使用
的有1～35 m光譜范圍中的光度計(jì)和低分辨率l～13 m光譜范圍的光譜計(jì)。此探測(cè)系統(tǒng)
可以在控制室內(nèi)遙控操作。另外還可以用安裝在焦平面處的電視攝像機(jī)從控制室對(duì)微弱目標(biāo)
進(jìn)行軸線上和偏離軸線方向的跟蹤。通常用微機(jī)控制天文望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)動(dòng)， 如跟蹤目標(biāo)和旋
轉(zhuǎn)。探測(cè)的數(shù)據(jù)也用計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集和存儲(chǔ)。