天文望遠鏡原理和設計（簡體書）

本書是一本全面介紹各類天文望遠鏡原理和設計的專著。涉及各類天文望遠鏡的原理、技術及設計，內容包括主動光學和自適應光學，人造引導星，斑點，能量和振幅干涉儀，口徑綜合，全息面形測量，紅外信號調製，光學桁架，隱形面形設計，激光干涉儀，車任科夫熒光探測器，大視場後向反射器，Ｘ射線和伽嗎射線的成像，精密測量系統等等。望遠鏡的各個專門部件的設計原理分別在相關的章節中進行介紹，幫助讀者將原理應用到各類望遠鏡中。

英文版前言
第一章光學天文望遠鏡基礎
1.1光學天文望遠鏡的發展1
1.2天文學對光學天文望遠鏡的基本要求3
1.2.1角分辨率和大氣擾動3
1.2.1.1口徑場傳播和夫朗和費衍射
1.2.1.2分辯率判別準則
1.2.1.3大氣寧靜度
1.2.2聚光本領和極限星等9
1.2.2.1光電測光
1.2.2.2CCD成像
1.2.2.3分光測光
1.2.3視場和綜合效率17
1.2.4大氣窗口和台址選擇19
1.3天文光學基礎22
1.3.1光學天文望遠鏡的基本光路22
1.3.1.1主焦點和牛頓焦點
1.3.1.2卡塞格林和耐施密斯焦點
1.3.1.3折軸焦點
1.3.1.4施密特望遠鏡
1.3.1.5三鏡面大視場望遠鏡
1.3.1.6折疊式光學系統
1.3.1.7衍射式光學系統
1.3.2像差和基本計算公式27
1.3.2.1球差
1.3.2.2彗差
1.3.2.3像散和場曲
1.3.2.4畸變
1.3.3望遠鏡系統的主要像差公式31
1.3.4像場改正器的設計36
1.3.4.1主焦像場改正器
1.3.4.2.卡塞格林焦點像場改正鏡
1.3.4.3場曲改正鏡
1.3.4.4大氣折射改正鏡
1.3.5光線追蹤，點圖和評價函數41
1.4現代光學理論45
1.4.1光學傳遞函數45
1.4.2波像差和調製傳遞函數51
1.4.3斯特爾比55
1.4.4望遠鏡像的空間頻譜55
1.4.5拼合鏡面望遠鏡像的星像特點
參考文獻80
第二章光學望遠鏡的鏡面設計
2.1光學鏡面的設計要求89
2.1.1鏡面面形的基本要求63
2.1.2鏡面誤差和鏡面支承系統
2.1.2.1鏡面的軸向支承
2.1.2.2鏡面的徑向支承
2.1.2.3新月形鏡面的徑向支承
2.1.2.4大口徑蜂窩鏡面的徑向支承65
2.1.3鏡面誤差的貼合和斜率誤差的表示73
2.2減輕鏡面重量的意義和途徑73
2.2.1減輕鏡面重量的必要性73
2.2.2薄鏡面設計74
2.2.3蜂窩鏡面的設計77
2.2.4多鏡面望遠鏡的結構78
2.2.5拼合鏡面望遠鏡79
2.2.6金屬和其它輕型鏡面83
2.3光學鏡面的加工和支承85
2.3.1光學鏡面的材料特性85
2.3.2光學鏡面的加工87
2.3.3光學鏡面的鍍膜90
2.3.4光學鏡面的支承結構90
2.3.4.1光學鏡面的定位支承
2.3.4.2大口徑蜂窩鏡面的定位支承
2.3.4.3光學鏡面的非定位支承
2.4光學鏡面的檢測
2.4.1鏡面檢測方法
2.4.1.1計算機全息圖檢測方法
2.4.1.2移相和動態移相干涉儀
2.4.1.3子口徑縫合(SubapertureStitiching,SAS)檢驗方法
2.4.1.4軟件光學檢測方法
?2.5鏡面寧靜度和雜散光的控制85
2.5.1鏡面寧靜度85
2.5.2雜散光的控制
2.5.2.1遮光罩和光欄
2.5.2.2表面散射
2.6太陽望遠鏡和日冕儀的設計
參考文獻
第三章天文望遠鏡的結構和控制
3.1望遠鏡的機架結構153
3.1.1赤道式天文望遠鏡95
3.1.2地平式天文望遠鏡
3.1.2.1地平式望遠鏡的力學優越性
3.1.2.2地平式望遠鏡的坐標轉換及天頂盲區
3.1.2.3像場旋轉和像場消轉裝置
3.1.3六杆萬向平臺式天文望遠鏡?102
3.1.4固定鏡面和固定高度角裝置102
3.2望遠鏡的鏡筒和其它結構設計107
3.2.1望遠鏡鏡筒的誤差要求108
3.2.2望遠鏡的鏡筒設計109
3.2.3副鏡的四翼梁設計110
3.2.4望遠鏡軸承的設計111
3.2.5望遠鏡的靜態結構分析113
3.2.5.1有限元法簡介
3.2.5.2望遠鏡靜態結構分析的要求
3.3望遠鏡的驅動和控制116
3.3.1望遠鏡的基本運動方式116
3.3.1.1快動
3.3.1.2尋星
3.3.1.3導星
3.3.1.4掃描
3.3.1.5偏擺
3.3.1.6全天區運動
3.3.2傳動機構設計的基本動向117
3.3.3望遠鏡的軸角位置指示119
3.3.3.1光電編碼器
3.3.3.2圓感應同步器
3.3.3.3其它的角度傳感器
3.3.4望遠鏡的指向誤差校正125
3.3.5望遠鏡的伺服控制127
3.3.6光電導星130
3.4望遠鏡的動態結構分析132
3.4.1風和地震波的能量譜132
3.4.1.1風的隨機特性
3.4.1.2風對物體的作用力
3.4.1.3細長杆的渦旋諧振
3.4.1.4風對鏡面的壓力分佈
3.4.1.5地震的響應譜
3.4.2望遠鏡的動態模擬137
3.4.2.1正交模的分析
3.4.1.2瞬時響應分析
3.4.1.3頻率響應分析
3.4.1.4強制振動分析
3.4.1.5頻譜響應分析
3.4.3望遠鏡的結構控制模擬142
3.4.4望遠鏡的振動控制143
3.4.4.1質量阻尼調製
3.4.4.2粘性阻尼層的應用
3.4.4.3運動曲線的優化
3.4.5自適應控制中的卡爾門濾波器
3.4.6望遠鏡的基礎設計148
參考文獻
第四章主動光學和自適應光學
4.1主動光學和自適應光學的基本原理227
4.2波陣面傳感器152
4.2.1哈特曼一肖克波陣面探測器
4.2.2金字塔棱鏡傳感器
4.2.3干涉儀式波陣面傳感器
4.2.4相位對比波陣面傳感器
4.3觸動器，變形鏡面，相位校正器和精密測量系統157
4.3.1觸動器
4.3.2變形鏡
4.3.3液晶相位改正器
4.3.4精密計量系統
4.4主動光學系統
4.4.1單鏡面系統的主動光學
4.4.2拼合鏡面系統的主動光學
4.5相位差傳感器160
4.5.1色散條紋相位差傳感器
4.5.2樣板式相位差傳感器
4.5.3楊肖克哈特曼相位差傳感器
4.5.4馬赫章德相位差傳感器
4.5.5金字塔棱鏡相位差傳感器
4.6曲率傳感器和擺鏡補償裝置162
4.6.1雙星像曲率傳感器
4.6.2單星像的波陣面和曲率傳感器

4.6.3小擺動鏡和其它曲率補償裝置
4.7自適應光學對大氣擾動的補償164
4.7.1人造激光星和自適應光學166
4.7.2鈉激光星和激光星的圓錐效應
4.7.3瑞利激光星
4.7.4激光星的其它限制
4.8大氣斷層掃描和多共軛自適應光學166
4.8.1大氣斷層成像分析
4.8.2多共軛自適應光學
4.8.3自適應副鏡的設計
參考文獻
第五章天文光學干涉儀及其它285
5.1斑點干涉和斑點遮擋168
5.2邁克爾遜干涉儀171
5.3斐索成像干涉儀173
5．4口徑遮擋干涉儀和超級望遠鏡
5.4.1口徑遮擋干涉儀173
5.4.2超級望遠鏡
5.5強度干涉儀178
5.5.1強度干涉儀
5.5.2頻譜型強度干涉儀
5.6光學振幅干涉儀
5.7射電干涉儀和光學干涉儀的區別
5.8光學切趾法和星冕儀
5.8.1相位引導下的振幅分佈切趾法
5.8.2光瞳相位調製切趾法
5.8.3口徑變異遮擋切趾法
參考文獻
第六章空間望遠鏡及其發展
6.1軌道空間環境和軌道選擇325
6.1.1空間軌道簡介182
6.1.1.1近地軌道
6.1.1.2地球同步軌道
6.1.1.3地球靜止軌道
6.1.1.4越極軌道
6.1.1.5太陽同步軌道
6.1.1.6拉格朗日點
6.1.2軌道空間的溫度環境184
6.1.3軌道空間的其它環境
6.1.3.1大氣層對空間飛行器的影響
6.1.3.2等離子引起的靜電效應
6.1.3.3高空截獲的高能粒子
6.1.3.4太陽粒子流和宇宙射線
6.1.3.5重力梯度和大氣所引起的力矩
6.1.3.6發射過程中的特殊環境
6.2空間望遠鏡的姿態控制189
??6.2.1?姿態傳感器189
6.2.1.1陀螺儀
6.2.1.2星跟蹤器
6.2.1.3地平指示器和太陽傳感器
6.2.1.4磁場儀和全球定位系統接收器
6.2.2空間望遠鏡的姿態觸動器192
6.3空間光學望遠鏡工程189
??6.3.1?哈伯空間望遠鏡189
6.3.2依巴穀，開普勒和嘎伊雅空間望遠鏡
6.3.3韋伯空間望遠鏡192
6.3.4光學傳遞函數差分檢驗方法
6.3.3空間光學干涉儀195
參考文獻
第七章射電天文望遠鏡基礎
7.1射電望遠鏡的發展歷史361
7.2天文學對射電望遠鏡的要求200
7.3大氣射電窗口和台址選擇203
7.4射電望遠鏡的基本參量207
7.4.1天線方向圖207
7.4.2增益207
7.4.3天線溫度和噪聲溫度
7.4.3.1.瑞利-金斯近似
7.4.3.2.天線溫度
7.4.3.3.最小探測溫度
7.4.3.4.
7.3.4.5.系統噪聲的消除方法
7.4.4天線效率209
7.4.5天線的極化特性211
7.4.6射電望遠鏡基本參數的選擇213
7.4.6.1單抛物面射電望遠鏡的參數選擇
7.4.6.2卡塞格林望遠鏡的參數選擇
7.4.7偏軸射電望遠鏡的特性220
7.5射電望遠鏡的接收器
參考文獻
第八章射電天文望遠鏡設計
8.1天線的誤差理論和保形設計395
8.1.1電磁波透射損耗225
8.1.2天線的誤差理論226
8.1.3天線的保型設計230
8.1.4天線表面的最佳抛物面貼合232
8.1.5射電望遠鏡鏡面和接收器位置允差235
8.1.6副鏡支撐的口徑遮擋和天線噪聲239
8.1.7應用光線追跡進行表面貼合232
8.2射電望遠鏡的結構設計243
8.2.1射電望遠鏡的基本結構形式243
8.2.1.1射電天線
8.2.1.2饋源和饋源喇叭
8.2.1.3射電天線的支架形式
8.2.2抛物面射電望遠鏡的設計249
8.2.3風對射電望遠鏡的影響252
8.2.4射電望遠鏡的主動控制
8.2.4.1激光四象限位移探測器254
8.2.4.2激光測距系統
8.3射電天文干涉儀260
8.3.1射電干涉儀的基本原理261
8.3.2綜合孔徑望遠鏡263
8.3.3維金定律和文澤定律265
8.3.4定標校正：觀察後的主動光學265
8.3.5甚大陣，新甚大陣和平方公里陣266
8.3.6甚長基線干涉儀266
8.3.7空間射電干涉儀267
參考文獻
第九章毫米波和亞毫米波望遠鏡
9.1溫度對毫米波和亞毫米波望遠鏡的影響449
9.1.1毫米波和亞毫米波望遠鏡的特點271
9.1.2天線溫度環境273
9.1.3熱量傳遞公式274
9.1.4面板的溫度考慮277
9.1.4.1絕對溫度誤差
9.1.4.2溫度梯度誤差
9.1.5背架的溫度考慮280
9.2毫米波和亞毫米望遠鏡的結構設計282
9.2.1面板的要求和加工282
9.2.2背架和其它結構?286
9.2.3擺動副鏡的設計288
9.2.4傳感器，精密計量裝置和光學指向望遠鏡290
9.2.5毫米波望遠鏡中主動光學293
9.2.6望遠鏡的雷電保護294
9.3碳纖維合成材料295
9.3.1碳纖維合成材料的性質295
9.3.2異形三明治結構的溫度變形299
9.3.3碳纖維和金屬的接頭299
9.3.3.1簡單接頭上的壓力分佈
9.3.3.2樹脂的彈塑性特點
9.3.3.3樹脂接頭的疲勞模型
9.3.3.4溫度應力差產生的破壞
9.3.3.5化學因素的破壞
9.3.3.6其它的破壞因數
9.4全息檢測和准光學理論302
9.4.1全息面形檢測302
9.4.2天線的面板調整307
9.4.3准光學理論309
9.4.4廣譜平面天線的應用310
參考文獻
第十章紅外，紫外，射線和射線望遠鏡
10.1紅外望遠鏡501
10.1.1紅外望遠鏡的基本要求314
10.1.2紅外望遠鏡的結構特點316
10.1.3球載和空間紅外望遠鏡320
10.2射線和紫外線望遠鏡322
10.2.1射線的基本特性322
10.2.2射線成像望遠鏡326
10.2.3多層圓錐薄片和多層廣譜鍍層望遠鏡
10.2.4空間射線望遠鏡330
10.2.5微角秒Ｘ射線成像望遠鏡
?10.2.6紫外天文衛星332
10.3射線望遠鏡334
10.3.1射線的基本特點
10.3.2射線編碼孔望遠鏡
10.3.2.1均勻冗餘陣列
10.3.2.2改進型的均勻冗餘陣列
10.3.2.3六邊形和正方形均勻冗餘陣列
10.3.3伽瑪射線探測器
10.3.4康普頓散射和電子對望遠鏡
10.3.5空間射線望遠鏡334
10.3.6車仁科夫射線望遠鏡
10.3.7延展式大氣雨陣
10.3.8地面射線望遠鏡336
參考文獻
第十一章引力波，宇宙線和暗物質天文望遠鏡
11.1引力波望遠鏡555
11.1.1引力波理論概述
11.1.2諧振式引力波望遠鏡
11.1.3激光干涉儀式引力波望遠鏡
11.1.4重要的引力波望遠鏡
11.1.5其它引力波和重力望遠鏡341
11.2宇宙線望遠鏡
11.2.1宇宙線頻譜
11.2.2擴展式大氣雨望遠鏡陣
11.2.3宇宙線熒光探測器
110.2.4宇宙線磁譜儀343
11.3暗物質望遠鏡
11.3.1冷和熱暗物質
11.3.2中微子探測方法
11.3.3中微子望遠鏡
11.3.4冷暗物質的探測
11.3.4.1低溫暗物質探測器
11.3.4.2閃爍和諧振腔暗物質接收器345
參考文獻
第十二章天文望遠鏡綜述
12.1前言
12.2電磁波和地球大氣層589
12.3非電磁波望遠鏡341
12.4地面天文望遠鏡343
12.5空間天文望遠鏡
12.6人類的空間探測
12.6.1月球
12.6.2水星
12.6.3金星
12.6.4火星
12.6.5木星
12.6.6土星，天王星，海王星和冥王星
12.6.7小行星和彗星
12.7偵察望遠鏡345
參考文獻