大型光學望遠鏡的設計與建造 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Pierre Y.Bely（皮埃爾·Y.貝裏） 編，高昕，王建立，唐嘉 譯

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302412694

版次：1

商品編碼：11788956

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： Springer航天技術譯叢

開本：16開

齣版時間：2015-10-01

用紙：膠版紙

頁數：428

編輯推薦

　　《大型光學望遠鏡的設計與建造》匯集全球近百位專傢智慧，麵嚮天文學研究、高分辨力成像和深空探測，全麵係統的國際專業著作。

內容簡介

　　大口徑光學望遠鏡是實現現代天文學研究、高分辨力成像觀測和深空遠距離探測的重要基礎。　　《大型光學望遠鏡的設計與建造》從天文應用和工程實現兩個方麵係統介紹瞭大口徑光學望遠鏡設計建造的綜閤知識。書中首先講述瞭天文觀測的基本知識與要求、影響因素、終端設備等內容，提供瞭大型光學望遠鏡設計要求的依據；然後，從工程設計與建造實現的角度重點討論瞭望遠鏡光學及雜光抑製、鏡麵製造與支撐結構、跟蹤架結構、望遠鏡指嚮控製、主動光學與自適應光學等望遠鏡關鍵技術，同時還介紹瞭係統裝調與測試、站址選擇、塔颱建設、項目管理等多方麵內容。　　《大型光學望遠鏡的設計與建造》的編者均為有工程經驗的工程師和實際觀測經驗的科學傢，內容覆蓋全麵，對大口徑光學望遠鏡的工程設計和使用具有很強的指導性，為國內天文颱站、望遠鏡研製廠傢及相關行業的研發、設計、製造、應用及管理人員提供瞭一套極具實用價值的參考資料，也非常適閤天文、光學儀器、航天、遙感等領域的科研人員參考閱讀。

目錄

引言
1天文觀測
1.1天文望遠鏡的作用
1.2觀測源特徵
1.2.1強度
1.2.2天空中最關注源的分布
1.3通過大氣的觀測
1.3.1大氣消光
1.3.2大氣輻射
1.3.3大氣摺射
1.3.4大氣擾動： 基本概念
1.3.5大氣擾動： 視寜度物理意義
1.4背景源
1.4.1天空背景
1.4.2大氣背景
1.4.3雜光和探測器背景
1.4.4應對大氣和望遠鏡的熱輻射
1.5信噪比
1.6時間
1.6.1恒星時
1.6.2儒略日
1.7坐標係統
1.8指嚮修正
1.8.1歲差和章動
1.8.2自行
1.8.3視差
1.8.4恒星光行差
1.8.5大氣摺射
1.9望遠鏡指嚮和跟蹤過程
1.9.1目標截獲
1.9.2引導
1.9.3引導星錶
1.10望遠鏡與乾涉儀
參考文獻
書目
2儀器
2.1儀器的主要類型
2.1.1相機
2.1.2光度計
2.1.3偏振計
2.1.4色散型光譜儀
2.1.5法布裏�茬曷薰餛滓�
2.1.6傅裏葉變換光譜儀
2.2可見�倉瀉焱饊講餛�
2.2.1半導體內的光子探測
2.2.2CCD探測器
2.2.3紅外陣列探測器
2.2.4專用探測器的特點
2.3中繼光學
2.4製冷係統
參考文獻
書目
3設計方法與項目管理
3.1項目生命周期
3.2係統工程工具
3.2.1設計參考程序
3.2.2需求逐級“下行”
3.2.3誤差分配
3.2.4端對端計算機仿真
3.2.5可測性和容錯性設計
3.2.6縮比法則
3.2.7成本模型
3.2.8作為設計變量的成本
3.2.9天文觀測平颱性能評價
3.3項目管理
3.3.1一般性原則
3.3.2項目組織
3.3.3項目分解結構
3.3.4項目數據庫
3.3.5采購策略
3.3.6技術開發
3.3.7可靠性
3.3.8質量保證、檢驗和驗證
3.3.9接口文檔
3.3.10結構管理
3.4項目進度錶
3.5風險分析
3.6成本估算和預算編製
3.6.1成本估算方法
3.6.2主要資助機構的財政預算
3.6.3成本估算的準確率
3.6.4多個單元建造
3.6.5擬定預算和資源規劃
參考文獻
書目
4望遠鏡光學係統
4.1光學設計基礎
4.1.1基本原理
4.1.2二次麯麵公式
4.1.3光闌與光瞳
4.1.4初級像差
4.1.5波像差
4.1.6衍射效應
4.1.7像的形成
4.2望遠鏡光學的結構
4.2.1單反射鏡係統
4.2.2兩反射鏡係統
4.2.3三反和四反係統
4.2.4球麵反射鏡係統
4.2.5輔助光學部件
4.3光學誤差分配
4.4像質判據
4.5係統參數確定
4.5.1焦點選擇
4.5.2焦比選擇
4.5.3底闆比例與探測器分辨力的匹配
4.6反射鏡材料
4.6.1材料要求
4.6.2硼矽酸鹽玻璃
4.6.3超低膨脹融石英
4.6.4低膨脹陶瓷玻璃
4.6.5碳化矽
4.6.6鈹
4.6.7鋁
4.7主鏡結構設計
4.7.1主鏡輕量化
4.7.2拼接式光學係統
4.7.3熱效應
4.8主鏡加工
4.8.1計算機控製研磨
4.8.2預應力反射鏡加工
4.8.3主動研磨模成形
4.8.4超精密加工
4.8.5離子束加工
4.8.6快速修正機械變形
4.9加工中的光學錶麵檢測
4.9.1檢測體係
4.9.2主要檢測技術
4.9.3主反射鏡麵形檢測
4.9.4次鏡檢測
4.9.5麯率半徑測量
4.9.6重力影響去除
4.9.7反射鏡的低溫檢測
4.10反射鏡鍍膜與清潔
4.10.1反射鏡清潔
4.10.2鍍膜
參考文獻
書目
5雜光控製
5.1雜光起因
5.2搜尋並定位雜光
5.3消雜光擋闆和光闌
5.3.1孔徑光闌
5.3.2視場光闌
5.3.3利奧光闌
5.3.4消雜光光闌
5.3.5卡塞格林係統的消雜光光闌
5.4散射過程
5.5雜光分析
5.6錶麵散射特性
5.6.1鏡麵散射
5.6.2黑色漫反射錶麵的散射
5.7消除軸外源散射光的例子HST
5.8減少自身輻射引起雜光的例子NGST
5.9地基望遠鏡減少背景熱輻射
參考文獻
書目
6望遠鏡桁架與機構
6.1總則
6.1.1符閤運動學原理的安裝
6.1.2最小不準直
6.1.3預加載的使用
6.1.4加載路徑
6.1.5防“粘滑”和“微偏擺”設計
6.1.6材料選擇
6.1.7無熱化
6.1.8結構設計
6.2設計要求
6.2.1運行模式要求
6.2.2生存條件
6.3主鏡的安裝
6.3.1整體主鏡的安裝
6.3.2拼接式主鏡係統的安裝
6.4望遠鏡“筒”
6.4.1桁架
6.4.2次鏡三腳架和塔架支撐
6.4.3熱效應
6.4.4卡塞格林主鏡“多腳架”
6.4.5主鏡單元
6.5地基望遠鏡支座
6.5.1赤道式支座
6.5.2地平式支座
6.5.3水平式支座
6.5.4固定仰角固定主鏡式支座
6.6地基望遠鏡軸承
6.6.1滾動體軸承
6.6.2液壓軸承
6.7其他機構
6.7.1望遠鏡整體對準
6.7.2光學裝調和對焦設備
6.7.3紅外斬波和視場穩定的主動次鏡
6.7.4平衡係統
6.7.5纜包和纜撚
6.7.6主鏡蓋
6.8安全裝置
6.8.1製動
6.8.2終點擋闆
6.8.3鎖定裝置
6.8.4地震約束
參考文獻
書目
7指嚮和控製
7.1指嚮要求
7.2係統建模
7.2.1一階質量�駁�簧模型
7.2.2中型質量�駁�簧光學機械模型
7.2.3綜閤模型
7.3指嚮伺服係統
7.3.1伺服係統基本原理
7.3.2望遠鏡控製係統的實現
7.3.3乾擾抑製
7.4姿態驅動器
7.4.1地基望遠鏡的驅動
7.4.2空間望遠鏡的姿態驅動器
7.5姿態傳感器和引導係統
7.5.1位置編碼器
7.5.2測速機
7.5.3陀螺儀
7.5.4星跟蹤儀和太陽傳感器
7.5.5引導係統
7.6地基望遠鏡的擾動
7.6.1風的影響： 概述
7.6.2風對望遠鏡結構的影響
7.6.3風對主鏡的影響
7.6.4風對望遠鏡基座（墩）的影響
7.7空間擾動
7.7.1重力梯度力矩
7.7.2氣動力學力矩
7.7.3太陽輻射力矩
7.7.4地磁力矩
7.7.5反作用飛輪擾動
7.7.6其他內部擾動
7.8主動和被動振動控製
7.8.1擾動源的被動隔離
7.8.2主動隔離裝置
7.9天文颱控製軟件
參考文獻
書目
8主動光學與自適應光學
8.1基本原理
8.1.1主動光學及自適應光學的作用
8.1.2主動光學和自適應光學的結構
8.2波麵傳感器
8.2.1夏剋�補�特曼傳感器
8.2.2麯率傳感
8.2.3相位恢復技術
8.3內部度量裝置
8.3.1邊緣傳感器
8.3.2全息光柵塊及角反射係統
8.3.3激光度量係統
8.3.4慣性僞星基準
8.4波麵校正係統
8.4.1精密控製反射鏡
8.4.2主光學的變形
8.4.3專用變形鏡
8.5控製技術
8.6典型主動光學係統的實現
8.6.1VLT主動光學係統
8.6.2拼接式係統的對準、共焦與同相
8.7視寜度校正
8.7.1發展史
8.7.2天然引導星自適應光學
8.7.3激光引導星自適應光學
參考文獻
書目
9熱控製
9.1一般要求
9.2熱環境條件
9.3溫度控製技術
9.4尺寸控製目標的熱控製
9.4.1麵形控製
9.4.2控製光學分離與對齊
9.5避免本地視寜度蛻化
9.5.1白天望遠鏡罩的熱控製
9.5.2暖地闆對視寜度的影響
9.5.3熱源或望遠鏡腔水槽影響視寜度
9.5.4望遠鏡結構冷區造成的視寜度
9.5.5主鏡視寜度
參考文獻
書目
10集成與驗證
10.1集成和驗證的程序、方法和技術
10.1.1驗證方法
10.1.2增量驗證
10.1.3驗證需求矩陣
10.1.4端對端計算機模型驗證
10.2天文颱確認
10.2.1工程驗證
10.2.2科學驗證
參考文獻
書目
11觀測望遠鏡罩
11.1望遠鏡罩的功能和要求
11.2望遠鏡罩總體結構
11.3望遠鏡室的地麵高度
11.4防風和衝刷
11.4.1基本原則
11.4.2擋風玻璃和百葉窗
11.4.3風和水流動研究及其數學模型
11.4.4望遠鏡罩內的聲模型
11.5熱設計
11.5.1基本原則
11.5.2望遠鏡罩錶層熱輻射係數
11.6結構和機械設計
11.6.1裝載箱
11.6.2望遠鏡罩形狀
11.6.3百葉窗
11.6.4轉嚮車和驅動器
11.6.5氣象密封
11.7望遠鏡墩
11.8操作設備
參考文獻
12天文颱選址
12.1地麵還是空間
12.1.1地基建造的優勢
12.1.2空基建造的優勢
12.1.3飛機和氣球
12.1.4各種觀測平颱的能力
12.2地基天文颱的特性需求
12.2.1視寜度
12.2.2未來極大望遠鏡的選址準則
12.3最好天文颱地址的選擇和特性
12.4地麵颱址的評估方法
12.4.1成像質量測試方法
12.4.2微熱傳感器
12.4.3聲波探測器
12.4.4站點氣流可視化
12.4.5無綫電探空儀(聲雷達)
12.4.6大氣的數值模擬
12.4.7光學視寜度監視儀
12.5空間軌道與月球
12.5.1低磁傾角低空運行軌道
12.5.2太陽同步軌道
12.5.3地球靜止軌道和地球同步軌道
12.5.4高地球軌道
12.5.5太陽�駁厙虻詼�拉格朗日點
12.5.6漂移軌道
12.5.7日心橢圓軌道
12.5.8月球
12.5.9太陽�材拘搶�格朗日L2點
12.6太空環境輻射
12.6.1輻射源
12.6.2輻射影響
12.6.3天文颱位置的輻射水平
12.7發射
參考文獻
書目
附錄A通用符號
附錄B基礎數據與單位轉換
附錄C最大望遠鏡
附錄D清晰度
附錄E運動方程的推導
附錄F術語錶

前言/序言

　　論述望遠鏡光學的書籍，市麵算不上缺乏。談到設計與建造大型望遠鏡，光學當然是其關鍵元素。當然，這不意味著，隻需要一種關鍵元素就可包打天下。時至今日，望遠鏡體積越來越大，成本越來越高，精密結構、指嚮係統、波麵控製、附屬設備和項目管理等諸多方麵，都變得十分重要，缺一不可。
　　當然，這些領域的很多基礎理論與技術知識，都可以在各類專業書籍、期刊文獻和技術報告中找到，似乎不用再撥冗寫什麼望遠鏡方麵的書瞭。然作者及其朋友們，由於多年在此山之操勞與興誌所在，總覺意猶未盡、不吐不快，總想做點什麼，覺得有事可做。本書就嘗試將大型望遠鏡設計與建造的基礎理念與技術，以及相關的基本天文知識和工程原理，首次融匯到一起。目標是涵蓋所有大型望遠鏡設計與建造的重要領域，從天文觀測基礎，到光學、控製、結構、機械與熱工程以及站址選擇和項目管理等專門課題。
　　目標既然選得如此寬闊宏大，過深論述顯然不現實。我們力圖為望遠鏡設計與建造提供一個基本而綜閤性的介紹。本書不能代替專業科學技術書籍，但對於想對望遠鏡製造有基本理解的天文學傢、管理者們和係統工程師，本書一定會有幫助，這些天文學傢、管理者和係統工程師可能希望瞭解望遠鏡的製造原理；對有誌於幫助自己的同事在職業訓練中瞭解這方麵基本知識的專傢，本書更會有所斬獲。
　　我們慎重選擇從常規視角入手，去研究地麵望遠鏡和空間望遠鏡。
　　研究機構和工業企業在這方麵曾有很好的分工與閤作，因此，地麵望遠鏡和空間望遠鏡的設計和製造大多數都是由具有不同文化背景的科學傢、工程師和企業傢們閤作完成的。事實上，很多問題都是相似的，我們覺得，不同文化背景在解決同樣的問題上發揮的作用可能是一大優勢。
　　因為我們的目標比較寬泛，所以本書是許多科學傢、工程師和管理者共同編寫完成的。本書沒有采用傳統的一人一章的編寫格式，而是采用從引言到解決辦法的統一的敘事格式。
　　最後，為保證客觀性與完整性，再由其他專傢評述與擴展。總之，本書實際上是現今大量活躍在各領域的重要人物的共同作品。名單附後。
　　作為編輯，我要感謝空間望遠鏡科學研究所、歐洲南方天文颱的支持，特彆感謝空間望遠鏡科學研究所的AnnFeild提供的圖。還必須感謝Springer Verlag資深編輯LouiseFarkas在書稿編寫過程中提供的寶貴幫助。對所有為本書提供幫助的研究所和工業界同仁誠懇緻謝。最後，感謝我妻子Sally在本書齣版上的大力協助。
　　巴爾的摩，馬裏蘭州皮埃爾·Y。貝裏
　　2002年10月

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