2025年1月，在海拔4200米的青海冷湖天文观测基地，我国首台正式运行的地基近红外望远镜开始运行。

这台由长春光机所为中山大学研制的80厘米口径近红外天文望远镜，覆盖0.9~2.5微米波段，具备无人值守与AI数据分析能力，已捕捉到超新星SN2024xal爆发时释放的红外信号。

此前，长春光机所张学军院士团队为中国空间站巡天望远镜打造的2米口径主反射镜，其镜面精度达到10纳米级。若将这面镜子放大至60公里直径，表面起伏误差不超过±0.3毫米。

全球范围内，望远镜口径的“竞赛”持续进行。美国哈勃空间望远镜2.4米的口径曾称霸太空观测领域数十年，而2021年升空的詹姆斯·韦布望远镜，则以6.5米的巨大口径刷新纪录。

望远镜口径越大，能收集到的光子数量越多，角分辨率越高，能够帮助我们获得更多的信息。

望远镜的集光能力由接收到的光通量决定，其物理公式为Φ=B·A·η·Δλ·t，其中A表示望远镜的有效接收面积，与口径平方成正比。更大的口径意味着更大的光通量，可缩短曝光时间或探测更暗弱的天体。

例如，4米口径望远镜的集光能力是2米口径的4倍，这意味着在观测相同天体时，4米口径望远镜曝光时间可缩短至1/4，或能探测更暗弱的天体。

角分辨率是衡量光学系统分辨微小细节能力的核心指标，其公式为θ=1.22λ/D，其中λ为观测波长，D为望远镜的通光口径。增大望远镜口径D可显著降低θ值，从而提升分辨细节的能力。

在可见光波段，一台10米口径望远镜的理论分辨角约为0.014角分，而1米口径望远镜分辨角约为0.14角分。前者分辨能力相较于后者提升10倍。

大口径望远镜的优势尤其体现在深空观测中。哈勃空间望远镜（D=2.4m）凭借其0.05角秒的分辨率，成功解析了250万光年外仙女座星系中的单颗恒星。

随着自适应光学技术日益成熟，地面望远镜也能够做到“让星星不再眨眼”，让望远镜的分辨率逐渐逼近理论衍射极限。正在建设的39米极大望远镜（ELT）将把分辨率推至0.005角秒。

大口径望远镜的科学价值集中体现为三大能力的革命性跨越：探测深度、分辨能力与观测效率。

在探测深度方面，集光能力与口径平方成正比的物理定律使望远镜能捕捉宇宙边缘的微小光信号。百亿光年外的宇宙图景从理论推测转化为可观测实体。

在分辨能力方面，角分辨率公式揭示了口径与分辨极限的反比关系。在自适应光学技术加持下，大口径望远镜使遥远星系分解为单颗恒星，揭示系外行星大气结构。

观测效率方面，集光能力的指数增长使同等信噪比所需曝光时间锐减。这对捕捉宇宙瞬变事件具有决定性意义。

长春光机所部署的80厘米近红外望远镜已捕获超新星SN2024xal的完整光变曲线，而正在攻关的6.5米宽视场系统将进一步实现分钟级响应的动态巡天。

2024年底，长春光机所王建立团队中标清华大学“6.5米宽视场光谱巡天望远镜”主镜系统研发任务，标志着我国地基望远镜口径向6米级以上跨越。

目前团队已启动关键技术攻关，解决大口径望远镜难题，预计将推动深空探测和天文观测能力进一步提升。

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