浅论天文
天文学历史
天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时代，人们为了指示方向、确定时间和季节，而对太阳、月亮和星星进行观察，确定它们的位置、找出它们变化的规律，并据此编制历法。从这一点上来说，天文学是最古老的自然科学学科之一。
古时候，人们通过用肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向，制定历法，指导农业生产，这是天体测量学最早的开端。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。从十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始，天文学的发展进入了全新的阶段。此前包括天文学在内的自然科学，受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚，并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。
十八、十九世纪，经典天体力学达到了鼎盛时期。同时，由于分光学、光度学和照相术的广泛应用，天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展，诞生了天体物理学。
二十世纪现代物理学和技术高度发展，并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地，使天体物理学成为天文学中的主流学科，同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展，人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。
天文学就本质上说是一门观测科学。天文学上的一切发现和研究成果，离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备。在十七世纪之前，人们尽管已制作了不少天文观测仪器，如中国的浑仪、简仪，但观测工作只能靠肉眼。1608年，荷兰人李波尔赛发明了望远镜，1609年伽里略制成第一架天文望远镜，并作出许多重要发现，从此天文学跨入了用望远镜时代。在此后人们对望远镜的性能不断加以改进，以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波，开创了射电天文学。1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜。之后，随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高，射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献。二十世纪后50年中，随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入，天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段，形成了多波段天文学，并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段，天文学发展到了一个全新的阶段。而在望远镜后端的接收设备方面，十九世纪中叶，照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测，对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用，可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科。
人类很早以前就想到太空畅游一番了。1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园。花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车，然后车身剧烈摇晃，最后登上一个月亮模型。
同一年，莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒，同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章。他在文内演算，一枚导弹要克服地球引力就必须以1．8万英里的时速飞行。他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭。
50年代，有一个公认的基本思想是，哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站，它迟早就能控制整个地球。冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行。他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站。他说：“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行，那么人们就能认识到，这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位。
1961年，加加林成为进入太空的第一人。俄国人用他说明，在天上飞来飞去的并不是天使，也不是上帝。美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”。他解释说：“我们又一次生活在一个充满发现的时代。宇宙空间是我们无法估量的新边疆。”对肯尼迪来说，苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”。唯一的出路是以攻为守。1958年美国成立了国家航空航天局，并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号。1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人。
许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑，他们更愿意用飞行器来探测太阳系。
而美国人当时实现了突破：三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行。在这种背景下，计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义。 补充回答： 20世纪的80年代，苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰，都让美国人感到眼热。“和平”号被誉为“人造天宫”，1986年2月20日发射上天，是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站。它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体。在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名，进行的科考项目多达2.2万个，重点项目600个。
在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间。延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步，要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等。俄宇航员在这方面取得重大进展，其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录，这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果。在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验。
如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站，国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元，是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物，又是当前美俄合作的结果，从侧面折射出历史的一段进程。
国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段，现已完成。这期间，美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行，训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力；第二阶段从1998年11月开始：俄罗斯使用“质子－K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务，因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成，将标志着第二阶段的结束，那时空间站已初具规模，可供3名宇航员长期居住；第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后，则标志着国际空间站装配最终完成，这时站上的宇航员可增至7人。 补充回答： 美、俄等15国联手建造国际空间站，预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过，几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮，吾将上下而求索”，人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月，人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程，这似乎在告诉人类：照此下去，征服太空不是梦。
你这个望远镜也就不错了，80口径能放大到120倍，在这个倍率下使用可以得到不错的成像锐度。你要想象你要求的那样就必须更换更大口径的物镜，估计几米的口径也达不到你说的看深空恒星像篮球，哈勃望远镜也办不到的。
天文望远镜是用来观测天体的。
一，关于天文望远镜；
天文望远镜是观测天体的重要工具，可以毫不夸张地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。
二，天文望远镜的分类；
1，一、 折射天文望远镜
所谓折射天文望远镜是以会聚远方物体的光而现出实象的透镜为物镜的望远镜它会使从远方来的光折射集中在焦点。
折射天文望远镜 又分为两种：
(1)伽利略型天文望远镜：
人类第一只天文望远镜,使用凹透镜当目镜,透过望远镜所看到的像与实际用眼睛直接看的一样是正立像,地表观物很方便但不能扩大视野,目前天文观测已不再使用此型设计。
(2)开普勒型天文望远镜：
使用凸透镜当目镜,现今所有的折射式望远镜皆为此型,成像上下左右巅倒,但这样对我们天体观测是没有影响的,因为目镜是凸透镜可以把两枚以上的透镜放在一起成一组而扩大视野,并且能改善像差除却色差。
2， 反射式天文望远镜：
反射天文望远镜不用物镜而用叫主镜的凹面的反射镜。另外有一面叫做次要镜的小镜将主镜所收集的光反射出镜筒外面,由次要镜反射出来的光像再用目镜放大来看,反射式最大的长处是由于主镜是镜子,光不需通过玻璃内,所以完全不会有色差,也不太会吸收紫外光或红光,因此非常适合分光等物理观测,虽无色差但有其它各类的像差。
目前最常见的两种反射式望远镜：
(1)牛顿式 (Newtonian)天文望远镜：
一六六八年由牛顿发明设计,由抛物面的主镜和平面次要镜所构成,以对着光轴45度的角度将平面次要镜装在从主镜反射过来的光的焦点的稍微前方(如上图)这种结构最为简单,影像反差较高,亦最多人选用,通常焦比在f4至f8之间。
(2)卡赛格林式或简称卡式 (Cassegrain)天文望远镜：
利用一块双曲面凸镜(Convex hyperboloid)作为副镜,在主竞焦点前将光线聚集,穿过主镜一个圆孔而聚焦在主镜之后。因为经过一次反射,所以镜筒可以缩短,但视场较窄,像散较牛顿式严重,同时有少许场曲(Curvature of field)。
3，折反射天文望远镜：
采反射和折射的长处之型式,基本上和反射一样,也有反射式天文望远镜的缺点,为了消除偏离光轴的视野的慧星像差使用着透镜,且主镜为球面镜,比反射型容易研磨.
折反射天文望远镜常见的是施密特卡式天文望远镜：
1930 年由施密特(Schmidt)发明用作天文摄影。主要是利用一球面凹镜作为主镜以消除彗形像差，同时利用一非球面透镜(Aspheric Iens)放于主镜前适当位置作为矫正镜Corrector)以矫正主镜的球面差。这样可以得出一个阔角(可达40一50度)的视场而没有一般反射镜常有的球面差与彗形像差，只有矫正镜做成的轻微色差而已。摄影用的施密特望远镜，焦比方面可以做到很小(通常在f1至f3间,最小可达″0.6)，因此很适宜于星野及星云摄影
三，关于天文望远镜的性能；
1．倍率
透过天文望远镜看地上的风景或月亮，物体好像变的好近了，同时，也可以看见月亮表面许许多多的坑洞， 这是因为望远镜有放大的功能。
望远镜的倍率是如何计算的呢?倍率是由物镜的焦距除以目镜的焦距。
目镜的焦距：在倍率的计算中，通常物镜的焦距是固定的， 而变换不同的目镜，就可以使用多种不同的倍率观测星星季节。放大倍率越大， 看到的范围就越小。
2．集光力
望远镜的另外一个重要的性能是集光力。集光力是表示望远镜收集光线的能力。聚光能力的大小，是由天文望远镜的口径大小来决定， 口俓越大，集光能力就越强， 可以看到更暗的星星。
3． 分辨率
分辨率是刚好能把两个点区分开的最短距离。望远镜的分辨率大小以极限分辨角来表征。分辨角越小，分辨率越好。根据物理光学理论，入瞳为D的理想光学系统的极限分辨角为φ=1.22λ/D，所以望远镜的入瞳直径（一般是物镜口径）越大，分辨力越好。除了考虑望远镜本身的极限分辨角外，还要注意人眼了极限分辨角（约1度）的限制，望远镜的角放大率要足够大，防止人眼限制了其分辨力。
4． 极限星等
星等越大，代表星星越暗， 一台天文望远镜能看到多暗的星星是有一定的限制，所以每台天文望远镜， 都有这大自然一台望远镜的极限星等。譬如说，一台望远镜只能看到13等的星星， 它就看不到15等的星星。
5．物镜
物镜直径越大，就能看到更暗的星等，小直径的物镜适合观测行星，对于不同的星体需采用不同口径的天文望远镜。
6 . 出瞳直径
望远镜的出瞳直径要与人眼的眼瞳匹配。人的眼瞳能在2mm至8mm的范围内变化，在晴朗的白天，人的眼瞳为2mm，出瞳直径D'=D/（Γ+1），其中Γ为视觉放大率，D为入瞳直径（物镜口径）。一味地提高放大率，出瞳直径减小，像面晃动明显，小过眼瞳时，视野反而会变暗。
四，使用天文望远镜的注意事项；
1．绝对不能直接用望远镜观看太阳，观看太阳必须通过投影法或有专门滤光措施，否则会烧坏视网膜，而且会对主镜造成一定损害。
2．不要把望远镜当做玩具，望远镜是精密光学仪器，要细心使用和维护
3．不要认为用望远镜什么都能看到，通过望远镜确实能观看到肉眼不能分辨的天体和天体上的细节，但观看效果越好，价格也越高，没有十全十美的望远镜，选择适合自己的最重要；
4．对于每一台望远镜，都有它合适的放大倍数。超过这个倍数并不能增强分辨能力，反而会使物体变得很暗，难以看清。60mm～80mm口径的望远镜，合适的放大倍数应小于100倍，200倍的放大倍率几乎什么都看不到。
5．如果无法在夜空中识别五个以上的星座，就不要着急使用望远镜，因为无法寻找可观测的星星，就只能看月亮；
6．天文望远镜通常也可以观看风景或动植物，可以很容易得到比双筒望远镜更高的放大倍率。不过使用倍率应在100倍以下，20-50倍最合适。
伽利略开拓了人类视野，发现了木卫，开创了新天问观；......此处省略3000字；所以现在要鼓励学生自己制造工具。
乍一想还真想不出来目前在硬件上有什么技术能单独地提升“对暗天体的观测”或“对细节的分辨”，而望远镜和巡天设计也都是足够大且有更多远比我聪明的人在研究的课题，不过既然问题这样问了，我就从用户体验的角度形而上地探讨一下。先说好这里我们主要考虑地基的光学望远镜，描述尽量为定性而非定量。在LSST和Euclid的时代，我们当然对暗天体的观测有一定要求。由于大气层的存在，某些比较暗的天体往往会被噪声淹没，这里我们的观测瓶颈主要是PSF和背景噪声，而改进的方法也很简单——增加观测时间。以LSST为例，目前的计划是除了整个南天球的一年深度的巡天，还会有额外的十年深度的观测，而根据模拟来看，十年深度的观测中背景噪声的水平比起一年的深度已经好看很多了，其误差在我们可接受的范围内。简单来说，如果我们想看到更暗的天体的话，我们一般只要增加该天区的观测时间就可以了，所以如果硬件上想要改进的话，口径变大一些算是最简单粗暴的办法了。而关于对细节的分辨这方面，现状可能要麻烦一些。举个栗子，在利用弱引力透镜测量暗物质的分布的过程中，我们需要对天体的形状有很精确的测定，一方面由于引力透镜引起的形变相对于天体本身的形状极其微小，故而需要更精确的形状测量的算法，另一方面不同天体会重叠在一起，而由于地基望远镜的分辨率本来就不如空间望远镜，我们往往会测量到相差甚远的形状。如下图所示，右边能分辨出来有两个星系的是哈勃的图像，而左边是同一天区在Subaru中的图像，两个天体会被识别成单个天体，测出来的椭圆率当然也不相同。这种情况在大范围天区中非常常见，考虑到我们对于星系形状测量的误差要求，这种现象确实是很头疼的。
