科学独一的目的是减轻人类生存的魔难，科学家应为大多数人着想。 —— 伽利略
天文台大多数都建在视野坦荡、远离城市光污染的高山上，我们也经常会看到天文台的圆顶被夜空环绕的照片，每一个天文台的圆顶里面都有一架千里镜正对着天空，天文千里镜是一个天文台最首要的设备之一，它壮大的聚光能力，能够填补我们肉眼的不足，匡助我们窥探宇宙的阴郁深处。然则我们经常能看到下图中的景遇，天文台在向宇宙发射激光，这是用来干嘛的？传输能量？定位？打小怪兽？今天就聊下这个问题，这一束激光代表着我们人类最进步的光学手艺！
哈勃和胡克千里镜
不管你手里有没有一台千里镜，或之前有没有认识过！我相信你都据说过千里镜“口径”这个词汇。的确！在天文学中，千里镜的口径很主要：若是千里镜的直径增加一倍，那么它的聚光能力就会增加四倍。不外，尺寸也并不是一切。
在一个世纪前，埃德温·哈勃(Edwin Hubble)在威尔逊山(Mt. Wilson)上使用了有名的胡克(Hooker)千里镜，它的口径达到了100英寸（2.5米），而且拥有最新的摄影手艺，是其时世界上最壮大的千里镜！行使胡克千里镜，哈勃拍摄了下图中照片，在照片中，哈勃发现仙女座星系远在我们的银河系之外，是宇宙中一个自力的星星岛，这是人们才知道本来宇宙不光仅是我们本身的银河系！
当然哈勃还使用胡克千里镜发现了宇宙正在扩张！打破了人们心中谁人稳恒态的宇宙模型，为大爆炸理论奠基了观测依据！
千里镜：口径并不是一切
胡克千里镜的口径在其时已经很大了，看起来就像《普罗米修斯》里外星大炮一般！一个世纪后，最大的光学千里镜的直径也只有一个世纪前胡克千里镜的四倍，并且在全世界的局限内大口径千里镜的数量也是屈指可数。
包罗我们这一代最伟大的哈勃太空千里镜，比胡克千里镜的口径还要小一点！然则，哈勃千里镜视察一个比仙女座还要远100倍的星系时，它能看到更多的星系细节，甚至能可以差别出个中的单个恒星。
小口径的哈勃千里镜为何有如斯高的差别率，原因有两个：首先，比拟于一个世纪前，人们在光学系统已经取得了伟大的提高。
拍照底片已被电荷耦合器件(CCDs)所庖代，模拟设备已被数字设备所庖代，收集到的光能够一份一份的去计数。总之今天的业余喜爱者所拥有的设备都比一个世纪前的专业人士所拥有的设备好的多，这就是科技的提高！第二个原因就是，哈勃千里镜的位置：它在太空中！
对于天文学来说，去太空视察宇宙具有伟大的优势。我们小时候都知道星星会刺眼睛，在地球上，区分行星和恒星最简洁的方式就是视察它是否闪烁。若是不闪烁，就是一颗行星，若是闪烁就是一颗恒星！因为行星离我们很近，表观尺寸很大，所以不会受到大气的影响！
一起头关于星星为何会闪烁其实人们也计较了良久，有理论说是太阳系边缘的奥尔特云造成的，当然也有人说只是大气造成的！这个问题其实没啥好计较的，去太空看看就知道了，所以当人们第一次进入太空时，这个问题就有了却论。
因为地球的大气是一个湍流的实体，从任何角度看，气体在分层中快速的上升和下降。无论是人类的眼睛照样千里镜，都邑受到大气的影响使星光发生扭曲。
天文台为何要发射激光
我们总不克把千里镜都发射到太空吧，所以地面的天文台都邑配备自适应光学系统向夜空发射黄橙色激光，来抵消大气的发抖对成像带来的影响。
天文台使用的激光行使了大气的一种特别性质：在地球的大气中某些元素在特定的高度会与其他元素星散。在大气中一种非常罕有的元素是钠，它正好集中在100公里以上，一层薄薄的空气中。
天文台向空中发射一束钠激光，激光会激发在特定高度钠原子，从而发生一种人造光源，称为激光导航星。
激光导航星也被称为人造恒星，它发出的光会穿过100公里的大气层回到千里镜，并被湍流大气扭曲，那么宇宙中其他恒星的光也会经由同样的路径达到千里镜。
独一分歧的是，导航星是我们本身造的，我们很认识它的真实式样，例如：导航星特定的位置、特定的波长以及它是一个单点光源。所以导航星就给我们供应了一个真实影像和被大气扭曲后的影像之间的参考！
是以我们凭据导航星就能够调整千里镜镜片的外形，让导航星恢复到准确的位置和外形，如许就消弭了大气湍流的影响。大略的过程如下图所示：
较量机检测来自导航星的入射光，而且络续的改变镜片的外形，使千里镜可以最大限度的获得一张消弭大气所有负面影响的图像。整个装配是自适应光学范畴中最进步的手艺，也是自千里镜发现以来地面天文学中最具革命性的提高。自适应光学手艺是1953年由海尔天文台的胡瑞斯·拜勃库克（Horace Babcock）提出的，直到1991年5月，美国军方将自适应光学的研究资料解密，较量机和光学手艺也充沛蓬勃，自适应光学手艺才得以普遍应用。总结：地面天文台的自适应光学手艺，能够和哈勃太空千里镜相媲美
下图是使用最进步的自适应光手艺，获得了照片，看起来比太空的哈勃千里镜还要清楚、差别率还要高!
小方框是天空中的统一区域，下图左边是哈勃的数据，右边是双子天文台（采用新的自适应光学手艺）的数据。
上图是NGC288球状星团内部的情景，今朝看来凯克、双子和利克天文台自适应光学系统的示意与哈勃千里镜相当！并且地面的天文台可以以空前未有的差别率视察猎户座星云的内部。下图：
所以，当你下次看到天文台（或是一张图片）向宇宙发射激光时，这可不是我们在与外星人斗争，冲击一个遥远的文明，或许把能量发送到一个遥远的处所，这是我们人类今朝最进步的光学手艺！
固然我们能够把千里镜送到太空，然则我们也需要在不脱离地球的情形下，用最好的手艺，尽最大的能力，获得一个太空天文台所具有的差别率，究竟这个破费小，维护起来也轻易！
这就是为什么天文台要向天空发射激光，这不是在打小怪兽！
