威廉・赫歇爾望遠鏡（William Herschel Telescope，WHT）是一架口徑 4.20 米（165 英寸）的光學 / 近紅外線反射望遠鏡，座落在西班牙加那利群島的拉帕爾馬島的穆查丘斯羅克天文台。這架望遠鏡已威廉・赫歇爾的名字命名，是牛頓望遠鏡群組的一部分。它的經費來自聯合王國、荷蘭和西班牙的研究理事會。

在 1987 年興建之初，WHT 是世界第三大的單鏡片望遠鏡 。目前，它是歐洲第二大的望遠鏡，並且是格拉・帕森斯（Grubb Parsons）在其 150 年的歷史中，建造的最後一架望遠鏡。

WHT 配備有種類繁多的儀器以在可見光和近紅外的波段下運作，專業天文學家利用它從事廣泛的研究。天文學家使用這架望遠鏡發現銀河系中心超大質量黑洞的第一個證據（人馬座 A\*），並且對伽瑪射線暴進行了第一次的可見光觀測。



歷史

WHT 的構想開始於 1960 年代末期，當時 3.9 米（150 英寸）的英澳望遠鏡才剛開始設計。英國的天文社群認為北半球也須要有相同威力的望遠鏡。尤其是，卓瑞爾和馬拉德天文台都在英國，迫切需要有光學望遠鏡進行無線電巡天有趣來源的後續觀測。

AAT 在 1974 年全部完成，在這個時間點，英國的科學和工程研究理事會開始規劃位於北半球的三組望遠鏡（現在稱為以撒・牛頓集團望遠鏡，Isaac Newton Group of Telescopes ，ING）。這些望遠鏡是 1.0 米（39 英寸） （現在成為 雅各斯卡普坦望遠鏡）、2.5 米（98 英寸）的以撒・牛頓望遠鏡，它現在座落在赫斯特蒙蘇城堡，和一架 4 米等級的望遠鏡，而最初的規劃是 4.5 米（180 英寸）。新的位置選擇在在加那利群島的拉帕爾馬島上，海拔高度 2,344 米（7,690 英尺），也就是現在的穆查丘斯羅克天文台。這個專案由格林尼治皇家天文台（RGO）主導，並且負責望遠鏡的經營與管理，直到 1998 年天文台關閉，才將控制權轉移給獨立的 ING。

在 1979 年，4m 鏡因為預算膨脹而瀕臨做廢。組成了一個被稱為虎隊小組的評審委員會以降低成本，重新設計使價格標的成本下降 45%。1979 年 £18M 降至 £10M，等同於 1984 年從 25M 降至 15M，節約主要來自減縮望遠鏡的焦長 －允許使用較小的圓頂－ 和將非必要的功能移出圓頂，轉向一種簡單（因而更加便宜）的矩形附件。在同一年，以撒・牛頓望遠鏡已經遷移至穆查丘斯羅克天文台，成為第一架以撒・牛頓集團望遠鏡。在 1981 年，荷蘭科學研究組織（Netherlands Organization for Scientific Research，NWO）買了這個專案 20% 的股份，使 WHT 成為勢在必行。那一年正是威廉・赫歇爾發現天王星的 200 週年，因此決定將望遠鏡命名為威廉赫・歇爾望遠鏡以示尊榮。

望遠鏡由格拉・帕森斯公司製造，是這家公司 150 年歷史中製造的最後一架望遠鏡。製作工作於 1983 年在 Newcastle-upon-Tyne 開始，於 1985 年運到拉帕爾馬（其他兩架以撒牛頓集團的望遠鏡於 1984 年開始運作）。WHT 在 1987 年 6 月 1 日開光，當時它是世界第三大的光學望遠鏡。望遠鏡的總成本，包括圓頂和當初套件中所有的儀器，是 1,500 萬英鎊（在 1984 年相當於 2015 年的 4,200 萬英鎊）；仍在考慮一次通貨膨脹的預算範圍內。



設計

光學

這架望遠鏡的主鏡是直徑 4.20 米（165 英寸）、f/2.5 的歐文斯 - 伊利諾斯微晶陶瓷玻璃（Cervit），一種零膨脹的玻璃 - 陶瓷，由格拉・帕森斯公司磨製。鏡胚是 1969 年為製造 AAT、CFHT 和布蘭科望遠鏡而鑄造的四片之一，十年後被 WHT 購買。主鏡是固體的，並且沒有變薄，所以沒有主動光學的需求，然而它的重量高達 16.5 公噸（16.2 長噸）。一套 60 個氣壓缸作為支撐主鏡的鏡像支援細胞 ，即使在最極端的位置（以望遠鏡指向地平線，所以鏡子是垂直的），鏡面形狀的改變也只有 50 奈米（2.0×10−6 英寸），在正常操作過程中的變形會更小許多。

在最常見的配置中，次鏡是直徑 1.00 米（39 英寸） 微晶玻璃（德國製的 Zerodur）的里奇 - 克萊琴雙曲面鏡，形成 f/11、視野 15 弧分的卡塞格林系統。額外的平面折疊鏡允許使用兩側的任何一個內氏平台，或卡塞格林折疊站，每個的視野都是 5 弧分。這架望遠鏡有時會使用廣視野的主焦點結構，在這種情況下，次鏡會被移除，取而代之的是三元件的場校正透鏡，提供 f/2.8、有效視野等同 60 弧分（40 弧分無暈影）的視野。當在夜間觀測時，卡塞格林和內氏焦點的轉換只需要幾秒鐘的時間；但是主焦點和次鏡的切換是件大事，必須在白天進行（這兩者需要架台的進退），大約需要 30 分鐘的時間。

有計畫在未來加入庫德焦點，以提供另一架望遠鏡作為光學干涉儀，但這永遠不可能完成。一個切割 f/35 次鏡用於紅外線觀測的計畫，也因為重新設計以節約成本的考量，而永遠不會實現。

架台

光學系統的重量是 79,513 公斤（78.257 long ton），安放在經緯儀的架台上，需要移動的總重量（加上儀器）是 186,250 公斤（183.31 long ton）。1970 年代的 BTA-6 和 MMT 展現出可以經由經緯儀取代赤道儀的設計，可以大幅降低重量和成本的比例。然而，經緯儀的設計需要電腦持續的控制，對每個焦點的場轉動進行補償，結果是驅動馬達不能維持恆星運動，而在天頂有 0.2 度徑度量的死角（盲點）（驅動器在每個軸的最大速度是每秒一度）。架台的平衡做的非常平順，在驅動馬達被啟動之前，只要用手就可以移動 160 長噸（160,000 公斤）的組合。當導星的回饋線路被啟動時，架台的絕對指向精度達到 0.03 角秒 。

圓頂

這架望遠鏡座落在由布里坦鋼鐵 承製的洋蔥形 21 米（69 英尺）鋼結構穹頂內。望遠鏡的架台座落在混凝土閘墩的旋轉中心，距離地面上升湍流 13.4 米（44 英尺）高的邊界層之上，以提供望遠鏡較佳的視寧度。幾個上下寬達 6 米的風盲快門是傳統控制熱的換氣扇，還有能力 35 - 公噸（34 - 長噸）的起重機（用於移動主鏡以便進行再鍍鋁）都已納入。快門的大小和形狀允許觀測在地平線上 12° 的目標，這對應於 4.8 的氣團。安裝在三層樓高的圓柱建築物頂端的圓頂，移動的總重量是 320 公噸（310 長噸）。為了減低風應力和在惡劣的冰雪天氣下可以支撐它本身的重量，圓頂和望遠鏡在靜止時，是分別安裝在各自獨立的地基上（向下 20 公尺（66 英尺），座落在火山玄武岩），以防止圓頂旋轉和風應力的振動對建築物和望遠鏡指向性的影響。

圓頂附有三層樓的舉行建築，容納望遠鏡控制室、電腦室、廚房等，圓頂內幾乎不需要有人在內，這意味著環寧能保持得非常穩定。這樣的結果是 WHT 可以獲得完美的穹頂寧度 。這棟建築物還設有一個 CCD 實驗室和再鍍鋁設備。因為 WHT 是穆查丘斯羅克天文台最大的單鏡片，所以它的鍍鋁工廠的真空容器大到足以容納這座高山上任何其他望遠鏡。其結果是，所有其它的望遠鏡都使用 WHT 的工廠為他們的鏡片重新鍍鋁（除了自己有工廠的加那利大型望遠鏡。）。



操作

這架望遠鏡的架台是經緯儀，鏡片的解析力在理論上可以達到 0.2 角秒以下，但是拉帕馬當地的視寧度通常只有 1 角秒。

威廉・赫歇耳望遠鏡為一架競爭型的研究望遠鏡，接受一般望遠鏡多三倍的工作量。著名的發現包括在銀河系中心膨脹氣體的炙熱氣泡、暗示超大質量黑洞的存在、第一個觀測到伽瑪射線暴的可見光源；最近的則是發現沃爾夫 - 拉葉星有著已知最快速的恆星風。



相關條目


* 大光學反射鏡列表



註解



參考資料



外部連結


* WHT 的首頁（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* WHT 的影像 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* Merrifield, Michael; Dhillon, Vik; Balcells, Marc; Mendez, Javier. William Herschel Telescope. Deep Space Videos. Brady Haran. [2015-03-31]. （原始內容存檔於 2020-07-02）.