他發明了世界上最精妙的天文望遠鏡！
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建造近代超大望遠鏡巨匠們的八卦故事（連載二）
偉大的冒險（二）
文/Ted Rafferty
譯/馬明陽
譯校/王煒辰 解仁江
責任編輯：解仁江
讓我們繼續上篇的故事
3威爾遜山100英寸望遠鏡
60英寸望遠鏡還在磨製階段時，野心越來越大的海耳開始勸說鐵礦及石油開發商約翰·胡克出資購買100英寸反射望遠鏡的鏡坯材料。聖戈班公司再次使用紅酒瓶玻璃製作鏡坯。然而60英寸鏡片只有7.5英寸厚，1950磅重，但100英寸鏡片就有12英寸厚，9500磅重了。
威爾遜天文台遠景，外景顏值極高的天文台之一。
1907年，第一次嘗試失敗了，鏡坯在冷卻過程中就碎掉了。第二年再次製作的鏡坯熬過了冷卻步驟，但中間有好幾層氣泡，因為聖戈班不能一次澆注玻璃（工廠做了三次）。雖然鏡坯運到了帕薩迪納，但里奇和海耳都拒絕使用這個鏡坯。1908年初，里奇在法國停留了幾個月，致力於提升玻璃傾注工藝這一環節，但之後的三次嘗試也都失敗了。
回到帕薩迪納，海耳重新測試手裡的鏡坯，他覺得鏡坯應該還能用；氣泡在反射層的下面。然而里奇並不同意，但海耳並不接受了他的看法。1910年11月10日，里奇開始磨製100英寸的主鏡。
最著名的威爾遜100英寸望遠鏡。
在100英寸望遠鏡工作推進期間，里奇和海耳的關係日漸惡化。里奇想按照自己更新更好的設計製作望遠鏡主鏡；而海耳覺得沒測試過的設計風險太大。里奇直接越過海耳向贊助商胡克求助，這激怒了海耳。最終100英寸望遠鏡像60英寸一樣，主鏡以f/5焦比的拋物鏡做基礎，用不同的雙曲面副鏡提供更長的有效焦距。
海耳限制了里奇做望遠鏡赤道儀的設計工作。他允許里奇用60英寸望遠鏡拍攝照片，但給的望遠鏡使用時間卻越來越少。天文台的其它天文學家也不喜歡里奇在身邊；一個固執己見的傢具師和一群天文學家可不是什麼好組合。但是里奇的天文攝影技術廣受讚譽；沒有人能有他那樣的耐心與精力花四個小時甚至更多時間用肉眼導星拍攝。1919年10月，里奇完成100英寸望遠鏡光學部分不久，海耳就把他解僱了。
威爾遜60英寸和100望遠鏡的拍攝成果
獵戶座大星云：威爾遜山天文台里奇60英寸望遠鏡攝於1908年
Cynthia Hunt / Dan Kohne
這塊仙女座星系的攝影底板，是哈勃於1924年，使用威爾遜山天文台100英寸胡克望遠鏡拍攝的。
Cynthia Hunt / Dan Kohne
在這之前一個月，里奇寫道（給工程師和發明家湯普森）：海耳是「到達了不能被科學工作和榮譽滿足的地步；他要掌控巨大的權力，支配天文台內外的科學家的福利、能做的和不能做的、甚至職位——盡他的影響力所能觸及的地方。」
對一個人的今後的職業生涯來說，他可是個不太好的對手。
4第一台里奇-克雷蒂安（R-C）望遠鏡
亨利·克雷蒂安是法國尼斯天文台的成員，1910年作為一名訪問天文學家來到威爾遜山，和里奇一起負責深空攝影工作。他們遇到的相似問題就是短焦反射望遠鏡的光學畸變，主要是彗差，彗差使遠離視場中心的恆星變成彗星一樣的形狀，而非清晰銳利地聚焦成一點。使用卡塞格林式60英寸望遠鏡的不同雙曲面副鏡時，里奇發現其彗差小於牛頓反射模式下的彗差。隨后里奇讓克雷蒂安用數學定量計算了這種光學效應。
克雷蒂安發現了一個數學上的最佳組合。如果主鏡使用凹面雙曲面而不是標準的拋物鏡，副鏡使用中凸的雙曲面鏡，彗差就會消失，里奇-克雷蒂安的光學系統也就此誕生了，里奇想在100英寸望遠鏡上使用這一設計。
形成彗差的光學原理
1919年，里奇在與海耳尷尬地分道揚鑣後，在美國找不到建造望遠鏡的工作。1924年法國巴黎天文台提供給他一份工作：依照非常成功的威爾遜山60英寸望遠鏡建造一台使用赤道儀的反射望遠鏡。但此時里奇有更宏偉的計劃。根據他1919年的想法，他想建造一架固定的垂直對準的望遠鏡，有3到4個內置可替換的200到240英寸主鏡，以及一對差不多大小的平面鏡追蹤星空，把星光反射到望遠鏡筒里。里奇還提議主鏡鏡坯不能是一整片，而是多層薄鏡片粘在一起。法國方面沒有採納里奇的垂直望遠鏡建議，它耗資太大了。
之后里奇轉向了里奇-克雷蒂安光學系統。他想用最好的方式證明它的價值，就是完成那個之前在威爾遜山就開始製作但沒完成的20英寸里奇-克雷蒂安(R-C)望遠鏡。他把之前的主鏡製成小焦比f/2.5的雙曲面——這不是什麼輕而易舉的任務，但里奇是個很有耐心的完美主義者。最後再加上中凸的雙曲面副鏡，整個系統的焦比是f/6.25。
里奇去世後不到10年，天文學家終於意識到里奇-克雷蒂安光學設計的寬闊視場的能力。
里奇缺少資金製作望遠鏡的赤道儀，但他說服巴黎天文台寫了一份製作20英寸里奇-克雷蒂安望遠鏡的合同，決定為天文台望遠鏡磨製一套鏡片代替之前完成的那一套。
里奇-克雷蒂安望遠鏡光學原理
第二台20英寸的里奇-克雷蒂安(R-C)望遠鏡於1927年完成，焦比f/6.8。主鏡採用了一次技術革新：中間的洞讓光線穿過到後面，而不必使用第三次反射到望遠鏡側面。
里奇的資金能完成第二套光學組鏡片和望遠鏡筒，但不夠做赤道儀。克雷蒂安想辦法從另一座天文台借了一台赤道儀。1930年世界第一台里奇-克雷蒂安(R-C)望遠鏡在巴黎附近的一座滾動穹頂天文台對星空張開了眼睛。
望遠鏡的效果並不像里奇期望的那樣。照片底版需要做成曲面，才能匹配焦平面；他不得不研磨拋光每一片照相底片來校正形狀，親手覆蓋上照相乳膠。事實也證明望遠鏡的赤道儀也不適合長時間導星拍攝使用。那時的里奇66歲了，不可能像他在葉凱士和威爾遜山時那樣用肉眼熟練地導星拍攝了。
1930年里奇離開巴黎回到美國。他把幾乎報廢的20英寸望遠鏡運回邁阿密，希望用它讓這個城市的人對大型望遠鏡產生興趣。但計劃失敗了，20英寸望遠鏡都不曾在佛羅里達組裝過，就被送回了巴黎。
里奇後來經歷了怎樣的故事，他的望遠鏡們和他的設計又會有怎樣的結局呢？下期為大家講述偉大望遠鏡發明家裡奇和他最後的歸宿。
——END——
配樂 | 責任編輯：解仁江
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by Arun Kumar
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