世界上口径最大的天文望远镜
得天独厚的地理位置
在世界上许多地方，由于空气中的灰尘太多，不适合进行天文观测。所以，天文台一般都建在空气干净清新的水边，但是由于大气的抖动，也限制了望远镜的观测能力。倘若在空气稀薄海拔很高的山上，就可以避免这些不利条件。
在太平洋中部风光秀丽的夏威夷岛上，有一座海拔4200多米人迹罕至的莫纳克亚山。这里大气的清洁度很高，大部分时间里天气晴朗，许多世界一流的大望远镜都集中在这里。在它们之中，最显眼的就是美国加州理工大学建造的口径10米的凯克望远镜。目前，它是世界上口径最大的望远镜。
凯克望远镜有两台，分别建造于1991年和1996年，像足球那样的圆顶有11层楼高，凯克是以它的出资建造者来命名的。2001年才开始正式运行。由于它处在太平洋非常稳定的空气中，因此具有很高的分辨率，综合观测能力不在哈勃望远镜之下。
最大的口径
提起望远镜的观测能力，人们首先要问的是它的口径，因为口径越大的望远镜聚光能力越强。从第一架望远镜问世以后，这个家族在越大越好的口号下经历了四百多年的发展。当帕洛玛山上的5米望远镜出现以后，人们就认识到，望远镜的口径不能无限增长，大口径也会遇到一系列麻烦。
首先，增加口径，也就意味着增加它的厚度，重量也随之增大，镜片的重量将会引起自身的变形。为了使它能够跟踪天体的运行，还需要为它建造极为复杂而又灵活的支撑系统，它们往往重达上百吨，这将要克服一系列无法想象的困难。
大的镜面，也预示着镜片玻璃的浇铸工作十分复杂。这种大镜片在对着天空的时候，很难保障它的温度不发生变化，任何一点温度的变化，都会导致镜片的变形，从而导致望远镜观测精度的下降。
既然望远镜的口径不可能无限扩大，人们就开始寻找其他的办法来解决这个问题。最切实可行的办法就是用一些小镜片组合成一台大口径的望远镜。凯克望远镜最关键的改革就是采用了这种系统，它的主镜片由36块口径为1.8米的六角形小镜片组成，组合后的效果相当于一架口径10米的反射望远镜。这个庞大的系统采用计算机来控制它的支撑系统和轨道齿轮，这些轨道齿轮可以调整望远镜系统指向天空的精确方向。在这个运行过程中，36块镜片的相对位置必须保持一致。
由小镜片组合成大镜片，这种技术堪称望远镜的革命，凯克望远镜就是这种新思路的代表作品。
光学自适应系统
遥远的星光就象水中的波纹那样源源不断地向前迈进，当它进入地球的大气层后，由于大气的密度不一样，星光常常会发生抖动，这样到达望远镜镜面的光波是不完美的，畸变了的。当我们用肉眼看星星时，常常感到星星在眨眼就是这个原因。由于这种大气的扰动，星光的波长会发生某些不规则的变化，凯克望远镜有一套价值740万的光学自适应系统。可以克服这个问题。
被大气扰动的星光在进入望远镜前，被计算机精确的测出，这个信号经过处理后，可以通过调节镜片的压力，使星光的波形回复到正常，像没有大气扰动那样，这样可以大大提高望远镜的聚光效果。这种技术被称为光学自适应系统，新一代大型望远镜都配备了这种系统。如果没有光学自适应技术，仅仅提高望远镜的口径是毫无意义的。
任何望远镜，不管它的技术多么先进，都存在着一些降低图像质量的小误差，这主要是在镜片磨制过程中产生的，以及望远镜的支撑系统引起的重力变形。所以，除了光学自适应系统以外，凯克望远镜还配备了主动光学技术，它有许多促动器组成，可以自动调整优化镜片的形状。
电子摄像系统
美丽的星云照片常常使我们对宇宙充满了无限的好奇。但是，不要指望用这个最大的望远镜就可以看到那绚丽的宇宙深空图景。那些照片是大型望远镜经过几个小时的曝光才拍摄出来的，所以大型望远镜都需要有高精度的电子照相机。
这种电子照相机配备有被称为CCD的一种电荷耦合器，它由几万个微小的电子感受器组成，看起来像一个平板，可以对接收到的光子计数，尽管如此，来自星星的光芒还是十分微弱的，倘若用一架照相机把它们拍摄下来的话，还是不够清晰，因为这张照片上的光子太少了。倘若把照相机长时间曝光，就可以收集更多的光子，这样拍出来的照片就清晰多了。我们所看到的天体照片，都是望远镜上的照相机经过长达几个小时的曝光才拍摄成功的。 高精度的天体摄像设施对提高观测宇宙深空的能力起到了极
大地作用。
光学红外两用
来自遥远星体的信息不仅有光学意义上的可见光，还有其它波段的电磁波。对于凯克来说，它不仅可以接受可见光，还可以接受红外光。红外光受大气的扰动较小，因此可以很容易地获得更清晰的图像。对于那些遥远深空中的星系来说，它们的可见光往往被星际尘埃吸收，而红外光却可以穿透尘埃，到达我们的视野。这就好比凯克望远镜拥有另一支观察宇宙的眼睛。
行星围绕着恒星运转，但是行星也对恒星施加着引力影响，它可以使恒星发生周期性的摆动，当恒星向着观测者运动时，它的光谱波长缩短，向蓝端移动，称为蓝移，当恒星背离我们而去时，它的波长变长，向红端移动，称为红移。凯克的射谱仪，可以很容易地检验到恒星的这些特性。由此也就可以判断出恒星是否拥有行星。
凯克的这个射谱仪是世界上最大的射谱仪，它把拍摄的星光按照波长展开，就是恒星的光谱。通过对这些光谱的研究，人们不仅可以很容易地判断天体的运行速度和方向，还可以得知许多其它来自星光的秘密，包括天体的化学元素组成和温度。
遥远的星系普遍存在着红移现象，凯克的射谱仪可以告诉我们它们的数值，通过对星系红移的研究，也有利于研究宇宙的结构。将来，凯克还会具有一套仪器，可以使它同时对100个目标的光谱进行测定。这种光学红外两用的能力，将使凯克望远镜成为人们搜寻太阳系以外行星的有力武器。
凯克望远镜的干涉技术
在同一个地点，两架凯克望远镜相距85米。这种组合成阵列的技术在射电望远镜中早已成功使用，它们具有更高的接受能力和分辨能力。当两架凯克望远镜同时对准观测一个天体的时候，它们收集的光束经过一条地下通道合成一束光，进入一架照相机，通过相位补偿，产生干涉图形，从而使它们成为一台干涉仪。这个干涉仪的分辨率由两架望远镜的距离决定，两架凯克望远镜的距离是85米，所以，它们组成的干涉仪的分辨率相当于口径85米的望远镜。这一下子使望远镜的观测本领提高了几十倍。
凯克望远镜的意义
深邃星空中的点点繁星，使人们对它充满无限的好奇，可以毫不过分地说，天文学的发展史，其实就是一部望远镜的发展史。作为地基望远镜，凯克打破了5米海尔望远镜维持40年的霸主地位，它是新一代望远镜的杰出代表。可以预计的是，凯克的地位不久就会被打破，但它所采用的那些技术方法将会被继承下来。
用小镜片组成大镜片，凯克是一个最成功的代表，其它一些大型望远镜也是在这种思路的指引下建造的。同时，将许多个同型号望远镜组成阵列，也正在成为一种趋势。建在智利的甚大望远镜就是由四架口径为8.2米的望远镜组成阵列，达到组成干涉仪的目的，麦哲伦望远镜也是采用这种技术。
作为哈勃望远镜的继承人，未来的空间望远镜也会吸收凯克的建造经验，它们由运行在轨道上的多台望远镜组成阵列，形成威力无比的空间干涉仪。未来将是光学，红外两用望远镜称霸的时代，它们会采用一系列光学以外的高新技术。而这一切，都得益于凯克的建造经验。（国家航天局网特约撰稿/北辰）
本文编辑：李迁