凌晨两点，你把眼睛贴上目镜，月亮边缘的环形山像被刀口削过。可你低头一看：镜筒前端没有玻璃，只有一个黑洞洞的开口。没有镜片，光凭什么还能成像？这就是反射望远镜最容易让人愣住的地方。
镜筒前端，为什么是空的？
常见的牛顿式反射望远镜，光从敞开的镜筒前端进入，一路走到筒底，撞上一面凹面主镜；主镜把光折向筒口附近的一块小斜镜，斜镜再把光送进侧面的目镜。你看到的月亮，其实先在镜面上拐了两个弯。镜筒前端那个“缺口”不是坏了，而是光的入口。
一句话：用镜子接光，再把光送到眼睛
反射望远镜是用凹面镜收集远处光线、再把光汇聚到焦点成像的望远镜。凹面镜就是向内弯曲的镜子，能把大致平行的星光折向一个点。你可以把一把伞倒过来接雨：雨水顺着伞面滑向伞柄；凹面镜也把从远处来的光一点点“收”到焦点。区别是伞收的是水，镜子收的是光。
口径大一圈，集光面积大很多
望远镜的口径（主镜的有效直径）决定它能接住多少光。口径150毫米的反射望远镜，集光面积约是人眼暗处瞳孔（约7毫米）的460倍。换句话说，同一片夜空，它替你多开了几百双“眼睛”。这也是为什么专业天文台的大望远镜多是反射式：镜面可以做得很大，而支撑一大块镜面比支撑一大块无瑕疵透镜容易得多。观测证实，反射式设计让大口径成为可能；理论预言，口径越大，越能收集暗弱天体发出的光。
牛顿的那块小斜镜
17世纪，牛顿用凹面主镜加一块小斜镜做出可用的反射望远镜，绕开了透镜的色差（不同颜色的光聚焦位置不同，导致边缘出现彩边）。今天你买到的入门反射镜，多半仍沿用这套思路。它便宜、口径容易做大，但小斜镜会挡住一部分入射光，降低一点对比度；镜面镀铝层也会老化，若常年在潮湿环境使用，几年后可能需要重新镀膜。光轴（主镜、斜镜和目镜的中心线）还可能被碰歪，需要重新校准。
它在阳台能给你什么
一台150毫米反射望远镜，在天气通透、避开路灯直射时，看月球环形山、木星的四颗大卫星、土星环都不难。想看星系，就得去更暗的地方：城市天空把暗弱天体“洗掉”，再大的口径也难救。至于暗物质究竟是什么，目前尚无定论；反射望远镜只是把星系旋转、引力透镜这些证据摆到我们面前。观测证实，它能让我们看见更暗的天体；理论预言，更大口径会带来更深视野；而暗物质的本质，仍属于假说推测与持续检验的领域。
回到那个黑洞洞的开口
所以，镜筒前端的开口不是缺口，而是入口。光先撞上镜面，拐一个弯，再进入你的眼睛。下一次你把眼睛贴上目镜时，会不会想起：我们看见的星光，其实先在金属镜面上走了一段弯路？
延伸阅读
- 《夜观星空：天文观测实践指南》，特伦斯·迪金森著，适合入门者按图找星。
- 纪录片《哈勃望远镜》（Hubble，2010），展示轨道望远镜的维护与拍摄。
- 中国科学院国家天文台官网（nao.cas.cn），可查公开观测科普与天文资讯。