อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่โฟกัสแสงให้ไปรวมกันที่จุดจุดเดียวนั้นต้องมีผิวหน้าที่เรียบพอ เพราะความขรุขระแม้เพียงเล็กน้อยอาจทำให้แสงที่กำลังจะมารวมกันหักล้างกันไปบางส่วน หรือทำให้ภาพเบลอได้ โดยความขรุขระที่เกิดขึ้นต้องน้อยกว่า 1/10 ของ ความยาวคลื่นที่ต้องการวัด ตัวอย่างเช่น ผิวหน้าจานกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ใช้โฟกัสคลื่นวิทยุความยาวคลื่น 10 ซม. นั้นต้องไม่ขรุขระเกินระดับ 1 ซม. ดังนั้น จานรับสัญญาณวิทยุจึงสามารถใช้เหล็กหลายๆ แผ่นมาเชื่อมต่อกันเป็นจานได้
ส่วนผิวจานกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงนั้นต้องเรียบกว่าความยาวคลื่นแสง (ระดับนาโนเมตร) จึงจะทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ โดยทั่วๆ มักใช้แก้วมาทำให้ผิวหน้าโค้งและเรียบ จากนั้นเคลือบด้วยสารที่มีความมันเงา สะท้อนแสงได้ดีจากนั้นจึงทำการขัด หนึ่งในเทคโนโลยีระดับสูงที่ใช้ในการขัดกล้องโทรทรรศน์คือการขัดให้เรียบด้วยการยิงลำไอออน (Ion Beam Figuring)
การโฟกัสคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าแสงมากๆ อย่างรังสีเอ็กซ์นั้นจะใช้อุปกรณ์โฟกัสที่มีลักษณะแตกต่างออกไป
รังสีเอ็กซ์นั้นมีความยาวคลื่นสั้นมากในระดับอะตอม หากใช้กระจกหลักแบบที่ใช้ในกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงมาโฟกัสรังสีเอ็กซ์จะทำให้รังสีเอ็กซ์กระเจิงไปคนละทิศทางและถูกกระจกดูดกลืนไปบางส่วน
วิศวกรจึงใช้ธรรมชาติอย่างหนึ่งของของรังสีเอ็กซ์ให้เป็นประโยชน์นั่นคือรังสีเอ็กซ์จะสะท้อนกับกระจกที่มุมค่าน้อยๆ
(ดูภาพที่ 1)
ดังนั้น หากนำกระจกมาเรียงกันโดย ปรับมุมค่อยๆ ให้มันสะท้อนแคบเข้ามาเรื่อยๆ สุดท้ายรังสีเอ็กซ์จะถูกโฟกัสได้
(ดูภาพที่ 2)
ในภาพข้างบนนี้เป็นรังสีเอ็กซ์ที่เดินทางเข้ามาเพียงเส้นเดียวเท่านั้น นักฟิสิกส์จึงใช้การนำกระจกคล้ายทรงกระบอกเรียงกันจนมีลักษณะเหมือนวงแหวนหลายๆ ชั้น เพื่อโฟกัสรังสีเอ็กซ์ที่เข้ามาทั้งลำ
(ดูภาพที่ 3)
ความท้าทายในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์
เนื่องจากโลกของเราหมุนรอบตัวเอง วัตถุท้องฟ้าต่างๆ ที่กล้องโทรทรรศน์ถ่ายจึงเคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าส่งผลให้กล้องโทรทรรศน์ต้องหมุนตาม ความยากประการสำคัญของของการสร้างกล้องโทรทรรศน์คือ การพยายามทำให้กระจกที่เป็นส่วนโฟกัสแสงไม่เปลี่ยนแปลงรูปทรงในขณะที่กำลังมีการใช้งาน อีกทั้งยังต้องให้วัตถุที่สนใจอยู่ในตำแหน่งเดิมในมุมมองของกล้องโทรทรรศน์เสมอ
ความท้าทายสำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ การพยายามสร้างกระจกให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ
ในช่วงปี ค.ศ.1948 กระจกเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เมตรถูกสร้างขึ้นที่หอดูดาวปาโลมาร์ (Palomar Observatory) แคลิฟอร์เนีย กระจกดังกล่าวหนักถึง 15 ตัน ทั้งกล้องโทรทรรศน์หนัก 500 ตัน การสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่กว่านี้เป็นเรื่องยากมากเพราะน้ำหนักของกระจกและส่วนที่คอยรองรับน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นมหาศาล
อาทิตย์หน้ามาดูกันครับว่านักดาราศาสตร์และวิศวกรจะใช้เทคนิคในการเพิ่มขนาดของกล้องโทรทรรศน์
โปรดติดตาม
