我們有沒有可能建造一個數千米口徑的空間望遠鏡？

01-06

我們是不是可以考慮往這個思路發展？
有什麼難以解決的困難么？
根據瑞利判據，作簡單估算，口徑在20km則可以在可見光範圍對比鄰星的行星形成有質量的整體成像。

雖然這個望遠鏡價格少說也是千億美元量級，不過倒是和搞大加速器不相上下。要知道這個口徑不出意外能解決目前的很多疑難問題了。
全球幾個大國合作一下，一起攢個幾年，錢的問題還是可以解決的嘛。
更新：默認這個望遠鏡是在太空運行的。

我想這個問題暫且沒必要考慮錢的問題。反正現在沒可能造，先愉快的考慮技術問題就好了。

如果為實現千米級別口徑的解析度，搞個干涉陣便是。

目前最大的光學干涉陣是VLT，基線長度在100-200米。不過畢竟放在地上，穩。在空間，子鏡之間相隔數千米且都在持續的運動中，保持準確的定位精度是一大挑戰。

在光學波段，按波長500nm算，子鏡的位置精度應該在1/20波長也就是25nm。

我們知道歐洲準備搞eLISA，中國準備搞天琴（或太極）這些引力波探測項目。以eLISA為例，它的臂長是1百萬公里，號稱測引力波的靈敏度可以到10^-20，也就是定位精度可以做到10^-11m，這個精度已經比我們做空間光學干涉要實現的精度還要高了。

所以我想等到空間引力波探測器的技術成熟之後，長基線空間光學干涉儀的主要障礙應該也就掃除了。如果我們能繼續發現更多高價值的地外行星目標，還是頗有可能在本世紀內攢夠發射一個極高解析度的光學設備的動機的。

對了有一點需要考慮的：激光干涉引力波天文台只要test mass之間的距離定準就可以，而test mass是可以做到比較小的。如果要是造望遠鏡的話，整個鏡面我們期待應該至少是幾米這個量級，這個量級下要保證鏡面的每一個部分全都有這麼高的位置精度，挑戰還是蠻大的。航天器的熱控我不大懂，但直覺上是一個很困難的事情，尤其是對在太空這樣極端熱控環境中的這麼大的設備。

射電方面不說了。

光學方面，@劉博洋答案的思路是目前看來最靠譜的思路了。其實1989年前後，美國組織評估HST的未來時，就是兩個項目之間的PK，一個是後來得到立項的JWST，另一個就是SIM，空間光干涉成像望遠鏡。

SIM這個項目，說來也是命途多舛，一開始是雄心勃勃的干涉合成口徑成像，後來縮水成SIMLite再度尋求立項未果，再後來縮水成了只作天體測量而不成像的NEAT，尋求到歐洲立項，仍然沒成。目前繼續縮水成了STEP，被科學院先導二期論證了一輪，目前還活著。當然，這裡我都是說這個原理，並不是說是同一幫人到處轉悠。

包括天琴、LISA在內，我們目前考慮的空間光學干涉陣的項目，功夫都花在了基線控制上了。基線控制類似顯微鏡的准焦螺旋，也是有粗細之分的。

最粗的一層，是編隊飛行技術要解決的，精度可到厘米級。

接下來，是載荷級別的距離控制。目前的思路是套用地面大尺寸光學望遠鏡拼接鏡面的思路，通過主動光學的手段來實現。

再後面，是研究的方向和前沿，是通過光電集成操控的手段，調製電磁波的相位。

當然，從編隊飛行開始，上述所有控制的基礎都是距離測量。先要測准了，才能控制准。

所以呢，數千米乃至數千千米等效口徑的望遠鏡，是可能的，也是正在做為背景之背景而考慮、研究的。

單口徑可能不現實，不過如果做干涉測量或者合成孔徑還是可以做得很大的，尤其是干涉測量，基線長度沒有上限，幾萬、幾十萬公里都是可行的。

綜合和補充下 @劉博洋和 @浪客的答案

用薄膜鏡做干涉陣確實是最可能的方案，成本和口徑的關係可以達到比平方量級低很多，而薄膜的製造和發射成本相比傳統技術是很低的。DARPA的MOIRE衛星（這是個同步軌道光學偵查衛星，可以看作是望遠鏡看地球）口徑20m，預計成本是$500M per copy，十分物美價廉，就算是吹牛之後的結果也可以看出這東西的確是低成本。

MOIRE的wiki：Optical membrane

當然MOIRE是衍射鏡，可用波段很窄，可能不太適合天文觀測。薄膜反射鏡的技術比衍射鏡更不成熟，目前還只是實驗室水平，用起來的成本可能也高一些，但應該也不會高太多。

其實單從成本講，不用干涉陣直接拿薄膜拼出一個口徑幾千米的大鏡子也並不是完全不可能，但這麼大的結構熱管理是難題，所以還是干涉陣比較靠譜。基於射頻偵查衛星上的經驗，幾十米尺度的結構的展開和控制已經比較成熟，熱管理的進展也在可預期範圍之內。

射電望遠鏡的陣列的口徑可以達到幾十公里，比你說的要大多了。

光學望遠鏡沒那麼大的，撐死了就幾米的口徑。

難度嘛，肯定會有不少的。

例如說這個尺寸的鏡子重量肯定不小，怎麼移動？

而且由於自重很大，估計鏡面在不同角度時，因為自重而導致的形變也不可忽略。

還有，幾十平方公里的空間內，溫差導致的熱脹冷縮變化也可能比較明顯。

對了，造一間那麼大的房子，還要中間沒有支撐柱，估計也不簡單。

現在射電波段剛剛開始實現等效面積為1平方千米的望遠鏡陣Square Kilometre Array，費用2billion$，

和SKA大概同時的空間光學望遠鏡James Webb Space Telescope，口徑是6.5米，費用大概10billion$，

對於地面光學望遠鏡成本有一個定律：成本和口徑4次方成正比。現在是空間望遠鏡可能不一樣，但大概也是3~4，算算成本有多少，這樣估算成本是很可怕的，

綜上，你要建一個和SKA面積一樣大的光學望遠鏡，還想扔太空上去。。。在不遠的將來是不太可能的。

找一顆直徑大約一公里的彗星核，通過激光技術打造成球型。然後在一半球面鍍上金屬。另一半作幾個加強結構並固定一個類似Arecibo上的球面改正鏡。最後加熱把彗核融化掉。內表面就成了一個粗糙的牛頓反射鏡。在加上納米技術精心雕琢球殼內表面，也許就能夠當作新的公里級太空望遠鏡使用。

當然我們也可以考慮公里或者十公里左右的小行星。但是小行星表面處理完之後如何把內部物質排除掉比較困難。

考慮到這個望遠鏡的直徑遠長於其他一眾10米級。因此取名「長者」望遠鏡～

首先，我多句嘴，你想要看多清晰的行星圖像，需要20千米口徑的望遠鏡？

當然啦，理論上來說，多大的光學望遠鏡我們都能造，只不過成本嗎！就呵呵了。

一般來說光學望遠鏡的成本和口徑D^2.6成正比；所以估計一下吧！1米級望遠鏡耗費在百萬人民幣級別，那麼100米就是幾百億乃至千億～～～

然而，實際情況並沒有那麼誇張，拼接鏡片技術的使用大大降低了成本。

不過你這也太超前了，千米級別的望遠鏡，還是空間滴？先放張圖瞅瞅吧！

圖1. 光學望遠鏡的集光面積是時間的函數

從圖1能夠看出來，lg（光學望遠鏡的集光面積）和時間呈線性關係，那麼到2100年我們才能達到100米級別。

這還只是地基啊！空間望遠鏡呢？除望遠鏡本身製造費用外，還要再加上發射費用。你看，美帝那麼有錢，又聯合歐空間等單位搞的國際合作項目—即將升空的詹姆斯韋伯，口徑不也沒超過10米～～～

圖2. 詹姆斯韋伯空間望遠鏡

所以，你的想法很好，我們當然希望望遠鏡越大越好！然而，對此天文學家和工程師們表示「臣妾做不到啊！」

嗯ヽ(○^?^)??暫且說到這，信號不太好……

以往用玻璃鏡片的光學望遠鏡做到哈勃那個尺寸就差不多了，更大的鏡面加工困難，發射成本也太高，基礎科學研究是純燒錢，但也不能燒空頭支票。

美國目前有規劃用重量較輕的光學反射薄膜做成直徑數十米的反射式光學望遠鏡，主要是作同步軌道偵察衛星用的。因為不用沉重的玻璃鏡片，所以孔徑能做的比較大。但這個思路要做到公里級的直徑也太困難了。對於那麼大的薄膜，太陽風的壓力會帶來不可忽略的面型誤差。可能的解決方案是用多個自帶動力可微調軌道的鏡面薄膜拼接。但這個成本也是天文數字，沒有人會為這個東西買單的。

地球赤道兩段的干涉望遠鏡

允許了還可以地球放一個火星放一個呀

哈勃口徑2.4米，總質量11噸。

24km的話，口徑放大了10000倍，總質量如果按立方關係增加，就成了11000000000000噸。

發射一公斤載荷到近地軌道的成本是20000美元，那麼先不討論具體技術，把這個大傢伙弄上去的成本得220000000000000000000美元。

這恐怕不是幾個大國加起來攢幾年能實現的吧？

首先題主要明白一件事

什麼是科學？在工程方面，體現是，用最經濟的方法，合理達成目的

舉個例子

經常有人問我，高架的橋墩，為什麼做的那麼細？不考慮安全問題嗎？

我的回答是，沒必要

我們在做設計時，已經在既定期望之前，考慮了所有可能導致問題的情況

包括抗震8級

甚至，有很多項目，很多工程師，會在關鍵部位，考慮施工中的「偷工減料」！

那個人繼續問我

那為什麼還有橋被壓垮

我的回答是：超載是交管部門需要考慮杜絕的事，我們設計都把超載管了，要你們交警吃屎？

要知道

在考慮規範的荷載時

是把中國主戰坦克的荷載，考慮進去

回到原題上來

當然可能做出這樣的望遠鏡

但是

沒必要

否則

所有的樁梁柱索

使勁的上鋼筋混凝土就行了

各個直徑做個10米

橋絕對垮不了

要建是沒有問題的，用分體式反射鏡就行了嘛→_→組成的小衛星定位精度要求也是人類可以接受的，至於錢嘛→_→

先歪個題：

人類已經在造地球那麼大的虛擬望遠鏡了！！

這個項目的名字叫 Event Horizon Telescope (EHT)
（圖片來源：哈佛-史密森天體物理研究中心 Smithsonian Astrophysical Observatory）
為什麼說是虛擬的呢？因為它實質上是個望遠鏡陣列，陣列的大小接近地球截面積。

我很走心地找到了它的官網：Event Horizon Telescope Event Horizon Telescope。以及關於它的通俗易懂的中文報導：?¨??μμ?′′? §?′′÷?′_??_?? 。還有早年的英文報導：New telescope array will capture the first-ever photograph of a black hole

藉助其比哈勃望遠鏡高1000倍的解析度，EHT可以觀測到最後進入黑洞事件視界的旋流。

牛逼不？

它使用技術的就是樓上提到過的 甚長基線干涉測量技術(VLBI)。原理如下：（建議跳過）

所有波都有著干涉的特性，而正是這一點讓組合不同的望遠鏡進行成像成為可能。如果不同波的相位相同，即波峰對波峰、波谷對波谷，那麼當它們疊加時波幅將變
大。如果相位不同，疊加則會使波彼此抵消。EHT可以看成是一台超大的干涉儀，它運行所利用的技術叫作甚長基線干涉測量（Very Long
Baseline
Interferometry，簡稱VLBI）。技術的關鍵在於「甚長基線」。EHT之所以能夠辨析人馬座A*所在的那一小塊區域，靠的正是它的尺寸。和
任何望遠鏡一樣，EHT的衍射極限也是它所採集的光波波長比上它接收表面的直徑。對於EHT而言，「直徑」即不同望遠鏡之間的距離。由於EHT的望遠鏡之
間相距甚遠，當它採集波長為1.3毫米的光線時，它的角解析度可達到25微弧秒（譯註：弧度單位，microarcsecond）。直觀地理解，1微弧秒
是1弧秒的一百萬分之一。而人眼的衍射極限，即裸眼所能分辨出的最小角度是16弧秒。這說明EHT的解析度幾乎達到了人眼的一百萬倍，足以看清楚月球上的
一個柚子，或是從紐約看清楚洛杉磯的一枚五分硬幣上的文字。

[引用自：地球那麼大的望遠鏡，見過沒？]

當然這個是地基(Earth-based)望遠鏡，而且是陣列不是單體，和題目有些區別。但是它提供了很多思路呀，比如——

望遠鏡可以建在某個固態天體上，比如固體行星、矮行星、小行星，甚至彗星上。畢竟，這麼大的一台設備，肯定需要一個結實的骨架（即使是分體反射式望遠鏡也需要保持各塊的相對位置穩定）。與其花錢去發射一個骨架，不如拿現成的天體當骨架來得經濟實惠。
如果六台望遠鏡組成的陣列真真可以達到千倍於哈勃的解析度，那咱就不做單體了，做陣列唄
VLBI好~~VLBI好~~

不過最大的問題，還是錢。

光是建一台大型強子對撞機就需要全球合作才能湊夠錢，更別說建一台那——么大的望遠鏡並把它發射到太空了。

以前說把物體送上天的成本相當於同等重量的黃金。現在便宜一些了，咱長征三號乙每次運載5.1噸的設備「只」要花6000萬美元....

全球幾個大國合作一下，一起攢個幾年，錢的問題還是可以解決的嘛。

咱還是先全面建成小康社會再說吧....

啊，時間太晚了。明天繼續寫。

有意思的是，2012年的報導中寫到 "The team [EHT] is connecting up to 50 radio telescopes scattered around the globe." 然而2015年的報導中它成功連接了六台......六台........（理想很豐滿，現實...

謝邀。

現有的技術比較難。

地面的光學鏡子受到重力的影響，現在幾個大型光學望遠鏡已經逼近極限了。在太空運行的話涉及到體積太大無法發射的問題，在太空拼裝又有精度問題。

這麼大口徑的目鏡，加工就是個大問題，然後就算加工成功了，溫度變化引起的熱脹冷縮也嚇死人，就算解決了加工和熱脹冷縮，目鏡的重量也嚇死人了，最後這麼大的一個望遠鏡安裝也是個大問題。問題太多了乾脆就不弄了。。。

數千米口徑。。。要是技術到了能造誰還造望遠鏡啊，都能把這種東西弄上天了，直接造數千米口徑的激光炮好了啦，弄點導軌造點電磁炮簡直就是殲星武器啊。

給我值得支點和一根足夠長的棍子，能撬動地球？理論上可以

OK了啦側分，

嗯，晚上看星星，白天可以當熱能收集器

可以但不能是光學的

加工精度是個大問題