第186章 從地球到月球 落基山上的望遠鏡
在去年十月二十日募捐活動結束後，炮彈俱樂部主席便撥給劍橋天文臺一筆款項，以便造一架巨型光學望遠鏡。這臺儀器無論是折射望遠鏡還是反射望遠鏡，都必須有很強的功率，才能清晰地看到月球表面的一個九英尺大的物體。
這兩種望遠鏡之間有一個很大的區別，在此有必要說明一下。折射望遠鏡由一個鏡筒組成，上端有個被稱為“物鏡”的凸透鏡，下端有個被稱為“目鏡”的透鏡。觀測者的眼睛是在目鏡上觀測物體的。發光體發出來的光線，穿過第一面凸透鏡，經過折射作用，在焦點上形成一個倒像。觀測者從目鏡裡看到這個被放大了的物體，就像用放大鏡看物體一樣。因此，折射望遠鏡的兩端是被物鏡和目鏡堵住的。
相反，反射望遠鏡的鏡筒上端是敞開的。被觀測的物體發出的光線通暢地穿入鏡筒的上端，射在一面金屬凹面鏡上，也就是聚光鏡上。那些光線從那裡反射到一面小鏡子上，再從小鏡子反射到把物像放大的目鏡上。
因此，折射望遠鏡主要是利用折射作用，而反射望遠鏡是利用反射作用。所以，前者被稱為折射望遠鏡，後者被稱為反射望遠鏡。製造這些光學儀器最大的困難在於物鏡的製作，也就是製作凸透鏡或者金屬凹面鏡。
但是，炮彈俱樂部進行它那偉大的實驗的時候，這些儀器已經非常精密，效果也很好。伽利略用他那僅能放大七倍的望遠鏡觀測天體的時代早已過去。從十六世紀起，光學儀器日漸變長、變粗、變大，使人們能夠觀測到恆星世界前所未有的深度。在當時所使用的折射望遠鏡中，有俄國的普勒克瓦天文臺的望遠鏡，它的物鏡寬達十五英寸；有法國科學家賴爾布林的望遠鏡，他的物鏡和前者差不多大；最後還有劍橋天文臺的望遠鏡，它的物鏡直徑為十九英寸。
在反射望遠鏡中，我們知道有兩架功率強大的巨型望遠鏡。第一架是赫歇爾製造的，長三十六英尺，裝有一面四英尺半寬的反光鏡，能將被觀測物體放大六千倍。第二架設立在愛爾蘭的帕森斯頓公園裡，歸羅斯勳爵所有，它的鏡筒長四十八英尺，裝有六英尺寬的反光鏡，能將物體放大六千四百倍。必須造一個很大的房子，才能安放和操作這架重二萬八千磅的儀器。
我們可以看出，雖然這些儀器的體積龐大，但是隻能放大六千倍左右。然而，放大六千倍只能將與月球的距離縮短到三十九英里，只能觀測到直徑為六十英尺的物體，除非這個物體很長。
但是現在準備發射的炮彈只有九英尺寬、十五英尺長，所以必須把與月球的距離縮短到五英里。要想做到這點，就要製造出一架能放大四萬八千倍的望遠鏡才可以。
這就是劍橋天文臺碰到的問題。他們沒有經費上的困難，有困難的是在物質方面。
首先，要選擇是用折射望遠鏡還是反射望遠鏡。折射望遠鏡比反射望遠鏡有優勢。在同樣的物鏡條件下，它能放大更多的倍數，因為光線穿過凸透鏡時比穿過金屬反光鏡的損失要小。但是，凸透鏡的厚度受到限制，因為太厚的話，光線就無法穿過，而且製作這麼巨大的透鏡很困難，需要花費很長的時間，往往長達數年。
雖然物像在折射望遠鏡裡顯得更加明亮，在觀測月球這一反光體時也非常好，但是大家還是決定使用反射望遠鏡，因為製造它不需要很多時間，而且還能增加放大倍數。由於光線在穿過大氣層時，其強度會損失很大一部分，所以炮彈俱樂部決定把儀器設在合眾國最高的一座山上，以便減少空氣層的厚度。
我們上面說過，反射望遠鏡的目鏡，也就是觀測者觀測時眼睛看的那個透鏡，它是產生放大作用的，而物鏡的直徑越大，焦距越長，物體的放大倍數也就越大。如果想把物體放大四萬八千倍的話，物鏡必須比赫歇爾和羅斯勳爵的還要大好幾倍才行。這就是困難的地方，因為製造這種反光鏡是一項很精細的工作。
幸好幾年前，法國科學院的一位科學家萊昂·富科剛發明了一個新方法，用鍍銀的反光鏡代替金屬反光鏡，這樣一來，製造物鏡就更加快速和簡便了。這個方法很簡單，只要製造一面所需尺寸的玻璃鏡，然後再給它鍍上銀。這個方法的效果很好，劍橋天文臺就採用這個方法制造物鏡。
另外，他們還根據赫歇爾所想的方法安裝物鏡。在天文學家德·斯勞的那架巨大的望遠鏡的鏡筒底部，裝了一面傾斜的反光鏡，物像從這個反光鏡反射到鏡筒另一端的目鏡上。因此，觀測者的目光不是從鏡筒下方，而是從它上方的目鏡，往這個巨大的圓錐形鏡筒內觀測。這種組合裝置的優點是可以去掉把物像反射到目鏡上的那面小反射鏡。而目鏡所看到的影象只經過一次反射，而不是兩次，因此，損失的光線就會減少，物像也會更加清晰。總之，人們最終會看到更加明亮的物體，這對於必須進行的天文觀測來說，是一個值得重視的長處。
這些問題解決之後，工作就開始進行了。根據劍橋天文臺的計算，這架望遠鏡的鏡筒長度為二百八十英尺，反射鏡的直徑為十六英尺。這架望遠鏡雖然很大，但也不比前幾年天文學家胡克所建議製造的那架長達一萬英尺的望遠鏡大。不過，製造這樣一架巨型儀器仍然有很多困難。
安置基地的問題很快就解決了，必須選定一座高山，不過合眾國的高山並不多。
的確，在這個廣闊的國家裡只有兩條不太高的山脈，壯麗的密西西比河從它們中間流過。如果美國人承認什麼王國存在的話，他們就會把這條河稱為“江河之王”。
東邊的是阿巴拉契亞山脈，它的最高峰位於新罕布什爾州境內，高度不足六百英尺，是座很普通的山。
相反，西邊的落基山脈是一條連綿不斷的山脈，它起自麥哲倫海峽，沿著南美洲西海岸延伸，叫做安第斯山脈或科迪勒拉山脈，穿過巴拿馬地峽，經過北美洲一直向北冰洋海岸延伸。
這些山脈都不太高，與阿爾卑斯山或喜馬拉雅山相比簡直不值得一提。的確，它們的最高峰也只有一萬零七百零一英尺，而勃朗峰就高達一萬四千四百三十九英尺，喜馬拉雅山的珠穆朗瑪峰的海拔高度為兩萬六千七百七十六英尺。
但是，與在哪兒製造哥倫比亞德炮的問題上一樣，炮彈俱樂部堅持把這架望遠鏡安置在合眾國境內，所以只好選擇落基山脈了。於是，一切必需的物資都被運到密蘇里州境內的朗斯峰上。
要描寫美國工程師如何克服重重困難，以及他們為完成工作所表現出的勇氣和智慧，這是非筆墨和語言所能做到的。這是一次偉大的壯舉。他們必須遠離人煙，走入人類幾乎無法生存的荒野地區，穿過荒蕪的草原和人跡罕至的森林，蹚過可怕的急流，爬上終年積雪的山區，把一塊塊巨石、一件件笨重的鑄鐵、沉重的角鐵、巨大的鏡筒部件以及重達三萬磅的物鏡運到高達一萬多英尺的山上。然而，美國人用他們的天才智慧終於戰勝了千難萬險。從開始製造望遠鏡時起，還不到一年的時間，在九月下旬，這架巨型的反射望遠鏡的長達二百八十英尺的鏡筒就已伸向空中。它被掛在一個高大的鐵架上，一套精密的機械可以使之輕便地操控，使它對準天空中的任何一點，並且可以隨著空中天體的移動而移動。
這架望遠鏡的造價在四十萬美元以上。當它第一次瞄準月球的時候，觀測者們的心情是激動、好奇又不安的。他們在這架四萬八千倍的望遠鏡的視野中會發現什麼呢？會發現月球的居民？一群群的月球動物？城市？湖泊？海洋？不，他們看到的只是科學界已經知道的東西，月球的每一個地方都完全證實了月球的火山性質。
但是，落基山的這架望遠鏡在為炮彈俱樂部服務之前，已經為天文學作出了不少貢獻。由於它那強大的穿透力，天空最深的地方已經被探測到了，很多星體的直徑都被精確地測量過了，劍橋天文臺的克拉克先生還將巨蟹座從金牛座中分離出來，這一點是羅斯勳爵的反射望遠鏡做不到的。