早在2000年代初期，当我每周似乎都在与那些相信阿波罗登月是伪造的人争论时，这些人会抛出一个他们认为的王牌论点：如果美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜足够强大，能够看到遥远星系错综复杂的细节，为什么它看不到我们自己月球上的阿波罗宇航员的靴印呢？
像大多数阴谋论思维一样，这个论点表面上似乎很有说服力，但在最轻微的审视下就会瓦解。那些被它迷惑的人误解了两件事：望远镜的工作原理以及太空有多么大。
许多人认为望远镜的目的是放大图像。当然，廉价（读作：便宜）望远镜的制造商喜欢这样推销它们：“150倍功率！” 他们在盒子上用巨大的字体印刷（还附带了来自更大望远镜的极具误导性的照片）。虽然放大倍率很重要，但望远镜真正的优势在于其分辨率。 区别是微妙但至关重要的。
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放大倍率只是您可以在物体上放大多少倍，使其看起来更大。这很重要，因为虽然天文物体在物理上很大，但它们离我们非常遥远，因此在天空中显得很小。放大它们使它们更容易看到。
另一方面，分辨率是区分两个非常靠近的物体的能力。例如，您可能会将两颗相互绕行的恒星（双星）视为一颗恒星，因为它们靠得太近，您的眼睛无法分辨。您无法分辨它们。然而，通过分辨率更高的望远镜观察，您或许能够辨别出它们之间的分离，从而揭示它们是两颗独立的恒星。
但这不就是放大倍率吗？不——因为放大倍率只会使物体变大！ 这很容易用照片来证明：您可以随意放大照片，但超过一定限度，您只是在放大像素，并且无法从中获得更多信息。 要突破这堵墙，您必须提高分辨率而不是放大倍率。
哈勃太空望远镜拍摄的月球金牛座-利特罗山谷内阿波罗17号着陆区的图像。该图像缺乏必要的分辨率来显示月球着陆器或宇航员地面活动的任何迹象。
美国国家航空航天局/欧空局/J.加文（美国国家航空航天局/戈达德太空飞行中心）
问题在于分辨率是望远镜本身固有的，这意味着分辨率的重大提升通常需要升级到更大的望远镜。 但是无论您的望远镜变得多大，它的分辨率仍然有限。 当来自无限小的点（例如遥远的恒星）的光线穿过望远镜时，其光线会在望远镜光学元件（镜片或透镜）内部稍微扩散。 这是光的fundamental properties of light called diffraction，并且无法避免。
正如我之前提到的，望远镜的分辨率部分取决于其镜片或透镜的尺寸。聚光光学元件越大，分辨率越高。但是，光在光学元件中的扩散方式取决于其波长，波长越短，分辨率越高。 因此，望远镜中可能会分辨出两颗靠近的蓝色恒星，而相同间隔的两颗红色恒星则无法分辨。 当天文学家在望远镜上安装相机时，他们必须考虑到他们想要观察的波长，然后才能决定相机像素的大小。 否则，他们只是在放大噪点，就像我们前面提到的过度放大照片的例子一样。
所有这些都导致了一个令人惊讶的结果。哈勃太空望远镜的镜面宽 2.4 米。 美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的镜面直径为 6.5 米，因此您会期望 JWST 具有更高的分辨率。 在某些波长下，它的确如此：JWST 可以看到的最短波长约为 0.6 微米（我们的眼睛感知为橙色光），在那个波长下，它的分辨率在技术上比哈勃望远镜好得多。
但 JWST 的设计目的是红外望远镜。 在那些波长下，例如在 2 微米左右，其分辨率与哈勃望远镜在可见光波长下看到的分辨率相当。 在中红外波段，在 10 到 20 微米处，JWST 的分辨率甚至更低。 请注意，因为它是有史以来发射到太空的最大的红外望远镜，它仍然提供了我们在这些波长下获得的一些最清晰的图像！
天文学家以天空中的角度来测量分辨率。 从地平线到天顶有 90 度，我们将度分为每度 60 角分，每角分 60 角秒。 （“角”表示它是天空中的一个角度。） 例如，月球在天空中宽半度，即 30 角分，或 1,800 角秒。 然后，望远镜的最大分辨率是它可以区分两个物体之间的最小间隔，以角度表示。
在最佳状态下，哈勃望远镜的分辨率约为 0.05 角秒——一个非常小的角度！ 但是，它在实际方面可以看到多少细节取决于目标的距离和物理尺寸。 例如，0.05 角秒相当于从大约 140 公里外看到的十分硬币的视大小。
这让我们回到了阴谋论者及其关于在月球上发现靴印的抱怨。星系通常距离地球数千万甚至数十亿光年。 在这些距离处，哈勃望远镜最多可以分辨出几个光年宽的物体——数百万亿公里。 因此，虽然看起来我们在壮观的哈勃图像中看到了星系的精细细节，但我们能看到的最小的东西仍然非常巨大。
与此同时，月球距离我们和哈勃望远镜只有大约 38 万公里。 在这个距离上，哈勃望远镜的分辨率令人惊讶地将其分辨率限制为不小于约 90 米的物体。 因此，我们不仅看不到哈勃图像中的宇航员靴印，而且甚至看不到阿波罗登月舱，它们只有大约四米宽！
美国国家航空航天局月球勘测轨道飞行器（LRO）拍摄的阿波罗 11 号登月点图像。 虽然 LRO 航天器使用的光学元件比哈勃太空望远镜的小得多，但它更靠近月球表面，因此可以看到惊人的细节，包括阿波罗 11 号着陆器和宇航员的靴印轨迹。
美国国家航空航天局/戈达德太空飞行中心/亚利桑那州立大学
我们可以在美国国家航空航天局月球勘测轨道飞行器拍摄的图像中看到着陆器和靴印。 虽然这次任务中的相机镜面只有大约 20 厘米宽，但该航天器位于月球轨道上，并且以仅 50 公里的高度飞越了阿波罗登月点。 因为它离月球表面更近，所以它可以比哈勃望远镜看到月球上更小的细节。 这就是我们向行星发送探测器的原因：我们获得了更好的视野。 有时，身临其境是无可替代的。
这里的教训是，事物的真实运作方式通常是微妙的，并且不是您所期望的那样。 当您更多地了解潜在的物理原理时，听起来合理的说法可能会瓦解。 如果您看到基于设备放大倍率进行广告宣传的望远镜，最好退后一步，寻找另一台。 我知道这可能很难，但您只需要一点决心。