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Nel corso dei secoli successivi diverse modifiche, suggerite da astronomi e da ottici, hanno reso il telescopio sempre più preciso e potente. Nel 1931 l'ottico tedesco di origine estone Bernhard Schmidt inventò un telescopio con un sistema ottico misto a riflessione e rifrazione, particolarmente adatto per la fotografia del cielo a grande campo. Il modello Schmidt è dotato di una sottile lente a un'estremità e di uno specchio concavo con una lamina di correzione all'altra; il più grande strumento di questo tipo, equipaggiato con una lente di 134 cm e uno specchio di 200 cm, si trova all'osservatorio Karl Schwarzschild di Tautenberg, in Germania.
Attualmente, il più grande riflettore del mondo è il telescopio Keck, del diametro di 9,82 m, installato all'osservatorio di Mauna Kea, nelle Hawaii (USA). Questo strumento è caratterizzato da un'importante innovazione: la sua superficie riflettente è un mosaico di 36 tasselli esagonali, ciascuno dei quali è orientabile individualmente mediante un sistema di tre pistoncini. Il sistema equivale a un unico specchio del diametro di 10 m, ma i singoli tasselli, essendo molto più sottili per le dimensioni limitate, sono anche molto più leggeri e dunque non rischiano di deformarsi per il peso; inoltre la segmentazione non solo riduce la massa dello strumento, ma ne rende anche più semplice la pulizia. I vari segmenti sono tenuti in allineamento da un sistema elettronico. Un telescopio gemello, Keck II, è in fase di completamento e verrà installato a 85 m di distanza dal primo: le immagini ottenute dai due telescopi potranno essere combinate con una tecnica interferometrica già ampiamente utilizzata in radioastronomia, migliorandone ancora di più la qualità.
Il primo telescopio ottico a essere collocato in orbita intorno alla Terra è stato il telescopio spaziale Hubble, in funzione dal 1990: grazie alla sua posizione esterna all'atmosfera terrestre, può raccogliere immagini precise e dettagliate, che non risentono della distorsione e dei disturbi causati alla radiazione dall'atmosfera stessa.
Al modello spaziale faranno sicuramente concorrenza i telescopi fissi di nuova generazione, che usano ottiche attive e adattive. In questi apparecchi, la forma dello specchio primario è costantemente modificata da un computer per compensare la scintillazione delle immagini delle stelle causata dalla turbolenza atmosferica. Questo sistema verrà utilizzato anche per il VLT (Very Large Telescope, Telescopio molto grande) costruito all'ESO (European Southern Observatory, Osservatorio europeo del Sud), situato sul monte Cerro Paranal, nel Cile del nord. Il VLT è costituito da quattro telescopi del diametro di 8,20 m, che possono operare singolarmente o in combinazione: in quest'ultimo modo di operazione lo strumento è equivalente a un singolo telescopio di 16,40 m di diametro, diventando il più grande telescopio ottico esistente. Il sistema opera con un'ottica attiva: un analizzatore di immagini controlla permanentemente la qualità delle immagini, utilizzando una stella di riferimento, e calcola istante per istante le aberrazioni ottiche presenti. Un sistema di computer, poi, trasmette le correzioni necessarie per compensare i difetti ai motori degli specchi, che, cambiando curvatura e posizione, mantengono un'alta risoluzione dell'immagine. Le immagini registrate dal VLT si estendono dalle frequenze ultraviolette alle infrarosse.
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