天文圓頂（astrodome），是為天文望遠鏡的安裝與觀測而專門設計的專用屋頂結構，通常作為天文臺的觀測室使用，其屋頂呈半圓球形。

世界發(fā)展歷程

17世紀：光學望遠鏡問世，但受限于技術，小型儀器可靈活搬進搬出，而大型儀器則只能利用普通建筑的窗口進行觀測，天區(qū)限制極大。

19世紀：真正意義上的轉動圓頂并配備可啟閉天窗的建筑物開始出現(xiàn)，為天文觀測提供了更為專業(yè)的環(huán)境。

20世紀：隨著望遠鏡技術的不斷進步，對觀測室的要求也越來越高。例如，帕洛馬5m天文望遠鏡的圓頂就特別注重熱性能，設計了雙層結構的墻體和屋頂。同時，人們逐漸發(fā)現(xiàn)臺址上空大氣對星像質量的影響與近地表的大氣湍流密切相關，開始探討合理的圓頂高度及地表植被等問題，并發(fā)現(xiàn)了與自然大氣視影有別的“圓頂視影”及其主要成因，對熱效應及抽排風的考慮越來越重視。縱觀全球口徑2m以上的30余架光學望遠鏡，圓頂觀測室的造價均大致與望遠鏡本身的造價相等。下一代望遠鏡及其觀測室的形式也將會大加變革。

中國發(fā)展歷程

1949年以前：中國僅有的幾個天文臺建筑均較為簡單，難以滿足高水平的天文觀測需求。

1968年：北京天文臺的興隆觀測站南北山梁上出現(xiàn)了5個圓頂，其中之一是內裝60cm中間試驗望遠鏡的圓頂，標志著中國天文圓頂建設邁出了重要一步。

1973年：2.16m天文望遠鏡的建造被提上日程，圓頂?shù)脑O計與建造也同期開始考慮。

1974年10月-1975年7月：中國利用一架高出地面40m的鐵塔及自制的溫度脈動儀，得出夜間近地面大氣湍流層的特征高度為35m，為圓頂設計提供了重要依據。

1977年及1978年：中國先后向北京天文臺提出了“2.16m天文望遠鏡圓頂觀測室設計任務書”及其補充說明。

1983年6月：經過多方探討與協(xié)同工作，浙江大學、中國科學院建筑設計院、北京重型電機廠和北京天文臺的有關專家共同完成了圓頂觀測室的初步設計。

1986年7月：圓頂觀測室正式開始施工，由江蘇南通第七建筑公司和江南造船廠分別承擔土建和圓頂鋼結構及機械部分的施工工作。

1989年10月：圓頂觀測室全部建成交付使用，標志著中國天文圓頂建設達到了新的水平。 

天窗設計

天文圓頂并非完全密閉，其半圓球上有一條寬寬的“裂縫”，從屋頂?shù)淖罡咛幰恢毖由斓轿蓍芴?，這道裂縫實際上是一個巨大的天窗。天文望遠鏡就是通過這個天窗指向遼闊的天空，進行天文觀測。

機械旋轉系統(tǒng)

在天文臺的圓頂和墻壁的接合部，裝置了由計算機控制的機械旋轉系統(tǒng)。當人們使用天文望遠鏡時，只需轉動圓形屋頂，把天窗轉到要觀測的方向，望遠鏡也隨之轉到同一方向，再上下調整天文望遠鏡的鏡頭，就可以指向天空中的任何目標，大大提高了觀測的便捷性。

外表設計

圓頂?shù)倪\動應力求平穩(wěn)，以減少對觀測的干擾。同時，圓頂?shù)幕A和地板應同望遠鏡基墩分開，從而消除外界振動的影響。圓頂外表面一般涂成白色，以便能夠反射掉大部分的太陽輻射，降低圓頂內部的溫度。

隔熱設施

為了減少室內溫度變化對望遠鏡的影響，圓頂還采取了一定的隔熱措施。圓頂?shù)母叨纫话愀鶕數(shù)氐臏囟让}動觀測來選定，圓頂直徑的大小一般按望遠鏡口徑的10倍選?。ㄖ赋嗟朗窖b置的望遠鏡）。

圓頂主動排風系統(tǒng)

大型望遠鏡圓頂內通常配備有主動排風系統(tǒng)，與制冷系統(tǒng)一起可在白天進行制冷或換氣。夜間觀測時，若無自然通風孔或外界自然風較弱時，啟動主動排風將圓頂內的熱空氣排出，以改善觀測條件。例如，雙子座（Gemini）望遠鏡就是一臺同時具有自然通風孔和主動排風系統(tǒng)的望遠鏡，圓頂外空氣由自然通風孔和天窗進入，主動通風系統(tǒng)位于地板下面，促進空氣流動，將圓頂內空氣排出室外。

傳統(tǒng)形式圓頂

根據傳統(tǒng)的赤道式望遠鏡回轉結構，將天文圓頂設計成能包容該望遠鏡轉動，并留有一定工作空間的金屬殼形結構。一般下半部為圓柱形，上半部為半球冠狀，且開有大于通光口徑的天窗。不工作時由風屏遮擋封閉天窗，工作時打開天窗，讓天體輻射進入望遠鏡光路系統(tǒng)。隨著望遠鏡跟蹤天體，圓頂也須隨動，或隔一段時間轉動，以保證觀測進行。中國的一些天文圓頂，包括2.16、1.56、1.2m紅外以及其它一些更小的望遠鏡均采用這種結構。例如，2.16m望遠鏡的圓頂總高34.6m，外徑23.5m，下為圓柱體，上為半圓球冠，球冠上有一可上下移動、開啟和閉合的天窗，天窗凈寬5.2m，以供望遠鏡觀察天體時用。其中活動圓頂高15m、外徑也達23m，重250t，成本較高。1.56m望遠鏡的圓頂外徑也達20m以上，尺寸較大。只有1.2m紅外望遠鏡采用了已有的6m圓頂，雖尺寸較小，安裝調試有些困難，但由于觀測操作均在其旁邊的控制室中進行，所以效果很好。

小尺寸圓頂

在傳統(tǒng)圓頂基礎上，盡量減小尺寸，降低造價。特別是當?shù)仄绞綑C架被廣泛運用后，望遠鏡的外形尺寸大大減小，相應的圓頂尺寸也就減小了。例如，中國2.16m望遠鏡采用傳統(tǒng)圓頂設計，雖然望遠鏡不大，口徑只有2m，但其圓頂直徑卻達23米。而地平式的SOAR望遠鏡（SOuth Astrophisical Research Telescope），口徑為4.2m，但其圓頂直徑只有20米，造價為170萬美元，比傳統(tǒng)的2m望遠鏡圓頂?shù)某杀具€低。HET（Hobby—Eberly Telescope）主鏡口徑達9m，其圓頂直徑也只有20米左右。

開啟式圓頂

這種圓頂與望遠鏡隨動旋轉，外形可為圓柱體或多邊柱體。其優(yōu)點是望遠鏡與圓頂間沒有相對轉動，因而可根據望遠鏡外廓進一步縮小圓頂尺寸。另外，開啟式結構也更有利于空氣流通，改善圓頂內視寧度問題。這種圓頂結構更為緊湊，成本也降低了。

百頁窗口式

在第3類開啟式圓頂?shù)幕A上，再加上充分通風的百頁窗口。這樣既保持了開啟式圓頂?shù)膬?yōu)點，也進一步改善了觀測時的視寧度。目前世界上建成的幾臺8m級的望遠鏡均采用了這類結構。例如，VLT的4臺8m級望遠鏡圓頂，原先從解決視寧度和降低成本出發(fā)，擬采用露天式方案。后考慮到副鏡部分風振問題解決得不夠理想，且當時資金已足夠，因此最終采用了開啟式、與望遠鏡隨動的緊湊結構，且在圓頂下部留有足夠大的可開啟的通風口。

天文圓頂

完全開啟式

這類圓頂觀測時望遠鏡完全暴露在露天環(huán)境下，結構簡單，成本低。因為觀測時望遠鏡周圍沒有附加的構件熱源，所以視寧度最好。有的天文學家稱“工作時，沒有圓頂?shù)膱A頂，是最好的圓頂”。但由于望遠鏡完全暴露在氣流中，當風力較大時，會產生振動。

隨動的擋風罩

在第5類完全開啟式圓頂?shù)幕A上，增加了與望遠鏡隨動的擋風罩。這樣克服了完全開啟式方案中風大時望遠鏡振動的問題，但風罩及其隨動機構也相應增加了成本。美國SDSS望遠鏡（Sloan Digital Sky Survey Telescope）即采用了這種圓頂方案。

第七類（獨特設計）

這是一種很獨特的設計，它將圓頂與望遠鏡鏡筒合為一體，做成圓球狀，省去了鏡筒結構，大大降低了望遠鏡造價。其跟蹤運動一般由摩擦機構直接驅動圓球完成，成本較低。這種結構的難點在于大圓頂表面的加工，一般沒有通用的機床能勝任，必須設計專用的加工設備。法國已有一臺1m級望遠鏡成功地采用了這種結構。原擬建造的LEST大陽望遠鏡（Large European Solar Telescope），也曾想采用這種結構。中國天文普及專家伊世同先生在他提出水上公園望遠鏡時，也曾考慮采用水上浮球式望遠鏡結構。

第八類（結合方案）

這是第3種開啟式圓頂與第6種隨動擋風罩方案的結合。它將風屏固定在望遠鏡結構上，與第6種方案不同的是，風屏固定在望遠鏡結構上增加了望遠鏡驅動的轉動慣量。這種風屏在不工作時可以完全關閉，以保護望遠鏡，因而不需外加圓頂。LBT（Large Binocular Telescope）即采用了這種方案。

天文圓頂主要發(fā)揮兩大作用：

保護設備與人員：保護望遠鏡等設備免受自然界中雨、雪、風沙等惡劣氣候的侵蝕，同時為觀測人員提供一個良好的觀測環(huán)境。

優(yōu)化觀測條件：防止外界溫度變化對觀測產生不良影響，確保觀測時具有良好的天文大氣寧靜度（Seeing），從而提高觀測質量。 

2011年冬天：風速高達每小時95英里的大風侵襲了邁爾旺布爾天文臺，大風將罩著望遠鏡的22英尺高的圓頂吹裂，給天文觀測帶來了嚴重影響。

阿帕奇天文臺事件：阿帕奇天文臺曾遭到閃電擊中，圓頂室停電，但并沒有起火。只不過電氣柜里18英寸長的電線全燒光了，幸運的是未造成更嚴重的后果。