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망원경은 크게 세 부분으로 나눌 수 있다. 광학계가 들어 있는 경통과 경통을 지지하는 장치대 그리고 다리부분이다. 경통은 빛을 모으는 방법에 따라 여러 가지 형식으로 나눈다. 장치대는 경통부분을 움직이거나 또는 정지시켜 관측대상을 안정적으로 관찰할 수 있게 해준다.

별을 관찰할 때는 별의 움직임을 쉽게 추적할 수 있도록 설계된 적도의 방식 장치대가 편리하다. 간편하게 조작할 수 있는 단순한 형태로는 경위대식 장치대가 있다. 경위대식은 방위각과 고도만 조절할 수 있다. 망원경의 다리는 휴대용이면서도 안정된 지지가 가능하도록 설계된 삼각대 방식이나 망원경을 한 곳에 고정해 사용하는 기둥 방식이 있다.

천체망원경의 종류는 몇 가지로 나눌 수 있다. 굴절망원경은 빛을 굴절시켜서 한 점에 모아 상을 맺게 하는 볼록렌즈의 원리를 이용한 망원경이다. ‘갈릴레이식’과 ‘케플러식’의 두 종류가 있는데, 일반적으로 굴절망원경이라고 하면 케플러식을 말한다. 케플러식은 갈릴레이식과는 달리 상하좌우가 뒤집어진 ‘도립상’으로 보이지만 시야가 넓다.

반사망원경은 빛의 반사 성질을 이용한다. 오목하게 패인 반사경은 대물렌즈와 똑같이 상을 맺는 결상기능이 있다. 그래서 반사망원경은 오목 반사경을 이용해 상을 맺게 한 다음, 접안렌즈로 그 상을 확대해서 보여준다. 일반적으로 주반사경(주경)과 부반사경(부경)을 사용한다. 주경은 굴절망원경에서 대물렌즈와 같은 역할을 하고, 부경은 주경이 모아 주는 빛의 진행 방향을 바꾸어 주는 역할을 한다.

가장 일반적인 형태의 반사망원경은 뉴턴식 반사망원경으로 1668년 뉴턴이 발명했다. 주반사경으로부터 반사되어 한 점에 모아지는 빛을 중간에 설치한 부경(평면사경)을 사용해서 밖으로 끌어낸다. 따라서 관측 위치는 경통의 앞쪽 측면이 된다. 뉴턴식 반사망원경은 지금도 별을 보는 사람들이 많이 사용한다.

반사식과 굴절식의 장점을 살려서 만든 망원경도 있다. 일반적으로 반사굴절식은 ‘반사의 원리’가 주로 이용되고, ‘굴절의 원리’는 상을 더 선명하게 만드는데 쓰인다. 슈미트 광학계와 막스토프 광학계 등이 있다. 반사굴절식 망원경 중 널리 쓰이는 것은 슈미트카세그레 인식 망원경이다. 이 망원경은 구경에 비해 크기가 작아서 휴대하기 간편하다.