일반적으로 최초의 망원경은 네덜란드의 안경 제작자인 한스 리퍼쉬(Hans Lippershey)에 의해 만들어졌다고 알러져 있다. 이 최초의 망원경 발명에는 출처가 분명하지는 않지만 재미있는 일화가 전해진다. 1608년 리퍼쉬의 아들이 리퍼쉬의 작업실에서 렌즈를 가지고 놀다가 두 개의 렌즈를 어떻게 조합을 하였더니 멀리 있는 교회의 뾰족한 첨탑이 매우 가깝게 보였다고 한다.
리퍼쉬의 아들은 이러한 사실을 아버지에게 알렸고 이것을 본 리퍼쉬가 망원경을 발명하였다고 한다. 리퍼쉬가 만들었던 망원경은 당시 그 지역을 다스리던 영주에게 상납되었다고 전해지고 있다. 그러나 유갑스럽게도 리퍼쉬가 망원경 제작에 사용한 렌즈의 조합은 현재 정확하게 알려져 있지는 않지만, 아마도 두 개의 볼록렌즈를 사용했을 것으로 추측된다. 이렇게 망원경이 발명되었다는 소식은 유럽 전역으로 빠르게 전파되어, 약 1년 후에는 이탈리아의 갈릴레오에게까지 전해졌다.
그러나 갈릴레오에게는 망원경의 설계에 대한 구체적인 내용은 전해지지 않았고, 단지 망원경으로 관측한 거리단축효과에 대한 사실만 전해졌다고 한다. 그러나 당시 이미 광학에 대해 깊이있게 연구해 왔던 갈릴레오는 그 소식을 접한지 불과 몇 시간만에 망원경의 거리단축 효과를 재현할 수 있었다.
1610년, 갈릴레오는 초점거리가 긴 볼록렌즈를 망원경의 대물렌즈로 사용하고 초점 거리가 짧은 오목렌즈를 초점면 앞에 놓아 접안렌즈로 사용하였다.
이 같은 설계는 정립상을 제공하므로 지상 관측에 적당하다. 이러한 광학적 설계 방식을 갈릴레이식 굴절 망원경이라고 한다(붙임1).
그런데 망원경은 이미 리퍼쉬 이전에도 만들어졌던 것으로 보인다. 최근의 과학사적 연구 결과에 따르면, 1550년경 영국의 레오나드 디기스(Leonard Digges)에 의해 망원경의 형태가 이미 갖추어졌었다고 한다. 디기스는 초점거리가 긴 볼록렌즈를 대물렌즈로, 초점거리가 짧은 오목거울을 접안렌즈로 사용하였다. 따라서 관측자는 관측 대상을 등지고 관측하였다. 또한 디기스 이전에도 망원경이 이미 로저 베이컨 등에 의해 제작되었다는 이야기도 전해지고는 있으나 역사적으로 확실하지는 않다(붙임2).
갈릴레오가 제작한 최초의 망원경은 배율이 약 3배에 지나지 않았으나, 나중에 배율을 30배까지 올린 망원경을 제작하였다. 갈릴레오는 망원경이 천체관측에 있어 매우 유용한 도구가 됨을 깨닫고 망원경으로 천체를 관측한 최초의 사람이 되었다. 갈릴레오는 자신이 만든 망원경으로 천체를 관측하여 달표면에 크레이터가 있으며, 행성들은 별과는 달리 점상이 아니라 원반형이라는 것을 밝혀냈고, 흔히 갈릴레이 위성이라고 불리는 목성의 4대 위성-이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토- 등을 발견하였다.
갈릴레오가 발견한 천문학적 사실 중 가장 중요한 것은 바로 금성의 상변화이다. 금성의 각크기가 변한다는 것을 관측함으로써 금성이 지구를 중심으로 공전하는 것이 아니라 태양을 중심으로 공전하고 있다는 것을 증명하였으며, 따라서 코페르니쿠스의 지동설을 지지하는 강력한 증거를 제공하였다. 그러나 갈릴레이식 굴절 망원경은 초점 거리가 짧은 오목렌즈 제작의 어려움으로 배율에 한계가 있었으며, 시야도 좁고 색수차가 심하여 17세기 초반까지만 사용되었다. 오늘날에는 갈릴레이식 굴절 망원경은 오페라 글라스와 같은 작은 쌍안경에나 쓰일뿐 거의 사용되지 않고 있다.
이후 케플러가 설계했다는 천체 관측용 망원경이 만들어졌는데, 이 망원경은 갈릴레이식보다 진일보한 형태로 오늘날까지도 천체 관측용 굴절 망원경의 원형이 되고 있으며 굴절 망원경이라 함은 바로 케플러식 굴절 망원경을 말한다. 케플러식 굴절 망원경은 장초점의 볼록렌즈를 대물렌즈로 하고 단초점의 볼록렌즈를 초점면 뒤에 놓아 접안렌즈로 사용한 구조이다. 이러한 설계 방식은 상의 상하좌우가 뒤집힌 도립상을 보여주기 때문에 지상용으로는 부적당하지만 천체를 관측할 때는 별다른 문제가 없다(붙임3).
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