Nicholas Ulrich Mayall (9 de mayo de 1906 - 5 de enero de 1993) fue un astrónomo observacional estadounidense. Después de obtener su doctorado en la Universidad de California, Berkeley, trabajó en el Observatorio Lick, donde permaneció desde 1934 hasta 1960, excepto por un breve período de estancia en el Laboratorio de Radiación del MIT durante la Segunda Guerra Mundial.
Durante su época en el Observatorio Lick, contribuyó al conocimiento astronómico de las nebulosas, las supernovas, los movimientos internos de galaxias espirales, los desplazamientos al rojo de las galaxias y el origen, edad y tamaño del Universo. Jugó un papel importante en la planificación y construcción del telescopio reflector de 120 pulgadas (3,05 m) del Observatorio Lick, lo que representó una mejora importante respecto al anterior instrumento de 36 pulgadas (0,91 m).
Desde 1960, pasó 11 años como director del Observatorio Nacional Kitt Peak, hasta su jubilación en 1971. Bajo su liderazgo, este último observatorio y el Observatorio Interamericano del Cerro Tololo, se convirtieron en dos de los principales observatorios de investigación del mundo, equipados con telescopios de primer nivel. Mayall fue responsable de la construcción del telescopio reflector de Kitt Peak de 4 metros (157,5 plg) de apertura, que lleva su nombre. Cuando Mayall murió en 1993, sus cenizas se extendieron en lo alto de una cresta de Kitt Peak.
El padre de Mayall, Edwin L. Mayall, Sr., era ingeniero de una empresa de fabricación en Illinois. Su madre, Olive Ulrich Mayall, a pesar de no asistir nunca a la universidad, procuró una excelente educación a Mayall y a su hermano menor (Edwin, Jr., nacido en 1907). Tras el nacimiento de su hermano, la familia se mudó al área de Modesto (California), donde Mayall ingresó en el primer grado escolar. Poco antes de 1917, se mudaron nuevamente a Stockton, donde permanecieron hasta 1924, coincidiendo con la graduación de Mayall en la Stockton High School (excepto por un breve regreso a Peoria, Illinois, entre 1918-1919). Durante este período, presumiblemente durante sus años de escuela secundaria, los padres de Mayall se divorciaron.
Durante su último año en Stockton, en el otoño de 1923, Mayall fue secretario del club de ciencias de la escuela y organizó una visita al Observatorio Lick. Su padre le permitió usar su automóvil, un Moline Knight, con el que pudo llevar a los miembros del club por el camino de montaña de tierra y grava que conduce al observatorio. Esta fue la primera visita de Mayall al observatorio donde pasaría gran parte de su carrera. Después de visitarlo, leyó todos los libros de astronomía disponibles en las bibliotecas locales, aunque en ese momento todavía no imaginaba que la astronomía iba a ser su profesión.
En el otoño de 1924, Mayall se matriculó en la Universidad de California, Berkeley, estudiando para obtener un título en minería. Se instaló con su madre en un apartamento en la avenida Durant y trabajó en la biblioteca de la universidad para contribuir al sustento de la familia. En general, le fue bien en la universidad, y finalmente fue elegido para las sociedades de honor Sigma Xi y Phi Beta Kappa. Sin embargo, en los exámenes intermedios de su segundo año, obtuvo bajas calificaciones en el laboratorio de mineralogía y química. En una reunión con el decano para discutir sus calificaciones, este último se dio cuenta de que Mayall era daltónico, lo que le impedía observar pequeños cambios de color en los ensayos a la llama, y también le impedía ver pequeños cambios de color en precipitaciones y titulaciones. El asesor de Mayall le recomendó que cambiara su especialidad, ya que no podría graduarse como ingeniero de minas con tal discapacidad.
La madre de Mayall lo alentó a estudiar lo que más le interesaba, y a hacerlo bien, por lo que consideró la astronomía como una alternativa a la minería. Después de preguntar a muchos profesores en el departamento de astronomía si disfrutaban de su trabajo y si ganaban un salario adecuado, quedaron satisfechos con sus respuestas. Mayall se transfirió al Colegio de Letras y Ciencias para especializarse en astronomía. Esto no lo retrasó en sus requisitos de grado porque casi todos sus estudios de primer año habían sido en ciencias físicas básicas y matemáticas. Finalmente, descubrió que disfrutaba mucho de la astronomía y decidió iniciar un curso de estudios de posgrado, seguido de una carrera como científico investigador.
Después de graduarse en 1928, eligió permanecer en Berkeley, ya que tenía el mejor programa de posgrado de la época en astronomía. Sin embargo, pospuso temporalmente su título avanzado y comenzó a trabajar como computadora humana en el Observatorio del Monte Wilson desde 1929 hasta 1931, donde asistió a destacados astrónomos como Edwin Hubble, Paul W. Merrill y Milton Humason. Esta actividad se tradujo en su coautoría de documentos sobre la masa y la órbita de Plutón con Seth Barnes Nicholson, poco después del descubrimiento del planeta enano.
Regresó a Berkeley en 1931 para realizar estudios de posgrado. Su tema de tesis, sugerido por Hubble, era contar el número de galaxias por unidad de área en el cielo en función de la posición en placas directas tomadas con el telescopio Crossley del Observatorio Lick, complementado los recuentos que el propio Hubble estaba haciendo usando los telescopios de 60 pulgadas (1,52 m) y 100 pulgadas (2,54 m) del Observatorio del Monte Wilson. Mayall completó con éxito su tesis y obtuvo su doctorado en 1934. Hubble le felicitó por su trabajo, aunque nunca se lograron resultados significativos (tampoco Hubble) debido a la falta de estándares de magnitud precisos para las galaxias débiles que se midieron, y por la tendencia muy fuerte de las galaxias a agruparse (entonces desconocida).
Mientras trabajaba en su tesis, Mayall tuvo la idea de diseñar un pequeño y sensible espectrógrafo sin hendiduras, optimizado para nebulosas y galaxias. Pensaba que si se usaba junto con el reflector Crossley haría que esa instalación fuera competitiva para al menos parte del trabajo que Humason y Hubble estaban haciendo con el telescopio más grande del Monte Wilson. Nunca esperó poder competir con el telescopio de 100 pulgadas (2,54 m) para observar estrellas o galaxias elípticas, que tienen núcleos condensados y relativamente brillantes. El espectrógrafo debía usarse en su lugar para estudiar nebulosas gaseosas extendidas de bajo brillo superficial o galaxias irregulares. El asesor de tesis de Mayall, William Hammond Wright, y el entonces jefe del programa de espectroscopía estelar del Observatorio Lick, Joseph Haines Moore, lo alentaron a desarrollar su espectrógrafo. El dispositivo fue construido por el propio taller del Observatorio Lick, y demostró ser más eficiente para objetos extendidos de bajo brillo superficial, particularmente en la parte ultravioleta del espectro, lo que confirmó las expectativas de Mayall. Con el fuerte apoyo de Wright, Mayall había usado cuarzo fundido para hacer ópticas de transmisión ultravioleta, mientras que los espectrógrafos del Monte Wilson utilizaban lentes de vidrio y prismas pesados, que absorbían la radiación ultravioleta.
Si bien Mayall esperaba incorporarse al equipo de Mount Wilson al obtener su doctorado, no se produjeron vacantes durante la Gran Depresión, lo que provocó que tuviera que comenzar su carrera en el Observatorio Lick, obteniendo una plaza por la renuncia del segundo conserje. Consiguió un puesto de un año como asistente de observación, con tareas de limpieza limitadas a mantener limpios los cuartos oscuros y las salas de instrumentos. Al año siguiente, se incorporó un puesto de astrónomo experto al departamento de la Universidad de Berkeley, y el salario correspondiente se dividió entre Mayall y otro joven astrónomo, Arthur Bambridge Wyse.
El 30 de junio de 1934, Mayall se casó con Kathleen (Kay) Boxall de Los Ángeles, a quien había conocido durante sus dos años en Pasadena. Vivían en un modesto apartamento, que formaba parte de un pequeño grupo de edificios situado en la cima del monte Hamilton, donde residían todos los astrónomos del Observatorio Lick por entonces.