1.ВИНАХОД ТЕЛЕСКОПА ГАЛІЛЕЄМ

Навесні 1609 професор математики університету італійського міста Падуї дізнався про те, що один голландець винайшов дивовижну трубу. Віддалені предмети, якщо їх розглядати через неї, здавалися ближчими. Взявши відрізок свинцевої труби, професор вставив у неї з двох кінців два стекла: одне - плоскопукле, а інше - плоскогнуте. «Притуливши моє око до плоскогнутої лінзи, я побачив предмети великими і близькими, тому що вони здавалися на одній третині відстані в порівнянні зі спостереженням неозброєним оком», - писав Галілео Галілей.

Професор вирішив показати свій інструмент друзям у Венеції. «Багато знатних людей і сенаторів піднімалися на найвищі дзвіниці церков Венеції, щоб побачити вітрила кораблів, що наближаються, які знаходилися при цьому так далеко, що їм потрібно було дві години повного ходу, щоб їх помітили оком без моєї зорової труби», - повідомляв він.

Зрозуміло, у Галілея у винаході телескопа (від грецьк. «Теле» - «далеко», «далеко» і «Скопео» - «дивлюся») були попередники. Збереглися легенди про дітей очкового майстра, які, граючи з лінзами, що збирають і розсіюють світло, раптом виявили, що при певному розташуванні відносно один одного дві лінзи можуть утворювати збільшує систему. Є відомості про зорові труби, виготовлені і продавалися в Голландії до 1609 року. Головною особливістюГалілеєва телескопа була його висока якість. Переконавшись у поганій якості окулярів, Галілей почав шліфувати лінзи сам. Деякі їх збереглися донині; їхнє дослідження показало, що вони досконалі з погляду сучасної оптики. Щоправда, Галілею довелося обирати: відомо, наприклад, що, обробивши 300 лінз, він відібрав для телескопів лише кілька із них.

Проте труднощі виготовлення першокласних лінз були найбільшою перешкодою під час створення телескопа. На думку багатьох вчених на той час, телескоп Галілея можна було розглядати як диявольський винахід, яке автора слід було відправити на допит в інквізицію. Адже люди бачать тому, думали вони, що з очей виходять зорові промені, що обмацують весь простір навколо. Коли ці промені натикаються на предмет, у вічі з'являється його образ. Якщо ж перед оком поставити лінзу, то зорові промені скривляться і людина побачить те, чого насправді немає.

Таким чином, офіційна наука часів Галілея цілком могла вважати видимі в телескоп світила та віддалені предмети грою розуму. Все це вчений добре розумів і завдав удару першим. Демонстрація телескопа, за допомогою якого можна було виявити далекі, невидимі оком кораблі, переконала всіх, хто сумнівався, і телескоп Галілея блискавично поширився Європою.

2.ТЕЛЕСКОПИ ГЕВЕЛІЯ, ГЮЙГЕНСА, КЕПЛЕРА ТА ПАРИЖСЬКОЇ ОБСЕРВАТОРІЇ

Син заможного громадянина польського міста Гданська Ян Гевелій займався астрономією з дитинства. У 1641 р. він побудував обсерваторію, на якій працював разом із дружиною Єлизаветою та помічниками. Гевелій зробив наступний крок у справі вдосконалення зорових труб.

У телескопів Галілея була суттєва вада. Показник заломлення скла залежить від довжини хвилі: червоні промені відхиляються ним слабше, ніж зелені, а зелені - слабші, ніж фіолетові. Отже, проста лінза навіть бездоганної якості має для червоних променів більшу фокусну відстань, ніж для фіолетових. Спостерігач фокусуватиме зображення у синьо-зелених променях, до яких око вночі найчутливіше. В результаті яскраві зірки виглядатимуть як синьо-зелені крапки, оточені червоною та синьою облямівкою. Це називається хроматичної аберацією; Вочевидь, воно сильно заважає спостереженню зірок, Місяця та планет.

Теорія та досвід показали, що вплив хроматичної аберації можна зменшити, якщо використовувати як об'єктив лінзу з дуже великою фокусною відстанню. Гевелій почав з об'єктивів з 20-метровим фокусом, а найдовший його телескоп мав фокусну відстань близько 50 м. Об'єктив з'єднувався з окуляром чотирма дерев'яними планками, в які було вставлено безліч діафрагм, що робили конструкцію жорсткішою і захищали окуляр від сторонніх. Все це підвішувалося за допомогою системи канатів на високому стовпі, наводився телескоп на потрібну точку піднебіння за допомогою кількох людей, мабуть відставних матросів, знайомих з обслуговуванням рухомих суднових снастей.

Лінзи Гевелій сам не виготовляв, а купував їх у одного варшавського майстра. Вони були настільки досконалі, що за спокійної атмосфери вдавалося побачити дифракційні зображення зірок. Справа в тому, що навіть найдосконаліший об'єктив не може побудувати зображення зірки у вигляді крапки. Через хвильовий характер світла в телескоп з гарною оптикою зірка виглядає як невеликий диск, оточений світлими кільцями спадної яскравості. Таке зображення називається дифракційним. Якщо оптика телескопа недосконала або атмосфера неспокійна, дифракційної картини вже не видно: зірка представляється спостерігачеві цяткою, розмір якої більший за дифракційний. Таке зображення називають атмосферним диском.

Нідерландські астрономи брати Християн та Костянтин Гюйгенси будували телескопи Галілея по-своєму. Об'єктив, укріплений на шаровому шарнірі, поміщався на стовпі і міг за допомогою особливого пристрою встановлюватися на потрібній висоті. Оптична вісь об'єктива прямувала на досліджуване світило спостерігачем, який повертав його за допомогою міцного шнурка. Окуляр монтувався на тринозі.

березня 1655 Христиан Гюйгенс відкрив Титан - найяскравіший супутник Сатурна, а також розглянув на диску планети тінь кілець і почав вивчення самих кілець, хоча в той час вони спостерігалися з ребра. «У 1656 році, – писав він, – мені вдалося розглянути в телескоп середню зірку Меча Оріона. Замість однієї я побачив дванадцять, три з них майже стосувалися один одного, а чотири інших світили через туманність, так що простір навколо них здавався значно яскравішим, ніж решта неба, що здавалася зовсім чорною. Начебто спостерігався отвір у небі, через який видно більш яскраву область». Гюйгенс полірував об'єктиви сам, а його «повітряна труба» виявилася кроком уперед порівняно з «довгими трубами» Гевелія. Придуманий ним окуляр просто виготовити, і він використовується досі.

Високий рівень майстерності закладений Галілеєм сприяв розквіту італійської оптичної школи. Наприкінці XVII ст. будувалася Паризька обсерваторія; вона обладнана кількома телескопами системи Галілея. За допомогою двох таких інструментів та 40-метрового телескопа перший її директор, італієць Джованні Доменіко Кассіні відкрив чотири нових супутника Сатурна і вивчав обертання Сонця.

Геніальний німецький астроном Йоган Кеплер отримав телескоп Галілея на короткий часвід одного із друзів. Він миттєво зрозумів, які переваги придбає цей прилад, якщо замінити лінзу окуляра, що розсіює, на збираючу. Кеплерів телескоп, що дає на відміну від Галілеєва перевернуте зображення, застосовується повсюдно й досі.

.РЕФЛЕКТОРИ НЬЮТОНА-ГЕРШЕЛЯ

Основний недолік Галілеєвих труб – хроматичну аберацію – взявся усунути Ісаак Ньютон. Спочатку як об'єктив він хотів використовувати дві лінзи - позитивну та негативну, які мали б різну оптичну силу, але протилежну за знаком хроматичну аберацію. Ньютон перепробував кілька варіантів і дійшов помилкового висновку, що створення ахроматичного лінзового об'єктива неможливе. (Щоправда, сучасники свідчать, що ці досліди він проводив у великій поспіху).

Тоді Ньютон вирішив покінчити з цією проблемою радикально. Він знав, що ахроматичне зображення віддалених предметів будує на осі увігнуте дзеркало, виготовлене у вигляді параболоїда обертання. Спроби сконструювати відбивні телескопи тоді вже робилися, але успіхом вони увінчалися. Причина була в тому, що в двозеркальній схемі, що застосовувалася до Ньютона, геометричні характеристики обох дзеркал повинні бути строго узгоджені. А цього оптикам якраз і не вдавалося досягти.

Телескопи, які мають роль об'єктиву виконує дзеркало, називаються рефлекторами (від латів. reflectere - «відбивати») на відміну телескопів з лінзовими об'єктивами - рефракторів (від латів. refractus - «заломлений»). Ньютон зробив свій перший рефлектор із одним увігнутим дзеркалом. Інше невелике плоске дзеркало направляло збудоване зображення вбік, де спостерігач розглядав його в окуляр. Цей інструмент вчений виготовив власноруч у 1668 р. Довжина телескопа становила близько 15 см. «Порівнюючи його з гарною Галілеєвою трубою завдовжки 120 см, - писав Ньютон, - я міг читати на більшій відстані за допомогою мого телескопа, хоча зображення в ньому було менше яскравим».

Ньютон не лише відполірував дзеркало першого рефлектора, а й розробив рецепт так званої дзеркальної бронзи, з якої він відлив заготовку дзеркала. У звичайну бронзу (сплав міді та олова) він додав кілька миш'яків: це покращило відображення світла; до того ж поверхня легша і краще полірувалася. У 1672 р. француз, викладач провінційного ліцею (за іншими даними, архітектор) Кассегрен запропонував конфігурацію дводзеркальної системи, перше дзеркало в якій було параболічним, друге мало форму опуклого гіперболоїда обертання і розташовувалося співвісно перед фокусом першого. Ця конфігурація дуже зручна і зараз широко застосовується, тільки головне дзеркало стало гіперболічним. Але на той час виготовити касегренівський телескоп так і не змогли через труднощі, пов'язані з досягненням потрібної формидзеркала.

Компактні, легкі у користуванні високоякісні рефлектори з металевими дзеркалами до середини XVIII ст. витіснили «довгі труби», збагативши астрономію багатьма відкриттями. Тоді на англійський престол була покликана Ганноверська династія; до нового короля звернулися його співвітчизники - німці. Одним із них був Вільям Гершель, музикант і водночас талановитий астроном.

Переконавшись у тому, як важко поводитися з трубами Галілея, Гершель перейшов до рефлекторів. Він сам відливав заготовки із дзеркальної бронзи, сам шліфував і полірував їх; його оптичний верстат зберігся донині. У роботі йому допомагали брат Олександр та сестра Кароліна; вона згадувала, що весь їхній будинок, включаючи спальню, був перетворений на майстерню. За допомогою одного зі своїх телескопів Гершель відкрив 1778 р. сьому планету Сонячної системи, названу згодом Ураном.

Гершель безперервно будував нові і нові рефлектори. Король сприяв йому і дав гроші на будівництво величезного рефлектора діаметром 120 см з трубою довжиною 12 м. Після багаторічних зусиль телескоп був закінчений. Однак працювати на ньому виявилося важко, а за своїми якостями він не перевершив менші телескопи настільки значно, як припускав Гершель. Так народилася перша заповідь телескопобудівників: "Не робіть великих стрибків".

4.ОДНОЛІНЗОВІ ДОВГІ РЕФРАКТОРИ

Однолінзові довгі рефрактори досягли XVII в. можливих меж досконалості; астрономи навчилися відбирати для їх об'єктивів високоякісні заготовки скла, точно обробляти та монтувати їх. Розвивалася теорія проходження світла через оптичні деталі (Декарт, Гюйгенс).

Без перебільшення можна сказати, створення сучасних великих рефлекторів міцно стоїть на закладеному XVII - XVIII ст. фундаменті. Модифікована конфігурація Кассегрена здійснюється у всіх сучасних нічних телескопах. Мистецтво поводження з металевими дзеркалами, допустимий прогин яких при будь-якому положенні телескопа не повинен перевищувати малих часток мікрометра, призвело зрештою до створення високодосконалих керованих ЕОМ оправ дзеркал телескопів-гігантів. Оптичні схеми деяких окулярів на той час використовуються досі. Зрештою, саме тоді з'явилися зачатки наукових методів дослідження форми поверхонь оптичних елементів, які в наші дні викристалізувалися у закінчену наукову дисципліну – технологію виготовлення великої оптики.

РЕФРАКТОРИ ХІХ СТОЛІТТЯ

Потрібно було близько століття, щоб переконатися в помилковості твердження Ньютона про те, що створити ахроматичний об'єктив неможливо. У 1729 р. було виготовлено об'єктив із двох лінз різного скла, що дозволило зменшити хроматичну аберацію. А в 1747 р. великий математик Леонард Ейлер розрахував об'єктив, що складається з двох скляних менісків (оптичне скло, опукле з одного боку і увігнуте з іншого), простір між якими заповнений водою - як у «Таємничому острові» Жюля Верна. Він мав будувати зображення, позбавлені колірної облямівки. Англійський оптик Джон Доллонд разом із сином Пітером зробив серію дослідів із призмами з відомого з часів Галілея венеціанського скла (крона) і нового англійського сорту скла - флінтгласу, що мав сильний блиск і застосовувався для виготовлення прикрас і келихів. З'ясувалося, що з цих двох сортів можна скласти об'єктив, який не дає колірної облямівки: з крона слід зробити позитивну лінзу, а з флінтгласу - трохи слабкішу негативну. Почалося масове виробництво Долондових труб.

Ахроматичні телескопи займалася вся Європа. Ейлер, Д'Аламбер, Клеро і Гаусс продовжували їх розрахунок; кілька лондонських оптиків оскаржували в суді взятий Доллонд патент на ахроматичний об'єктив, але успіху не досягли. віч у Падуї придумав спеціальний прилад- вітрометр (від лат. vitrum – «скло») для точного визначення показників заломлення оптичних стекол. У 1780 р. Долонди розпочали серійний випуск кількох типів армійського телескопа зі складною трубою. Коли Джон Доллонд видавав свою дочку заміж (зрозуміло, за оптика), її посагом служила частина патенту на ахроматичний об'єктив.

Науковий метод виготовлення лінзових об'єктивів було введено у практику німецьким оптиком Йозефом Фраунгофером. Він налагодив контроль поверхонь лінз за так званими кольоровими кільцями Ньютона, розробив механічні прилади для контролю лінз (сферометри) і проаналізував розрахунки Доллонда. Він почав вимірювати показники заломлення за допомогою світла натрієвої лампи і заразом вивчив спектр Сонця, знайшовши в ньому безліч темних ліній, які досі називають фраунгоферовими.

Сантиметровий об'єктив для Дерптського рефрактора (Дерпт - раніше Юр'єв, нині Тарту, Естонія), виготовлений Фраунгофером, був чудово скоригований за хроматичною та сферичною абераціями; цей телескоп довгий час залишався найбільшим у світі. Монтаж телескопа в Дерпті провадився під керівництвом Василя Струве (згодом - засновника та директора Пулковської обсерваторії).

Дерптський рефрактор виявився надзвичайно вдалим приладом. З його допомогою Струве виміряв відстань до найяскравішої зірки північної півкулі неба – Веги; воно виявилося величезним: близько 26 світлових років. Конструкцію цього телескопа повторювали протягом ХІХ ст.; невеликі телескопи роблять на його зразок і зараз.

6.ТЕЛЕСКОПИ ПЕРШОГО ПОКОЛІННЯ

До середини ХІХ ст. Фраунгофер рефрактор став основним інструментом спостережної астрономії. Висока якість оптики, зручне монтування, годинниковий механізм, що дозволяє тримати телескоп постійно наведеним на зірку, стабільність, відсутність необхідності безперервно щось підлаштовувати та регулювати завоювали заслужене визнання навіть найвибагливіших спостерігачів. Здавалося б, майбутнє рефракторів має бути безхмарним. Однак найбільш проникливі астрономи вже зрозуміли три головні їх недоліки: це все ж таки помітний хроматизм, неможливість виготовити об'єктив великого діаметруі досить значна довжина труби порівняно з касегренівським рефлектором того самого фокусу.

Хроматизм став помітнішим, оскільки розширилася спектральна область, де велися дослідження небесних об'єктів. Фотографічні пластинки тих років були чутливі до фіолетових та ультрафіолетових променів і не відчували видиму оком синьо-зелену область, для якої ахроматизували об'єктиви рефракторів. Доводилося будувати подвійні телескопи, де одна труба несла об'єктив для фотографічних спостережень, інша - для візуальних.

Крім того, об'єктив рефрактора працював всією своєю поверхнею, і на відміну від дзеркала під нього не можна було підвести з заднього боку важелі, що зменшують його прогин, а на дзеркальних телескопах такі важелі (система розвантажень) застосовувалися від початку. Тому рефрактори зупинилися діаметром близько 1 м, а рефлектори пізніше дійшли до 6 м, і це межа.

Як завжди, появі нових рефлекторів сприяло розвиток техніки. У середині XIX століття німецький хімік Юстус Лібіх запропонував простий хімічний метод сріблення скляних поверхонь. Це дозволило виготовляти дзеркала зі скла. Воно краще полірується ніж метал і значно легше його. Скловари також удосконалили свої методи, і можна було сміливо говорити про заготівлі діаметром близько 1 м.

Залишалося розробити науково-обґрунтований метод контролю увігнутих дзеркал, що й зробив наприкінці 50-х років. ХІХ ст. французький фізик Жан Бернар Леон Фуко, винахідник загальновідомого маятника. Він поміщав у центр кривизни сферичного дзеркала точкове джерело світла і загороджував його зображення ножем. Дивлячись, з якого боку при русі ножа перпендикулярно до осі дзеркала на ньому з'являється тінь, можна встановити ніж точно у фокусі, а потім дуже ясно побачити неоднорідності і помилки поверхні. Таким методом можна дослідити і рефрактори: точковим джерелом є зірка. Чутливий і наочний метод Фуко застосовується і зараз як любителями, так і професіоналами.

Фуко виготовив за своєю методикою два телескопи з довжиною труби 3,3 м та діаметром 80 см. Стало ясно, що у рефракторів Фраунгофера з'явився грізний конкурент.

У 1879 р. в Англії оптик Коммон виготовив увігнуте скляне параболічне дзеркало діаметром 91 см. За його виготовлення використовувалися наукові методи контролю. Дзеркало придбав багатий аматор астрономії Кросслей, який змонтував його у телескопі. Однак цей інструмент не влаштував свого власника, і в 1894 Кросслей оголосив про його продаж. Придбати його, щоправда, безкоштовно, погодилася організована в Каліфорнії Лікська обсерваторія.

Крослеєвський рефлектор потрапив у гарні руки. Астрономи прагнули отримати від нього максимум можливого: новий телескоп застосовувався для фотографування астрономічних об'єктів; з його допомогою було виявлено багато невідомих раніше позагалактичних туманностей, схожих на туманність Андромеди, але меншого кутового розміру. Скляний рефлектор першого покоління показав себе ефективним.

Наступний телескоп такого типу був побудований вже на американській землі – також у Каліфорнії, на новоствореній сонячній обсерваторії Маунт-Вілсон. Заготівлю для дзеркала діаметром 1,5 м відлили у Франції; її обробка велася на обсерваторії, а механічні частини було замовлено у найближчому залізничному депо.

Як можна судити з документів, повну відповідальність за новий телескоп несла одна людина – оптик Джордж Річі. Він був, висловлюючись сучасною мовоюголовним конструктором цього приладу. Основними вдосконаленнями були дуже хороший годинниковий механізм, нова системапідшипників, пристрій для швидкого переміщення фотокасети у двох напрямках та заходи щодо вирівнювання температури поблизу головного дзеркала, щоб захистити його форму від спотворення через теплове розширення. Річі сам фотографував небо; час експозиції доходив до 20 год. (на день касету з фотопластинкою прибирали до темного приміщення).

Результати не змусили на себе чекати: чудові знімки Річі досі публікуються в підручниках та популярних виданнях.

Наступний, вже 2,5-метровий рефлектор, почав працювати в Маунт-Вілсон в 1918 р. Усі вдосконалення попередника та досвід його експлуатації були використані при конструюванні гігантського на той час інструменту.

Новий телескоп був ефективнішим за попередній у тому сенсі, що на ньому звичайний, не досвідчений у поводженні з телескопами астроном міг легко фотографувати такі ж слабкі зірки, які виходили на 1,5-метровому як рекордні. А у руках майстра своєї справи цей телескоп дозволив зробити відкриття світового класу. На початку XX ст. відстань до найближчих галактик було для астрономів такою самою загадкою, як відстань від Землі до Сонця на початку XVII ст. Відомі роботи, у яких стверджувалося, що туманність Андромеди у нашій Галактиці. Теоретики розсудливо мовчали; тим часом вже було розроблено надійний методвизначення відстаней до далеких зоряних систем за змінними зірками.

Восени 1923 р. у туманності Андромеди відкрили першу змінну зірку потрібного типу – цефеїду. Незабаром їхня кількість збільшилася до десяти в різних галактиках. Вдалося визначити періоди цих змінних, а за ними – відстані до інших галактик.

Вимірювання відстаней до кількох позагалактичних туманностей дозволило встановити, що що далі розташована галактика, то з більшою швидкістю вона від нас віддаляється.

1,5- і 2,5-метровий рефлектори довго служили вірою та правдою спостережної астрономії; Тепер вони виведені з експлуатації через засвічення піднебіння містом Лос-Анджелеса.

Перелічимо основні особливості сучасних телескопів першого покоління.

По-перше, головні дзеркала їх мають суворо параболічну форму. Вони виготовлені зі скла дзеркального типу зі значним коефіцієнтом теплового розширення (що є недоліком, оскільки форма дзеркала спотворюється через неоднакову температуру різних його частин) і виглядають як суцільний циліндр з відношенням товщини до діаметру приблизно 1:7.

По-друге, конструкція їхньої труби виконана за принципом максимальної жорсткості. Укріплені в ній головне та вторинне дзеркала повинні знаходитись на одній осі в межах помилок, заданих при розрахунку оптики. Якщо цього немає, то якість телескопа неодмінно погіршується, тому конструкцію труби телескопа розраховують так, щоб у будь-якому положенні гнуття труби було менше заданого оптиками допуску. Звичайно, така труба досить потужна. Підшипники телескопа - ковзання чи кулькові. У перших двох телескопів навантаження ними зменшують поплавці, у яких телескоп майже плаває в ртутних ваннах.

7.СТВОРЕННЯ ТЕЛЕСКОПІВ ДРУГОГО ПОКОЛІННЯ

Отже, 2,5-метровий телескоп заробив та дав прекрасні наукові результати, А колектив, що склався навколо нього на обсерваторії Маунт-Вілсон, сміливо дивився в майбутнє і обговорював можливість створення більшого інструменту. При цьому називали діаметр 5 і навіть 7,5 м. Заслугою керівника обсерваторії Дж. Хейла є те, що він уберіг своїх співробітників від непотрібного прагнення все великим розмірамта обмежив діаметр нового приладу п'ятьма метрами. Крім того, він дістав (і це в умовах економічної кризи, що насувається 1929 - 1933 рр.) значну суму, що дозволила почати роботи.

Дзеркало суцільним робити було не можна: його маса при цьому склала б 40 т., що надмірно обтяжило б конструкцію труби та інших частин телескопа. Його також не можна було робити із дзеркального скла, адже з подібними дзеркалами спостерігачі вже намучилися: при зміні погоди і навіть при зміні дня і ночі форма дзеркала спотворювалася, і воно надзвичайно повільно «приходило до тями». Конструктори хотіли виготовити дзеркало з кварцу, у якого коефіцієнт теплового розширення у 15 разів менший, ніж у скла, але цього зробити не вдалося.

Довелося зупинитися на пірексі - різновиду жароміцного скла, розробленого для виробництва прозорих сковорідок та каструль. Виграш у коефіцієнті розширення становив 2,5 разу. У 1936 р. з другої спроби дзеркало вдалося відлити; на тильній стороні воно мало ребристу структуру, що полегшило масу до 15 т та покращило умови теплообміну. Обробка дзеркала велася на обсерваторії; на час Другої світової війни вона була припинена і закінчилася в 1947 р. Наприкінці 1949 р. 5-метровий телескоп почав працювати.

Як і в рефлекторах першого покоління, форма його головного дзеркала була параболічною, спостереження могли вестись у ньютонівському, касегренівському, прямому чи ламаному фокусах. Останній не переміщається під час руху телескопа, і в ньому можна встановлювати важке нерухоме обладнання, наприклад, великий спектрограф.

У конструкцію труби 5-метрового рефлектора було внесено кардинальні зміни: вона перестала бути жорсткою. Інженери дозволили її кінцям гнутися щодо центру за умови, що оптичні деталі нічого очікувати зміщуватися друг щодо друга. Конструкція виявилася вдалою і досі використовується у всіх нічних телескопах.

Довелося змінити конструкцію підшипників телескопа. 5-метровий телескоп «плаває» на тонкому шарі олії, що нагнітається компресором у простір між віссю та її підшипниками. Така система не має тертя спокою і дозволяє інструменту обертатися точно та плавно.

Одним із найважливіших результатів роботи 5-метрового рефлектора обсерваторії Маунт-Вілсон став достовірний доказ того факту, що джерелом енергії зірок є термоядерні реакціїу їхніх надрах. Справжній інформаційний вибух у сфері дослідження галактик також у значною мірою зобов'язаний спостереженням цьому телескопі.

Телескопів другого покоління було виготовлено безліч; характерним представником є ​​рефлектор діаметром 2,6 м Кримської обсерваторії.

Декілька слів про телескопобудування в нашій країні. У 30-х роках. склалося ефективне співробітництво між астрономами та творцями телескопів, але на жодній обсерваторії вони були об'єднані - це сталося пізніше. Планувалося виготовити 81-сантиметровий рефрактор, рефлектори діаметром 100 та 150 см та численне допоміжне обладнання. Велика Вітчизняна війна завадила повністю здійснити цю програму, і перша серія телескопів невеликого діаметра (до 1 м) з'явилася СРСР лише у 50-ті гг. Потім було споруджено два рефлектори діаметром 2,6 м і 6-метровий телескоп. Практично у всіх південних республікахСРСР були створені нові або отримали значний розвиток обсерваторії, що вже були там.

8.РОЗРОБКА РЕФЛЕКТОРІВ ТРЕТЬОГО І ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛІНЬ

Робота на рефлекторах другого покоління показала, що 3-метровий телескоп з високоякісною оптикою, встановлений у пункті зі спокійною атмосферою, може виявитися ефективнішим за 5-метровий, що працює в поганих умовах. Це було враховано розробки рефлекторів третього покоління.

Конструювання нового телескопа відрізняється від робіт із створення інших видів техніки. Сучасний літак випробовується багато років у вигляді дослідних зразків і лише потім йде у серійне виробництво. Зараз великий телескоп коштує приблизно стільки ж, скільки літак, але астрономи, на жаль, не мають грошей на досвідчений зразок. Його замінюють ретельне вивчення наявних інструментів та часті обговорення проектів. Зазвичай першими будуються один-два інструменти серії; накопичений у своїй досвід надзвичайно цінний. Якщо інструмент дуже великий і дорогий, все ж таки будується досвідчений екземпляр меншого розміру.

Основною особливістю телескопів третього покоління є головне дзеркало діаметром 3,5 - 4 м гіперболічної (а не параболічної) форми, виготовлене з нових матеріалів: плавленого кварцу або ситалів - склокераміки з практично нульовим тепловим розширенням, розробленої в СРСР у 60-ті роки. Застосування в касегренівській конфігурації головного гіперболічного дзеркала дозволяє значно розширити поле хороших зображень; розрахунок цієї системи було виконано у 20-ті роки. Телескопи третього покоління прагнуть встановлювати у місцях, спеціально обраних за спокоєм атмосфери. Подібних телескопів зараз побудовано досить багато; Вважається, що це інструмент університетського класу.

Метровий телескоп, який увійшов до ладу в 1975 р., хоч і відноситься до другого покоління, але в його конструкцію було внесено одну кардинальну зміну. Телескопи попередніх поколінь встановлювалися екваторіально. Вони супроводжували зірку, що спостерігається, повертаючись зі швидкістю одного обороту в зоряну добу навколо осі, спрямованої на полюс світу. За другою координатою об'єкта - відмінювання - телескоп встановлюється до початку фотографування і навколо цієї осі більше не обертається.

Ще до Другої світової війни вітчизняний архітектор астрономічних приладів Н.Г. Пономарев звернув увагу на те, що труба телескопа і вся його конструкція будуть значно легшими, а значить, і дешевшими, якщо перейти від екваторіальної до азимутальної установки, тобто якщо телескоп обертатиметься навколо трьох осей - осі азимуту, осі висоти та оптичної осі (там можна обертати лише касету з фотопластинкою). Ця ідея і була здійснена у 6-метровому телескопі, який отримав назву БТА (Великий телескоп азимутальний). Він встановлений в астрофізичній обсерваторії на Північному Кавказі поблизу станиці Зеленчуцької.

Азімутальне монтування використовується у всіх без винятку телескопах четвертого покоління. Крім цього нововведення для них характерно виключно тонке дзеркало, форма якого підлаштовується за допомогою ЕОМ після автоматичного аналізу оптичної системи зображення зірки. Будується понад десять інструментів такого типу діаметром понад 8 м, і вже працює їхня модель діаметром 4 м. Важко навіть уявити, які нові відкриття вони принесуть астрономії.

9.ПРИЄМНИКИ ВИМИКАННЯ І ЗОБРАЖЕННЯ

Яку б складну системуз телескопа, світлофільтрів, інтерферометрів і спектрографів не спорудили астрономи, на її виході неминуче знаходиться приймач випромінювання чи зображення. Приймач зображення записує зображення джерела. Приймач випромінювання реєструє лише інтенсивність випромінювання, нічого не повідомляючи про те, якими є форма та розмір об'єкта, який його висвітлює.

Першим приймачем зображення в астрономії був неозброєний людське око. Другим стала фотопластинка. Для потреб астрономів були розроблені фотопластинки, чутливі в різних областях спектру, аж до інфрачервоної і, що найголовніше, добре працюють при спостереженні слабких об'єктів. Астрономічна фотопластинка - виключно ємний, дешевий та довговічний носій інформації; багато знімків зберігаються у скляних бібліотеках обсерваторій понад сто років. Найбільша фотопластинка використовується на одному з телескопів третього покоління: її розмір 53 х 53 см!

На початку 30-х років. ленінградський фізик Леонід Кубецький винайшов пристрій, названий згодом фотоелектронним помножувачем (ФЕУ). Світло від слабкого джерела падає на нанесений усередині вакуумної колби світлочутливий шар і вибиває з нього електрони, які прискорюються електричним полем і потрапляють на пластинки, що їх число множать. Один електрон вибиває три - п'ять електронів, які у свою чергу розмножуються на наступній платівці і т. д. Пластинок таких близько десяти, тому посилення виходить величезне. Фотопомножувачі виробляються промисловим способом та широко застосовуються в ядерній фізиці, хімії, біології та астрономії. Робота з вивчення джерел зоряної енергії було виконано значною мірою з допомогою ФЭУ - цього простого, точного і стабільного приладу.

Майже одночасно з фотомножником у різних країнах винахідники незалежно один від одного створили електронно-оптичний перетворювач (ЕОП). Він застосовується у приладах нічного бачення, а спеціально розроблені високоякісні прилади цього ефективно використовуються в астрономії. ЕОП також складається з вакуумної колби, на одному кінці якої є світлочутливий шар (фотокатод), а на іншому - екран, що світиться, подібний до телевізійного. Вибитий світлом електрон прискорюється і фокусується на екрані, що світиться під його дією. У сучасні ЕОП вставляють пластинку, що підсилює електронне зображення, складену з безлічі мікроскопічних фотопомножувачів.

Значне поширення в астрономії в Останніми рокамиотримали так звані прилади із зарядовим зв'язком (ПЗС), що вже завоювали собі місце в телекамерах і переносних відеокамерах. Кванти світла тут звільняють заряди, які, не залишаючи спеціально обробленої пластинки з кристалічного кремнію, накопичуються під впливом прикладених напруг у певних її місцях - елементах зображення. Маніпулюючи цими напругами, можна рухати накопичені заряди таким чином, щоб направити їх послідовно по одному в обробний комплекс. Зображення відтворюються та обробляються за допомогою ЕОМ.

Системи ПЗЗ дуже чутливі та дозволяють вимірювати світло з високою точністю. Найбільші прилади такого роду не перевищують за розміром поштову марку, проте ефективно використовуються в сучасній астрономії. Їхня чутливість близька до абсолютної межі, поставленої природою; хороші ПЗЗ можуть реєструвати «поштучно» більшу частину квантів світла, що на них падають.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

телескоп галілей рефлектор

1. Міхельсон Н.М. Оптичні телескопи: Теорія та конструкція. - М: Наука, 1976.

2. Максутов Д.Д. Астрономічна оптика – М.: Наука, 1979.

Навашин М.С. Телескоп астронома-аматора. - 4-те вид. - М: Наука, 1979.

Аматорські телескопи. Зб. статей / Под ред. М.М. Шемякіна. - М: Наука, 1975.

5. Максутов Д.Д. Оптичні площини, їх дослідження та виготовлення. - Л., 1934.

Мельникове О.А., Слюсарєв Г.Г., Марков А.В., Купревич Н.Ф. Сучасні телескоп. - М: Наука, 1975.

Сулім А.В. Виробництво оптичних деталей. - 2-ге вид., доповн. - М: Вища школа, 1969.

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

Телескопи, основний астрономічний інструмент людства, не зазнавали кардинальних змін принципів їхнього функціонування протягом 400 років. Однак, завдяки реалізації проекту Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance (SPIDER), який є частиною більш масштабної програми Управління перспективних дослідницьких програм Пентагону DARPA, розроблено нову технологію, яка дозволить замінити великі та громіздкі лінзи та дзеркала компактнішими вузлами. Використання цих оптичних вузлів, розроблених фахівцями компанії Lockheed Martin, до складу яких входить безліч мініатюрних світлозаломлюючих елементів, дозволить скоротити розмір телескопів наступного покоління в 10-100 разів.

Базова конструкція та принципи роботи телескопа, по суті, залишалася незмінною, починаючи з моменту винаходу цього пристрою у 1608 році. Велика передня лінза фокусує світло і спрямовує його у бік меншої тилової лінзи, яка формує зображення. За останнє століття конструкція телескопа зазнала безліч модернізацій, але основна перешкода, яка заважає збільшенню можливостей таких телескопів, так і залишилася недозволеною. І полягає воно в тому, що для того, щоб зробити телескоп потужнішим, потрібно збільшення розмірів і, відповідно, ваги передньої основної лінзи.

Проблема полягає в тому, що процес виготовлення оптичних лінз є повільним процесом, що вимагають надзвичайно високої точності, і виготовлення основних лінз великих телескопів можуть знадобитися роки. Крім цього, скляні лінзимають тенденцію прогинатися під впливом сили тяжіння, вони є повністю прозорими світла з певними довжинами хвиль і вони завжди присутній певний рівень залишкових колірних і сферичних спотворень. Все це є причиною того, що найбільший заломлюючий телескоп на сьогоднішній день має лінзу, діаметром 100 сантиметрів, він знаходиться в Єркській обсерваторії і був побудований в 1895 році.

Розроблена фахівцями компанії Lockheed Martin і вченими з Каліфорнійського університету в Девісі технологія SPIDER дозволяє замінити одну велику лінзу телескопа безліччю крихітних лінз за аналогією з фасетчастими очима комах. Кожна крихітна лінза фокусує світло на поверхні датчиків, кремнієвих інтегральних фотонних схем. Таким чином, один телескоп перетворюється на безліч мікроскопічних окремих камер.

Ключовим моментом технології SPIDER і те, що для своєї роботи вона використовує принципи інтерферометрії. Зазвичай такі принципи використовуються астрономами за допомогою декількох оптичних або радіотелескопів, що знаходяться на відстані один від одного, які апаратним і програмним шляхом об'єднуються в один величезний телескоп. Використовуючи дані про амплітуду і фазу радіосигналів або світла, що приймаються, вчені можуть отримувати зображення з набагато більшою роздільною здатністю, ніж зображення, що отримуються за допомогою одного єдиного телескопа.

Фахівці компанії Lockheed Martin використовували той самий принцип, але тільки в менших масштабах. В результаті вийшов досить компактний і легкий телескоп, який можна встановлювати на стандартній платформі космічних апаратів.

"Використовуючи самі сучасні технології, ми створили інтерферометричну матрицю, яка забезпечує роздільну здатність, порівнянну з роздільною здатністю матриць якісних цифрових фотокамер" - розповідає Алан Дункан (Alan Duncan), старший науковий співробітник компанії Lockheed Martin.

Крихітні лінзи окремих елементів матриці SPIDER не вимагають такої ретельної та точної обробки, як лінзи телескопів. Для отримання роздільної здатності, що відповідає, наприклад, роздільної здатності 100-сантиметрового телескопа, матриця SPIDER повинна мати такі ж розміри. Але матриця SPIDER буде настільки тонка, що сумарна економія місця та ваги може становити до 99 відсотків. Крім цього, виготовлення оптичних компонентів матриці SPIDER потрібно кілька тижнів, а чи не років.

Телескоп, заснований на матрицях SPIDER, є плоскою конструкцією, яка може мати круглу, шестикутну або складнішу форму для того, щоб його можна було встановити на поверхні космічного корабля, наприклад. В даний час технологія SPIDER знаходиться на ранній стадіїїї реалізації та її доведення рівня практичного застосування може знадобитися до 5-10 років.

"Технологія SPIDER має потенціал, який дозволить у майбутньому робити захоплюючі відкриття. Адже нічого не заважатиме помістити компактні високоякісні системи на орбіти таких планет, як Сатурн та Юпітер" - розповідає Алан Дункан, - "З урахуванням скорочення розмірів та ваги телескопів у 10- 100 разів у космос можна буде запускати більшу кількість астрономічних інструментів, які дозволять вченим виявити масу нового та цікавого”.

Валерій Петрович

Полковник Ходасевич не міг заснути.

Він упорядкував свої записи: намітив, про що запитає завтра підозрюваних – усіх шістьох, хто перебував на дачі, і, по телефону, – полковника Ібрагімова. Можна з чистою совістюі подрімати, але сон не йшов.

Часом Валерію Петровичу допомагав від безсоння парадоксальний засіб – добра чашка розчинної кави. Однак у його спальні, де покійний господар, здавалося, все передбачив для прийому гостей – ванна, кондишен, пиво та мінералка у міні-барі – не було ні чайника, ні кави. Недоопрацювання з його боку.

Що залишалося робити? Довелося накинути сорочку і тягтись униз, на перший поверх.

У коридорі другого поверху було темно. Усі, схоже, спали. Однак, коли Ходасевич ступив на сходи, перед ним унизу, у величезній вітальні, відкрилася чудова картина. Там горіло м'яке світло торшера, лунала тиха музика, на журнальному столику стояла пляшка коньяку в оточенні двох келихів, а поруч, на дивані, сиділи двоє: чоловік і жінка. Пози їх не залишали сумнівів у певній інтимності того, що відбувається. Чоловік закинув руку на спинку дивана за головою жінки; жінка довірливо припала до його плеча. Можливо, між ними назрівав поцілунок.

Незважаючи на те, що диван розташовувався так, що голубки сиділи до Ходасевича спиною, полковник легко дізнався жінку. Це була красуня Майя, дружина Дениса. Першого моменту Валерій Петрович подумав, що поряд з нею сидить чоловік, проте через секунду з подивом переконався, що це лисуватий, немолодий і бляклий Інків.

Полковник не збирався переривати їх тет-а-тет, проте й тікати, не отримавши кави, йому не хотілося. Тут сходинка під його ногою рипнула - і коханці (чи ким там вони припадали один одному?) відсахнулися в сторони. У погляді Інкова, який той кинув через плече у бік сходів, Валерій Петрович прочитав явний переляк – миттєво, зрештою, зниклий після того, як ділок дізнався полковника. В очах Майї, коли вона обернулася на скрип, промайнули дещо складніші почуття: Ходасевич помітив у них торжество навпіл зі зловтіхою, але потім, коли Майя побачила, що застукав її зовсім не той чоловік, кого вона потай сподівалася побачити, обличчя її відбило досаду.

— Перепрошую, — промимрив полковник. – Я прийшов випити кави. - І став спускатися сходами.

Майя схопилася. Поки Ходасевич спускався сходами, він розшифрував мізансцену так: мабуть, Майя вирішила пофліртувати з Інковим заради того, щоб досадити своєму чоловікові, красеню Денису. Вони, мабуть, дуже посварилися. (Полковник чув, як кілька годин тому з їхньої кімнати долинали збуджені голоси і навіть бився посуд.) Схоже, подружній конфлікт вийшов на ґрунті ревнощів, і Майя придумала безпрограшну помсту: спокусити на помсту першого зустрічного. Ним і виявився Інків.

Втім, хто знає? Може, причина північних майже обійм криється зовсім в іншому?

– Язроблю вам каву, – ласкаво сказала Майя полковнику. Вона почервоніла, і очі її блискуче блищали.

- Чи не пізно буде для кави? – буркнув Інків, свердливши Ходасевича злими очима.

- Ви якій каві віддаєте перевагу - о цій годині ночі? – заспівала Майя, демонструючи свою начитаність та почуття гумору.

- Ложка порошку, дві ложки цукру. На велику чашку.

Майя вирушила на кухню - здоровенне приміщення, що примикає до не менш гігантської вітальні.

Полковник без запрошення сів поруч із Інковим – на те місце, яке щойно займала Майя. Він навіть зумів відчути тепло її тіла, що походить від оббивки дивана, і легкий запах нічного крему. Інків невдоволено зиркнув на Валерія Петровича.

— Можливо, вас просто використовують, — напівголосно сказав Ходасевич, показавши очима у бік Майї, — а ви нариваєтеся на великі неприємності.

- Не ваша справа, - прошипів Інков і кинув на полковника черговий злісний погляд.

- Що небудь ще? - Кокетливо простягла вона. - Чай, коньяк, потанцюємо?

– Коньяку я вип'ю. - Полковник взяв пляшку "Мартеля", що стоїть на журнальному столику, і ливанув собі в каву добрих п'ятдесят грам. Запропонував люб'язно дівчині: - Сідайте з нами, Майя.

– О-о, ні, – заспівала та. – Я з вашого дозволу пройдусь.

- Не замерзнете? – з часткою іронії спитав Ходасевич. І справді: Майя була в халатику поверх нічної сорочки та босоніжком. Дуже пікантний вигляд.

- О-о, ні, - грайливо засміялася Майя. – Ніч сьогодні тепла. Не бійтеся, я нікого не спокушатиму. Більшене буду, - додала вона зі значенням. – Піду погуляю дільницею. Сподіваюся, полковнику, - вона грайливо схилила голову набік, - ділянкою нам ходити дозволяється?

– Дозволяється, – буркнув Ходасевич.

- Прекрасно.

Майя розгорнулася, перетнула вітальню, легко впоралася із замком, відчинила двері на вулицю і вийшла в ніч.

Інків зітхнув:

– Ну що ж, може, воно й на краще. А то й справді потім клопоту не оберешся. - Він швидко налив собі коньяку. - Ваше здоров'я, полковнику. – І випив одним ковтком.

Ходасевич уже звернув увагу, що бізнесмен добряче напідпитку. Що ж, чергова чарка має його підхльоснути. Полковник здогадувався, якого типу людей належить Інків: меланхолійний мовчун. Однак, міцно випивши, подібні суб'єкти зазвичай стають промовистими, якщо не сказати балакучі. Цю обставину, подумав полковник, можна використати. А то з тверезоголісоторгівця кліщами слова не витягнеш. Денна їхня розмова зовсім не вийшла – Валерій Петрович залишився їм дуже незадоволеним.

- Вічна пам'ять, - як луна відгукнувся Інків.

– Ви довго працювали разом із покійним? – м'яко промовив полковник.

– Та років двадцять п'ять.

– Так. Спершу в міністерстві, потім, коли катабудовапочалася, Борька кооператив відкрив, мене до себе покликав… Ну, з того часу все й закрутилося. П'ятнадцять, гадайте, років в одній фірмі ішачим.

"А п'яний Інків і справді балакучіший, ніж тверезий", - із задоволенням подумав Ходасевич.

– Будь-яке у нас з ним бувало, – з п'януватою сентиментальністю сказав Інков, по-старому похитуючи головою, – і наїзди пережили, і інфляцію, і дефолт… А тепер ось бач…

- А що, на Конишева і раніше траплялися замахи? – обережно спитав полковник.

- Так були, - прикро махнув рукою Інків.

- А хто на нього робив замах і чому? У вас є припущення?

– Припущення? Є є припущення! Та що толку? Андрійовича вже не повернеш.

- Не повернеш, це правильно. Але, може, завдяки вашій допомозі ми знайдемо вбивцю? – Ходасевич допитливо подивився на Інкова.

– Може, й знайдете. Але ж ми вас найняли, щоб ви розслідували вбивство Тамари, хіба ні?

– Де одне, там і інше, – непевно знизав плечима Валерій Петрович.

- Ви що, думаєте, що вбивства Бориса та Тамари пов'язані один з одним?

- Можливо.

– Їх що – одна й та сама людина вбила?

– А ви самі як думаєте, Михайле В'ячеславовичу?

- Я так не думаю, - з натиском промовив Інков. – Під Конишева підклали п'ять кіло вибухівки. Тамару, найімовірніше, убив хтось із домашніх. Ви думаєте, Майя вміє поводитися з вибухівкою? Чи Денис? Чи ця дурочка Віка? Про Наташку з Риткою я взагалі не говорю. Одна в той час, коли Бориса висадили в повітря, сиділа на своїх Мальдівах, інша - в Англії, яке там вбивство?

– Ну, існують ще найманці, – знизав плечима Ходасевич. - Бувають і замовні вбивства.

– Все, звичайно, буває, шановний громадянине полковнику. Але якщо ви питаєте мою думку, я вам відповім, що два вбивства, Конишева та його дружини, між собою не пов'язані. Його, за моємудумку, замочили однілюди – і з одним, Певним мотивом. Її – хтось інший, і мотив був іншим. Тільки не питайте мене, хто вбив. Ні про нього, ні про неї. Особливо про неї. Сам голову ламаю.

- А хто вбив вашого боса, можна дізнатися про вашу думку? – обережно спитав полковник.

– Я думаю, – твердо сказав Інков, – Бориса вбили через бізнес.

– І хто, як не ви, уявляє собі всю таємничу вашого бізнесу… – м'яко підготував співрозмовнику Ходасевич.

– Так. Так. Я уявляю. Але нікому жодних свідчень ніколи не даватиму. - І додав напівголосно з п'яною довірливістю: - Я ще жити хочу.

Інків зітхнув, хлюпнув ще коньяку і залпом випив. Полковник сьорбнув каву з коньяком і відчув усередині блаженне розслаблення.

Розвиток астрономії не припиняється і багато нових телескопів будуються у всьому світі для різних цілей. Короткий описнайвизначніших проектів у цьому огляді:

Пошук планет

Сучасні телескопи здатні знайти планету в іншої зірки тільки якщо вона дуже близько до зірки або дуже велика (дивлячись на аналог сонячної системи «Кеплер» знайшов би Сатурн і Юпітер). Щоб знаходити аналоги землі в інших зірок та дізнатися, що з ними стало, створюється нове покоління космічних та наземних телескопів.

Телескоп TESS буде запущений у 2017 році. Його завдання - шукати екзопланети при сприятливому результаті він знайде 10000 нових екзопланет у 2 рази більше, ніж виявлено на сьогоднішній день.

Космічний телескоп CHEOPS, що запускається в 2017, шукатиме екзопланети у найближчих до сонячної системи зірок і вивчатиме їх.

Телескоп Джеймса Вебба це наступник Хаббла та майбутнє астрономії. Він першим зможе знаходити планети розміром із Землю і менше, а також робити фотографії ще більш далеких туманностей. Будівництво телескопа коштувало $8 млрд. Він буде відправлений до космосу восени 2018 року.

Тридцятиметровий телескоп міг би бути першим із серії «екстремально великих телескопів» здатних бачити значно далі за існуючі телескопи, але для жителів гавайських островів, гора, на якій його будують - священна, і вони домоглися його скасування. Тож тепер його буде відкладено і в кращому разі збудовано в іншому місці.

Chapter 4

Наземний Гігантський Магелланов телескоп матиме роздільну здатність у 10 разів вище, ніж у Хаббла. Повністю функціональним він стане у 2024 році.

Але найбільшим у світі телескопом буде European Extremely Large Telescope (E-ELT). У кращому випадку він навіть буде здатний візуально спостерігати екзопланети, так що ми зможемо вперше побачити планети в інших зірок. Початок роботи також – 2024.

Телескоп PLATO буде спадкоємцем вже Джеймса Вебба і запущений у 2020-ті. Основним його завданням, як і інших, буде знаходження та вивчення екзопланет і він зможе визначати їхню будову (тверді вони або газові гіганти).

Також планований на 2020-й телескоп Wfirst спеціалізуватиметься на пошуках далеких галактик, але також зможе знаходити екзопланети і передавати зображення найбільших з них.

Китайський телескоп STEP (Search for Terrestrial Exo Planets) буде спроможний виявляти схожі на землю планети на відстані до 20 парсеків від сонця. Його запуск очікується у період 2021-2024.

Запланований на другу половину 2020-х космічний телескоп NASA - ATLAST шукатиме в галактиці біомаркери, що свідчать про наявність життя (кисню, озону, води)

Lockheed Martin розробляє новий телескоп – SPIDER. Він повинен збирати світло в інший спосіб і це дозволить зробити ефективний телескоп меншого розміру, тому що, якщо подивитися на попередні проекти, вони стають все більш гігантськими.

А поки нові телескопи для пошуку екзопланет ще не запущені і не збудовані, все що у нас є на сьогодні це 3 наглядові проекти. Докладніше про них у таблиці пошуку планет:

Таблиця пошуку планет

	У 2013 телескоп «Кеплер» - найефективніший у пошуку екзопланет телескоп вийшов з ладу, і багато видань написали йому щось на кшталт некрологу. Але після запуску місії K2 у 2014 році виявилося, що телескоп ще цілком здатний знаходити планети. З квітня 2016 року він почне нові спостереження, і дослідники розраховують знайти від 80 до 120 нових екзопланет.
	Дуже дешевий порівняно з аналогами, телескоп Гарвардського університету – Менерва у грудні 2015 року розпочав свою місію з пошуку екзопланет у червоних карликів, по сусідству із сонячною системою. Астрономи розраховують знайти щонайменше 10-20 планет.
	Не зрозуміло обертається навколо зірки Альфа-центавра (найближчого сусіда сонячної системи) планета чи ні. Ця загадка не відпускає астрономів і частина з них організувала проект Pale red dot для ретельного спостереження та з'ясування цього питання (якщо планета є, то на ній однаково температура 1000 градусів). Спостереження вже завершено, результати у вигляді наукової статті будуть наприкінці 2016-го. Планета 9 (або планета X) раптово була виявлена ​​опосередкованими методами на початку 2016-го. Перша нова планета сонячної системи за більш ніж 150 років, але щоб спостерігати її в телескоп і тим самим підтвердити її існування може знадобитися до 5 років пошуків. Пошук зірок У галактиці чумацький шлях від 200 до 400 млрд зірок і астрономи намагаються створити карту або каталог хоча б найближчих до нас зірок. Космічний телескоп GAIA становитиме карту 1 млрд. найближчих до нас зірок. Публікацію першого каталогу заплановано на літо 2016. Японський проект JASMINE - це третій в історії астрометричний проект (GAIA - другий) і включає запуск 3 телескопів у 2017, 2020 і після 2020 для уточнення відстані до астрономічних об'єктів і також нанесення розташування зірок на карту. Наземний телескоп LSST використовуватиметься для картографування Чумацького Шляхута складання новітньої інтерактивної карти зоряного неба. Він розпочне роботу приблизно у 2022 році. На сьогоднішній день у нас є тільки ось така зіркова карта від Google. Пошук прибульців Якщо позаземна цивілізація у нашій галактиці винайшла радіо, ми її коли-небудь знайдемо. Російський мільярдер та творець mail.ru Юрій Мільнер вклав у 2015 році $100 млн у новий проект з пошуку позаземних цивілізацій. Пошук здійснюватиметься на поточному обладнанні. Китай будує найбільший у світі радіотелескоп FAST площею 30 футбольних полів і навіть виселив мешканців цієї місцевості, щоб його звести. Радіотелескопи вирішують наукові завдання, але, найцікавіший спосіб їх застосування, це спроби засікти радіосигнали розумного життя. Телескоп був добудований у 2016 році і перші дослідження будуть проведені вже у вересні. Будується в Австралії, Південній Африціі Новій Зеландії радіоінтерферометр Square Kilometre Array буде в 50 разів чутливіший за будь-який радіотелескоп і настільки чутливий, що зможе засікти радар аеропорту за десятки світлових років від землі. Вихід на повну потужність очікується у 2024 році. Він також зможе дозволити наукову загадку про те, звідки беруться короткі радіосплески та знайде безліч нових галактик. KIC8462852 найзагадковіша зірка на сьогоднішній день. Щось величезне затуляє її світло. Більше ніж юпітер у 22 рази, і це не інша зірка. Більше того, вона показує аномальні коливання яскравості. Астрономи дуже заінтриговані. () Не припиняються суперечки про те, чи варто відправляти повідомлення до зірок або лише слухати. З одного боку, ніхто нас не знайде якщо слухати, з іншого одержувачі повідомлень можуть бути ворожі. Декілька повідомлень вже було відправлено у 20 столітті, але зараз їх відправляти перестали. Пошук астероїдів Ніхто всерйоз не займався захистом планети від астероїдів до недавнього часу З наростанням занепокоєння з приводу астероїдів після челябінського метеорита, бюджет НАСА на виявлення астероїдів зріс у 10 разів до $50 млн. у 2016 році. LSST не лише складатиме карту зоряного неба, а й шукатиме «малі об'єкти сонячної системи». Його можливості щодо знаходження астероїдів повинні будуть бути в рази вищими, ніж у сучасних наземних і космічних телескопів. Космічний інфрачервоний телескоп Neocam - один із 5 претендентів на нову місію програми Discovery від NASA. Якщо саме ця місія буде відібрана для реалізації у вересні 2016 року (а вона має найбільшу підтримку) Телескоп буде запущений у 2021 році. Разом з LSST він дозволить Насу здійснити поставлене завдання щодо знаходження 90% астероїдів більше 140 м. Перший у Росії телескоп для виявлення небезпечних астероїдів - АЗТ-33 ВМ був добудований у 2016 році. Для нього ще потрібно закупити обладнання за 500 млн. рублів, і тоді він буде здатний виявити астероїд розміром з тунгуський метеоритза місяць до зіткнення із землею. Марно спостерігати за небезпечними астероїдами, якщо не вдасться змінити їх курс. Тому NASA та ESA збираються запустити місію AIDA щодо зіткнення спеціального зонда та астероїда «65803 Didymos» та тестування таким чином можливості зміни курсу астероїда. Запуск очікується у 2020, а зіткнення у 2022. Astronomy dream projects Астрономи дуже хотіли б здійснити ці проекти, але поки що не можуть через брак фінансування, технологій чи внутрішньої єдності. Через розбіжності між астрономами будуватимуться 3 великі телескопи замість одного гігантського 100 метрового телескопа. Проте астрономи сходяться на думці, що в найближчі 30 років стометровий телескоп потрібно буде побудувати. Місія New Worlds полягає в тому, щоб заслонити світло зірки, щоб побачити екзопланети поряд з нею. Для цього доведеться запустити до космосу коронограф у поєднанні з телескопом. Деталі місії все ще обговорюються, але вона обійдеться не менш як $1 млрд. Космічні телескопи недостатньо великі, а наземним обсерваторіям заважає атмосфера. Тому астрономи дуже хотіли б побудувати обсерваторію на місяці де немає атмосфери та шуму (спотворень через земні джерела). Це було б ідеальне місце для спостережень, але на здійснення такого проекту заберуть десятиліття. Проте невеликі телескопи вже вирушають на місяць разом із місяцеходами. Додати мітки

Мал. 3.26. Дзеркало 3-метрового Лікського рефлектора на шліфувальному верстаті. Незважаючи на стільникову структуру, тверде дзеркало навіть порівняно невеликого діаметра має неабияку товщину.

В останні роки створюються телескопи нового покоління з апертурою 8-10 м. Якби дзеркало такого діаметру виготовлялося за старою технологією, воно важило б сотні тонн. Тому використовуються нові технічні принципи: головне дзеркало робиться або складним із кількох невеликих дзеркал, або настільки тонким, що саме не може підтримувати свою форму і потребує спеціальної механічної системи. Найбільшими зараз є 10-метрові телескопи-близнюки Кек-1 і Кек-2, встановлені в обсерваторії Мауна-Кеа (о. Гаваї), і Великий канарський телескоп (Gran Telescopio Canarias, GTC) на о. Пальма. Їхні дзеркала зібрані з 36 шестикутних елементів діаметром по 2 м. Комп'ютерна система постійно регулює їхнє відносне положення для узгодженої роботи як єдиного дзеркала.

Мал. 3.27.120-дюймовий (305 см) рефлектор "Шейн" Лікської обсерваторії (1959).

Трохи меншого розміру чотири телескопи VLT (Very Large Telescope), що мають монолітні дзеркала діаметром 8,2 м. Вони встановлені на вершині гори Серро-Паранал, розташованої в самому серці неживої пустелі Атакама (Чилі), за 12 км від тихоокеанського узбережжя, де умови для астрономічних спостережень є майже ідеальними. Цей комплекс належить Європейській південній обсерваторії (ESO) та успішно працює вже 10 років. Приступив до роботи і "Великий бінокулярний телескоп" (Large Binocular Telescope, LBT) в обсерваторії Маунт-Грехем (Арізона), що має на одному монтуванні два 8,4-метрові дзеркала.

Тут я маю зауважити, що дата народження великого телескопа – поняття не зовсім певне. Гігантський телескоп дуже складна машина. Є кілька моментів, які можна назвати його «народженням»: встановлення головного дзеркала, перше світло – отримання першої фотографії неба, урочисте відкриття з розрізанням стрічки у присутності гостей та начальства (пляшку шампанського об телескоп не розбивають). Один із цих моментів вказують як дату народження телескопа. Але його остаточне доведення зазвичай розтягується на роки. Великі телескопи, як великі тварини, повільно зростають і довго не старіють. Вони живуть і працюють по 100 і більше років, поступово набуваючи все більших можливостей і приносячи все більш важливі результати. Нерідко трапляється, що телескоп втрачає можливість працювати не тому, що сам постарів, а тому, що змінилося довкілля. Про це ми поговоримо наприкінці глави, коли йтиметься про астроклімат. А зараз – невеликий відступ.

У астрономів склалася традиція надавати великим телескопам власні імена. Досі це були імена знаменитих учених чи меценатів, чиї зусилля та гроші сприяли народженню унікальних наукових інструментів. Наприклад, метрові рефрактори «Лік» та «Йеркс», 100-дюймовий рефлектор «Хукер», 10-метрові телескопи «Кек» були названі на честь меценатів, а телескопи 3-5-метрового діаметра «Хейл», «Гершель», « Мейол», «Струве», «Шейн» та «Шайн» – на честь відомих астрономів. Унікальному космічному телескопу назвали знаменитого американського астронома Едвіна Хаббла. Співробітники ESO в Чилі, які створюють гігантську систему VLT з чотирьох 8-метрових і трьох 2-метрових телескопів, вирішили не відступати від цієї традиції і також дати своїм гігантам власні імена. Це дуже зручно, коли довгі технічні позначення замінюють простими іменами. Враховуючи місцеві традиції, цим телескопам вирішили дати імена, почерпнуті з мови народу мапуче, що у південній частині Чилі. Відтепер восьмиметрові телескопи називають у порядку їх народження так: «Анту» (Сонце), «Куйєн» (Луна), «Меліпаль» (Південний Хрест) та «Єпун» (Венера). Гарно, хоча запам'ятати з першого разу важко.

Таблиця 3.3

Шість поколінь телескопів-рефлекторів

Слід сказати, що й самі астрономи спочатку заплуталися у цих іменах. Назвавши четвертий телескоп звучним індіанським ім'ям Єпун (Yepun), вчені переклали його сенс як « найяскравіша зірканічного неба», а оскільки такою є Сіріус, астрономи були впевнені, що ім'ям цієї зірки вони і назвали свій телескоп. Однак, коли «хрестини» телескопів вже відбулися, деякі фахівці з мов засумнівалися у правильності цього перекладу та провели додаткові дослідження. Не так легко виявилося знавців майже вимерлої мови. Але все ж таки вдалося з'ясувати, що слово «єпун» означає не «найяскравіша зірка ночі» (тобто Сіріус), а «вечірня зірка» і належить воно до планети Венері. Зауважимо, що індіанці мапуче, як і багато давніх народів, не ототожнювали «вечірню зірку» і «ранкову зірку» з однією планетою Венерою в її різних положеннях щодо Сонця, а вважали їх двома різними світилами. Отже, четвертий 8-метровий телескоп ESO, названий «Єпун», носить ім'я «вечірньої зірки» – Венери. Дуже гідне астрономічне ім'я, хоч і не таке «зоряне», як було задумано.

Хоча жоден великий телескоп не повторює попередні, а несе в собі нові інженерні елементи, все ж таки еволюцію найбільших телескопів-рефлекторів можна представити у вигляді зміни кількох поколінь (табл. 3.3).

Які ж особливості наземних телескопів останнього, п'ятого покоління? Цих особливостей багато: вони і в матеріалах, і в технологіях, і в принципово нових ідеях, які вже втілені або чекають свого часу. Головна риса нових телескопів – відмова від твердого дзеркала. Тепер підтримання ідеальної форми головного дзеркала та взагалі заданих оптичних параметрів телескопа покладено систему активної оптики. Що це таке?

Активна оптика

Система активної оптики – це автоматична система підтримки ідеальної форми і правильного розташування оптичних елементів телескопа-рефлектора, передусім його головного і вторинного дзеркал. Ідеальну форму (параболоїда, гіперболоїда чи сфери, залежно від оптичної схемителескопа) намагаються надати дзеркалам під час виготовлення на оптичному підприємстві, але нерідко у своїй залишаються невиявлені дефекти. Надалі якість дзеркал погіршується при їхньому транспортуванні в обсерваторію та складанні телескопа в вежі. Під час експлуатації телескопа його елементи піддаються змінним механічним і термічним навантаженням, викликаним поворотами телескопа при його наведенні на об'єкти спостереження, добовими перепадами температури і т.п. телескоп, збиваючи налаштування оптичних елементів.

Історично підтримання форми оптичних елементів телескопа ґрунтувалося на їх жорсткості. Як ми вже знаємо, до кінця ХІХ ст. телескопи-рефрактори наблизилися до своєї межі: зі зростанням діаметра і ваги лінз підтримувати їхню форму ставало все складніше, оскільки кріплення лінзи можливе лише за її периметром. Коли діаметр лінзових об'єктивів досяг 1 м, технічні можливості виявилися вичерпаними: два найбільші у світі лінзові телескопи: рефрактори Лікської (91 см) та Єркської (102 см) обсерваторій – ніколи не будуть перевищені, принаймні доти, доки лінзи роблять з скла, а самі телескопи розташовуються на Землі, в умовах звичайної сили тяжіння.

Мал. 3.28. Принципова схемасистеми активної оптики, яка застосовується на Європейській південній обсерваторії.

Проблему деформації об'єктива вдалося вирішити шляхом переходу до телескопів-рефлекторів: жорстке монтування телескопа підтримує дзеркальний диск об'єктива по всій його нижній поверхні, перешкоджаючи вигину. Наразі такі оптичні системи називають пасивними. Вага дзеркала вдавалося значно знизити без втрати жорсткості, надавши йому форму бджолиних стільників і залишивши суцільною лише верхню, дзеркальну поверхню. Нарешті, для найбільших дзеркал діаметром 2,5-6,0 м було розроблено механічну систему розвантаження. Вона підтримує дзеркало знизу в кількох точках так, що сила упору залежить від положення телескопа: чим ближче до зеніту дивиться телескоп, а значить, чим горизонтальніше розташоване його головне дзеркало, тим сильніше впираються в нього знизу підтримують «пальці», не дозволяючи дзеркалу прогинатися . Фактично, це стало першим кроком до системи активної оптики.