Как работает телескоп


Как устроен телескоп | Астрономия

Хотя в наше время используют главным образом гигантские астрономические инструменты, небольшие любительские телескопы и теперь позволяют получить немало полезных сведений.

Существуют две основные системы телескопов: линзовые (рефракторы) и зеркальные (рефлекторы).

Простейший телескоп-рефрактор состоит из объектива, представляющего собой двояковыпуклую линзу, и двояковыпуклого окуляра. Объектив собирает лучи, идущие от источника света, в точку, которая носит название фокус. В фокусе создается действительное изображение рассматриваемого объекта. Это изображение увеличивается с помощью окуляра.

Ход лучей в телескопе-рефракторе.

Телескоп позволяет решать две задачи. Первая заключается в том, чтобы с помощью объектива собрать свет далеких небесных тел. Чем больше площадь объектива, тем большее количество света он собирает.

Вторая задача - получить увеличенное изображение изучаемого объекта. Что это значит? В фокусе телескопа создается изображение светила, которое, разумеется, во много раз меньше самого светила. Но так как это изображение находится близко от наблюдателя, его можно рассматривать в окуляр под значительно большим углом, чем само светило невооруженным глазом.

Таким образом, увеличение телескопа - это отношение угла, под которым видно изображение объекта в окуляр, к углу, под которым этот объект можно было бы наблюдать невооруженным глазом. Чтобы вычислить увеличение, надо знать фокусные расстояния объектива и окуляра. Увеличение равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра.

Используя различные окуляры, можно получать разные увеличения. При этом с ростом увеличения будет уменьшаться поле зрения телескопа. При 300-кратном увеличении на Луне можно различить значительно больше деталей, чем при 30-кратном. Однако в первом случае в поле зрения телескопа поместится гораздо меньший участок лунной поверхности.

Если наблюдаемый объект обладает заметными угловыми размерами (Солнце, Луна, планеты, кометы, туманности, галактики), то телескоп построит его протяженное изображение, позволяющее обнаружить такие детали, которые недоступны невооруженному глазу.

При наблюдениях звезд дело обстоит иначе. Даже ближайшие звезды столь далеки от нас, что при наблюдении в самые крупные телескопы, как уже было упомянуто выше, остаются точками. Таким образом, телескопы не увеличивают видимые размеры звезд, зато они во много раз повышают их видимый блеск.

В то же время, поскольку собственные размеры звезд весьма малы по сравнению с межзвездными расстояниями, телескоп увеличивает видимые расстояния между звездами, как бы отодвигая их друг от друга. Благодаря этому в ряде случаев с помощью телескопа удается раздельно наблюдать такие звезды, которые невооруженному глазу кажутся одиночными.

Линзовые объективы, применяемые в современных телескопах-рефракторах, представляют собой весьма сложные оптические системы. Дело в том, что простая двояковыпуклая линза обладает серьезными недостатками. Во-первых, световые лучи от небесного светила, которые проходят через нее, собираются не совсем в одной точке. Это так называемая сферическая аберрация. Из-за сферической аберрации нельзя получить протяженное изображение наблюдаемого объекта, одинаково резкое как в центре, так и на краях поля зрения. Если с помощью наводки добиться резкой видимости в центре, станут размытыми края; наоборот, если сделать резкими края - изображение в центре станет нечетким.

Второй недостаток - хроматическая аберрация. Она возникает вследствие того, что свет, излучаемый космическими источниками, состоит из различных цветных лучей, которые, проходя через объектив, преломляются неодинаково и собираются в разных точках оптической оси телескопа. Иными словами, у лучей каждого цвета образуется свой собственный фокус. В результате изображение наблюдаемого точечного объекта, например звезды, сильно искажается. Для борьбы с аберрациями линзовые объективы приходится делать составными, их изготовление требует колоссальной точности и связано с огромными трудностями.

Поэтому не случайно в современной астрономии наибольшее распространение получили телескопы, в которых роль объектива выполняет вогнутое зеркало. Первый такой телескоп был сконструирован и построен Исааком Ньютоном в 1668 году.

У телескопа-рефлектора фокус находится на пути падающих лучей, то есть между объективом и наблюдаемым объектом. И для того чтобы рассматривать изображение, создаваемое объективом, приходится между основным зеркалом и его фокусом помещать дополнительное зеркало, которое отклоняет отраженные объективом лучи и выводит полученное изображение либо в сторону, либо через отверстие в центре главного зеркала. В некоторых очень больших телескопах, например в шестиметровом, кабина наблюдателя располагается непосредственно внутри трубы.

Ход лучей в телескопе-рефлекторе (одна из возможных систем).

Телескопы-рефлекторы свободны от хроматической аберрации, так как при отражении от поверхности зеркала не происходит разложения света. Чтобы ликвидировать сферическую аберрацию, зеркалу-объективу придают так называемую параболическую форму. Параболическая поверхность обладает замечательным свойством - она сводит все лучи, падающие на нее параллельно оптической оси, в одну точку.

Расстояние от центра объектива до главного фокуса - точки пересечения параллельного пучка лучей, прошедших через линзовый объектив или отраженных зеркалом, называется главным фокусным расстоянием телескопа. А отношение диаметра объектива к его главному фокусному расстоянию - относительным отверстием объектива. У фотографических камер относительное отверстие обычно называют светосилой. Объективы со светосилой от 1:2 до 1:6 считаются светосильными, с их помощью можно фотографировать слабосветящиеся протяженные космические объекты - кометы, туманности, звездные поля. Светосила обычного среднего телескопа-рефрактора составляет около 1:15.

Возможности телескопа находятся в прямой зависимости от диаметра его объектива. Чем больше площадь объектива, тем более слабые звезды можно наблюдать с помощью данного телескопа. Так, телескоп с объективом, имеющим диаметр 80 мм, позволяет видеть звезды вплоть до 11-й звездной величины, а телескоп с диаметром объектива 760 мм - до 16,2 звездной величины.

123. Как работает телескоп?. Твиты о вселенной

Читайте также

Как же он работает?

1942 год. 2 декабря Опыт в бассейне с золотыми рыбками Прежде чем рассказать о декабрьском событии 1942 г., вернемся на несколько лет назад (1934 г.) в солнечную Италию, в Римский университет.Помните, мы говорили об опытах группы «мальчуганов», возглавляемых Энрико Ферми? Облучая

3. Самый большой в мире телескоп-рефрактор

3. Самый большой в мире телескоп-рефрактор Самый большой в мире телескоп-рефрактор установлен в 1897 году в Йеркской обсерватории университета в Чикаго (США). Его диаметр D = 102 сантиметра, а фокусное расстояние — 19,5 метра. Представляете, сколько места ему надо в

4. Телескоп-рефлектор

4. Телескоп-рефлектор Главным недостатком рефракторов всегда были искажения, возникающие в линзах. Трудно получить большую стеклянную отливку совершенно однородной и без единого пузырька и раковины. Всего этого не боятся телескопы-рефлекторы — инструменты, основанные

6. Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова

6. Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова Примерно в сороковых годах нашего века арсенал древней науки пополнился еще одним новым типом телескопов. Советский оптик член-корреспондент Академии наук СССР Д. Д. Максутов предложил заменить линзу Шмидта, имеющую

Как работает физик-теоретик

Как работает физик-теоретик В. БерезинскийЯ всегда думал, хотя и опасался высказывать эти мысли вслух, что теоретик не играет никакой роли для физики. При теоретиках это говорит» опасно. Они убеждены, что эксперименты нужны только для того, чтобы проверять результаты их

34. Как ракета работает в космосе, когда нет ничего, что бы ее толкало?

34. Как ракета работает в космосе, когда нет ничего, что бы ее толкало? Ключевой факт: в соответствии с третьим законом движения Ньютона, на каждое действие есть равная и противоположная реакция (противодействие).Это, безусловно, верно, когда вы бежите. Ноги давят назад на

Телескоп

Телескоп 122. Кто изобрел телескоп? Никто не знает наверняка. Первые примитивные телескопы, возможно, уже были в конце XVI в., может быть, даже раньше. Хотя очень низкого качества.Первое упоминание о телескопе («трубы, чтобы видеть далеко») — в патентной заявке от 25 сентября

122. Кто изобрел телескоп?

122. Кто изобрел телескоп? Никто не знает наверняка. Первые примитивные телескопы, возможно, уже были в конце XVI в., может быть, даже раньше. Хотя очень низкого качества.Первое упоминание о телескопе («трубы, чтобы видеть далеко») — в патентной заявке от 25 сентября 1608,

128. Когда Космический телескоп Хаббл будет заменен?

128. Когда Космический телескоп Хаббл будет заменен? Космический телескоп Хаббл, который находится на низкой околоземной орбите, назван в честь американского космолога Эдвина Хаббла. Он был запущен в апреле 1990.Почему космос? 1. Небо черное, 24 часа 7 дней в неделю. 2. Нет

130. Как работает нейтринный «телескоп»?

130. Как работает нейтринный «телескоп»? Нейтрино: субатомные частицы, возникающие в ядерных реакциях, генерирующих солнечный свет. Поднимите вверх большой палец: 100 млн млн таких частиц пронизывают его каждую секунду.Определяющая характеристика нейтрино: асоциальные

80 Телескоп из очков

80 Телескоп из очков Для опыта нам потребуются: очки дальнозоркого человека, очки близорукого человека. Звездное небо прекрасно! Между тем большинство городских жителей видят звезды очень редко и, наверное, поэтому не знают их. Есть такое понятие – «световое загрязнение

81 Почему луч поворачивает в стекле, или Как работает линза?

81 Почему луч поворачивает в стекле, или Как работает линза? Сейчас я поясню, почему стекло преломляет свет, то есть почему лучи «поворачиваются», изменяют свое направление, попадая в линзу или призму. Сразу надо сказать, что лучи поворачиваются или преломляются не всегда.

Как работают самые крупные оптические телескопы. Самые большие телескопы на земле

Самый детальный снимок соседней галактики. Андромеду сфотографировали при помощи новой камеры сверхвысокого разрешения Hyper-Suprime Cam (HSC), установленной на японском телескопе “Субару”. Это один из самых больших в мире работающих оптических телескопов – с диаметром главного зеркала более восьми метров. В астрономии размер часто имеет решающее значение. Давайте поближе познакомимся с другими гигантами, расширяющими границы наших наблюдений за космосом.

1. “Субару”

Телескоп “Субару” расположен на вершине вулкана Мауна-Кеа (Гавайи) и работает вот уже четырнадцать лет. Это телескоп-рефлектор, выполненный по оптической схеме Ричи – Кретьена с главным зеркалом гиперболической формы. Для минимизации искажений его положение постоянно корректирует система из двухсот шестидесяти одного независимого привода. Даже корпус здания имеет особую форму, снижающую негативное влияние турбулентных потоков воздуха.

Телескоп “Субару” (фото: naoj.org).

Обычно изображение с подобных телескопов недоступно непосредственному восприятию. Оно фиксируется матрицами камер, откуда передаётся на мониторы высокого разрешения и сохраняется в архив для детального изучения. “Субару” примечателен ещё и тем, что ранее позволял вести наблюдения по старинке. До установки камер был сконструирован окуляр, в который смотрели не только астрономы национальной обсерватории, но и первые лица страны, включая принцессу Саяко Курода – дочь императора Японии Акихито.

Сегодня на “Субару” может быть одновременно установлено до четырёх камер и спектрографов для наблюдений в диапазоне видимого и инфракрасного света. Самая совершенная из них (HSC) была создана компанией Canon и работает с 2012 года.

Камера HSC проектировалась в Национальной астрономической обсерватории Японии при участии множества партнерских организаций из других стран. Она состоит из блока линз высотой 165 см, светофильтров, затвора, шести независимых приводов и CCD матрицы. Её эффективное разрешение составляет 870 мегапикселей. Используемая ранее камера Subaru Prime Focus обладала на порядок меньшим разрешением – 80 мегапикселей.

Поскольку HSC разрабатывалась для конкретного телескопа, диаметр её первой линзы составляет 82 см – ровно в десять раз меньше диаметра главного зеркала “Субару”. Для снижения шумов матрица установлена в вакуумной криогенной камере Дьюара и работает при температуре -100 °С.

Телескоп “Субару” удерживал пальму первенства вплоть до 2005 года, когда завершилось строительство нового гиганта – SALT.

2. SALT

Большой южно-африканский телескоп (SALT) расположен на вершине холма в трёхстах семидесяти километрах к северо-востоку от Кейптауна, близ городка Сазерленд. Это самый крупный из действующих оптических телескопов для наблюдений за южной полусферой. Его главное зеркало с размерами 11,1×9,8 метра состоит из девяносто одной шестиугольной пластины.

Первичные зеркала большого диаметра исключительно сложно изготовить как монолитную конструкцию, поэтому у крупнейших телескопов они составные. Для изготовления пластин используются различные материалы с минимальным температурным расширением, такие как стеклокерамика.

Основная задача SALT – исследование квазаров, далёких галактик и других объектов, свет от которых слишком слаб для наблюдения с помощью большинства других астрономических инструментов. По своей архитектуре SALT подобен “Субару” и паре других известных телескопов обсерватории Мауна-Кеа.

3. Keck

Десятиметровые зеркала двух главных телескопов обсерватории Кека состоят из тридцати шести сегментов и уже сами по себе позволяют достичь высокого разрешения. Однако главная особенность конструкции в том, что два таких телескопа могут работать совместно в режиме интерферометра. Пара Keck I и Keck II по разрешающей способности эквивалентна гипотетическому телескопу с диаметром зеркала 85 метров, создание которого на сегодня технически невозможно.

Впервые на телескопах Keck была опробована система адаптивной оптики с подстройкой по лазерному лучу. Анализируя характер его распространения, автоматика компенсирует атмосферные помехи.

Пики потухших вулканов – одна из лучших площадок для строительства гигантских телескопов. Большая высота над уровнем моря и удалённость от крупных городов обеспечивают отличные условия для наблюдений.

4. GTC

Большой Канарский телескоп (GTC) также расположен на пике вулкана в обсерватории Ла-Пальма. В 2009 году он стал самым большим и самым совершенным наземным оптическим телескопом. Его главное зеркало диаметром 10,4 метра состоит из тридцати шести сегментов и считается самым совершенным из когда-либо созданных. Тем сильнее удивляет сравнительно низкая стоимость этого грандиозного проекта. Вместе с камерой инфракрасного диапазона CanariCam и вспомогательным оборудованием на строительство телескопа было затрачено всего $130 млн.

Благодаря CanariCam выполняются спектроскопические, коронографические и поляриметрические исследования. Оптическая часть охлаждается до 28 К, а сам детектор – до 8 градусов выше абсолютного нуля.

5. LSST

Поколение больших телескопов с диаметром главного зеркала до десяти метров заканчивается. В рамках ближайших проектов предусмотрено создание серии новых с увеличением размеров зеркал в два–три раза. Уже в следующем году в северной части Чили запланировано строительство широкоугольного обзорного телескопа-рефлектора Large Synoptic Survey Telescope (LSST).

LSST – Большой обзорный телескоп (изображение: lsst.org).

Ожидается, что он будет обладать самым большим полем зрения (семь видимых диаметров Солнца) и камерой с разрешением 3,2 гигапикселя. За год LSST должен делать более двухсот тысяч фотографий, общий объём которых в несжатом виде превысит петабайт.

Основной задачей станут наблюдения за объектами со сверхслабой светимостью, включая астероиды, угрожающие Земле. Запланированы также измерения слабого гравитационного линзирования для обнаружения признаков тёмной материи и регистрация кратковременных астрономических событий (таких как взрыв сверхновой). По данным LSST предполагается строить интерактивную и постоянно обновляемую карту звёздного неба со свободным доступом через интернет.

При надлежащем финансировании телескоп будет введён строй уже в 2020 году. На первом этапе требуется $465 млн.

6. GMT

Гигантский Магелланов телескоп (GMT) – перспективный астрономический инструмент, создаваемый в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Главным элементом этого телескопа нового поколения станет составное зеркало из семи вогнутых сегментов общим диаметром 24,5 метра.

Даже с учётом вносимых атмосферой искажений детальность сделанных им снимков будет примерно в десять раз выше, чем у орбитального телескопа “Хаббл”. В августе 2013 года завершается отливка третьего зеркала. Ввод телескопа в эксплуатацию намечен в 2024 году. Стоимость проекта сегодня оценивается в $1,1 млрд.

7. TMT

Тридцатиметровый телескоп (TMT) – ещё один проект оптического телескопа нового поколения для обсерватории Мауна-Кеа. Главное зеркало диаметром в 30 метров будет выполнено из 492 сегментов. Его разрешающая способность оценивается как в двенадцать раз превышающая таковую у “Хаббла”.

Начало строительства запланировано на следующий год, завершение – к 2030-му. Расчётная стоимость – $1,2 млрд.

8. E-ELT

Европейский чрезвычайно большой телескоп (E-ELT) сегодня выглядит наиболее привлекательным по соотношению возможностей и затрат. Проектом предусмотрено его создание в пустыне Атакама в Чили к 2018 году. Текущая стоимость оценивается в $1,5 млрд. Диаметр главного зеркала составит 39,3 метра. Оно будет состоять из 798 шестиугольных сегментов, каждое из которых – около полутора метров в поперечнике. Система адаптивной оптики будет устранять искажения при помощи пяти дополнительных зеркал и шести тысяч независимых приводов.

Европейский чрезвычайно большой телескоп – E-ELT (фото: ESO).

Расчётная масса телескопа составляет более 2800 тонн. На нём будет установлено шесть спектрографов, камера ближнего ИК-диапазона MICADO и специализированный инструмент EPICS, оптимизированный для поиска планет земного типа.

Основной задачей коллектива обсерватории E-ELT станет детальное исследование открытых к настоящему времени экзопланет и поиск новых. В качестве дополнительных целей указывается обнаружение признаков наличия в их атмосфере воды и органических веществ, а также изучение формирования планетарных систем.

Оптический диапазон составляет лишь малую часть электромагнитного спектра и обладает рядом свойств, ограничивающих возможности наблюдения. Многие астрономические объекты практически не обнаруживаются в видимом и ближнем инфракрасном спектре, но при этом выдают себя за счёт радиочастотных импульсов. Поэтому в современной астрономии большая роль отводится радиотелескопам, размер которых напрямую влияет на их чувствительность.

9. Arecibo

В одной из ведущих радиоастрономических обсерваторий Аресибо (Пуэрто-Рико) расположен крупнейший радиотелескоп на одной апертуре с диаметром рефлектора триста пять метров. Он состоит из 38 778 алюминиевых панелей суммарной площадью около семидесяти трёх тысяч квадратных метров.

Радиотелескоп обсерватории Аресибо (фото: NAIC – Arecibo Observatory).

С его помощью уже был сделан ряд астрономических открытий. К примеру, в 1990 году обнаружен первый пульсар с экзопланетами, а в рамках проекта распределённых вычислений [email protected] за последние годы были найдены десятки двойных радиопульсаров. Однако для ряда задач современной радиоастрономии возможностей “Аресибо” уже едва хватает. Новые обсерватории будут создаваться по принципу масштабируемых массивов с перспективой роста до сотен и тысяч антенн. Одними из таких станут ALMA и SKA.

10. ALMA и SKA

Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решётка (ALMA) представляет собой массив из параболических антенн диаметром до 12 метров и массой более ста тонн каждая. К середине осени 2013 года число антенн, объединённых в единый радиоинтерферометр ALMA, достигнет шестидесяти шести. Как и у большинства современных астрономических проектов, стоимость ALMA превышает миллиард долларов.

Квадратная километровая решётка (SKA) – другой радиоинтерферометр из массива праболических антенн, расположенных в Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии на общей площади около одного квадратного километра.

Антенны радиоинтерферометра “Квадратная километровая решётка” (фото: stfc.ac.uk).

Его чувствительность примерно в пятьдесят раз превосходит возможности радиотелескопа обсерватории Аресибо. SKA способен уловить сверхслабые сигналы от астрономических объектов, расположенных на удалении 10–12 млрд световых лет от Земли. Начать первые наблюдения планируется в 2019 году. Проект оценивается в $2 млрд.

Несмотря на огромные масштабы современных телескопов, их запредельную сложность и многолетние наблюдения, исследование космоса только начинается. Даже в Солнечной системе до сих пор обнаружена лишь малая часть объектов, заслуживающих внимания и способных повлиять на судьбу Земли.

Вдали от суеты и огней цивилизации, в безлюдных пустынях и на вершинах гор стоят величественные титаны, чей взор всегда направлен на звездное небо. Одни стоят уже десятки лет, а другим только предстоит увидеть свои первые звезды. Сегодня мы узнаем, где находятся 10 самых больших телескопов в мире, и познакомимся с каждым из них отдельно.

10. Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Телескоп находится на вершине Серо-Пачон на высоте 2682 м над уровнем моря. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Диаметр основного зеркала составляет 8,4 м. Первый свет (термин, означающий первое использование телескопа по прямому назначению) LSST увидит в 2020 году. А полноценно работать аппарат начнет с 2022 года. Несмотря на то что телескоп находится за пределами США, его строительство финансируют американцы. Одним из них стал Бил Гейтс, который вложил 10 млн долларов. В общей сложности проект будет стоить 400 млн.

Главная задача телескопа - фотографировать ночное небо с периодичностью в несколько ночей. Для этого у аппарата имеется камера на 3,2 гигапикселя. LSST имеет большой угол обзора - 3,5 градуса. Луна и Солнце, к примеру, в том виде, в котором их можно созерцать с Земли, занимают только полградуса. Такие широкие возможности обусловлены внушительным диаметром телескопа и его уникальной конструкцией. Дело в том, что здесь вместо двух привычных зеркал используется три. Это не самый большой телескоп в мире, однако он может стать одним из самых продуктивных.

Научные цели проекта: поиск следов темной материи; картографирование Млечного пути; обнаружение взрывов новых и сверхновых; отслеживание небольших объектов Солнечной системы (астероиды и кометы), в частности тех, которые проходят в непосредственной близости с Землей.

9. Большой южноафриканский телескоп (SALT)

Данный аппарат также представляет собой оптический рефлектор. Он находится в Южно-Африканской республике, на вершине холма, в полупустынной местности близ поселения Сутерланд. Высота телескопа составляет 1798 м. Диметр основного зеркала - 11/9,8 м.

Это не самый большой телескоп в мире, но самый крупный в южном полушарии. Строительство аппарата обошлось в 36 млн долларов. Треть из них выделило правительство ЮАР. Остаток суммы был распределен между Германией, Великобританией, Польшей, Америкой и Новой Зеландией.

Первый снимок установки SALT состоялся в 2005 году, практически сразу после окончания строительных работ. Как для оптических телескопов, его конструкция довольно нестандартна. Однако она получила широкое распространение среди новейших представителей крупных телескопов. Основное зеркало состоит из 91 шестиугольного элемента, каждый из которых имеет диаметр в 1 метр. Для достижения определенных целей и улучшения видимости все зеркала могут регулироваться по углу.

SALT создан для спектрометрического и визуального анализа излучения, исходящего от астрономических объектов, находящихся вне поля видимости телескопов, расположенных в северном полушарии. Сотрудники телескопа наблюдают за квазарами, дальними и близкими галактиками, а также отслеживают эволюцию звезд.

Аналогичный телескоп есть и в Америке - Hobby-Eberly Telescope. Он располагается в пригороде Техаса и практически полностью совпадает по конструкции с установкой SALT.

8. Keck I и II

Два телескопа Keck соединены в систему, которая создает единое изображение. Располагаются они на Гавайях на горе Мауна Кеа. составляет 4145 м. По типу телескопы также относятся к оптическим рефлекторам.

Обсерватория Keck располагается в одном из наиболее благоприятных (с точки зрения астроклимата) мест на Земле. Это значит, что вмешательство атмосферы в наблюдения здесь минимально. Поэтому обсерватория Keck стала одной из наиболее эффективных в истории. И это притом, что самый большой телескоп в мире расположен не здесь.

Основные зеркала телескопов Keck полностью идентичны между собой. Они, подобно телескопу SALT, состоят из комплекса подвижных элементов. Здесь их по 36 на каждый из аппаратов. По форме зеркала представляют собой шестиугольник. Обсерватория может наблюдать за небом в оптическом и в инфракрасном диапазоне. Keck проводит широкий спектр основных исследований. Кроме того, он на сегодняшний день считается одним из наиболее эффективных наземных телескопов по поиску экзопланет.

7. Большой Канарский телескоп (GTC)

Мы продолжаем отвечать на вопрос о том, где находится самый большой телескоп в мире. На этот раз любопытство занесло нас в Испанию, на Канарские острова, а точнее на острове Ла Пальма, где находится телескоп GTC. Высота конструкции над уровнем моря составляет 2267 м. Диаметр основного зеркала - 10,4 м. Это также оптический рефлектор. Возведение телескопа завершилось в 2009 году. Открытие посетил Хуан Карлос I - король Испании. Проект обошелся в 130 млн евро. 90 % суммы выделило правительство Испании. Остальные 10 % были поровну поделены между Мексикой и университетом Флориды.

Телескоп может наблюдать за звездным небом в оптическом и в среднем инфракрасном диапазоне. Благодаря инструментам Osiris и CanariCam он может проводить поляриметрические, спектрометрические и коронографические исследования космических объектов.

6. Обсерватория "Аресибо"

В отличие от предыдущих, данная обсерватория является радиорефлектором. Диаметр основного зеркала составляет (внимание!) 304,8 метра. Находится это чудо техники в Пуэрто-Рико на высоте 497 м над уровнем моря. И это еще не самый большой телескоп в мире. Название лидера вы узнаете чуть ниже.

Гигантский телескоп не единожды попадал в объектив кинокамеры. Помните финальную схватку между Джеймсом Бондом и его противником в картине «Золотой Глаз»? Так вот она проходила именно здесь. Телескоп был запечатлен в научно-фантастическом фильме Карла Сагана «Контакт» и многих других кинолентах. Радиотелескоп фигурировал также в видеоиграх. В частности, в карте Rogue Transmission игрушки Battlefield 4. Столкновение между военными происходит вокруг конструкции, полностью имитирующей Arecibo.

Долгое время считалось, что Arecibo - самый большой телескоп в мире. Фото этого гиганта наверняка видел каждый второй житель Земли. Выглядит он довольно необычно: тарелка огромных размеров, помещенная в естественную покрытая алюминием и окруженная густыми джунглями. Над тарелкой подвешен передвижной облучатель, который держится на 18 тросах. Они, в свою очередь, крепятся на трех высоких башнях, установленных по краям тарелки. Благодаря таким габаритам «Аресибо» может ловить широкий диапазон (длина волны - от 3 см до 1 м) электромагнитного излучения.

Радиотелескоп был введен в эксплуатацию еще в 60-х годах. Он фигурировал в огромном количестве исследований, одно из которых удостоилось Нобелевской премии. В конце 90-х обсерватория стала одним из ключевых инструментов проекта поиска инопланетной жизни.

5. Большой массив в пустыне Атакама (ALMA)

Пришло время рассмотреть самый дорогой из действующих наземных телескопов. Он представляет собой радиоинтерферометр, который находится в на высоте в 5058 м над уровнем моря. Интерферометр состоит из 66 радиотелескопов, которые имеют диаметр в 12 или 7 метров. Проект обошелся в 1,4 млрд долларов. Его финансировали Америка, Япония, Канада, Тайвань, Европа и Чили.

ALMA предназначен для исследования миллиметровых и субмиллиметровых волн. Для аппарата такого рода наиболее благоприятным является высокогорный сухой климат. Телескопы доставлялись на место постепенно. Первая радиоантенна была запущена в 2008, а последняя - в 2013 году. Главная научная цель интерферометра - исследование эволюции космоса, в частности рождения и развития звезд.

4. Гигантский Магеланов телескоп (GMT)

Ближе к юго-западу, в той же пустыне, что и ALMA, на высоте 2516 м над уровнем моря строится телескоп GMT диаметром 25,4 м. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Это совместный проект Америки и Австралии.

Основное зеркало будет включать в себя один центральный и шесть окружающих его изогнутых сегментов. Кроме рефлектора, телескоп оснащается адаптивной оптикой нового класса, позволяющей добиться минимального уровня искажений атмосферы. Как результат, снимки будут в 10 раз точнее, чем с космического телескопа «Хаббл».

Научные цели GMT: поиск экзопланет; исследование звездной, галактической и планетарной эволюции; изучение черных дыр и многое другое. Работы по возведению телескопа должны завершиться к 2020 году.

Thirty Meter Telescope (TMT). Данный проект по своим параметрам и целям схож с телескопами GMT и Keck. Он будет находиться на гавайской горе Мауна-Кеа, на высоте 4050 м над уровнем моря. Диаметр основного зеркала телескопа составляет 30 метров. В оптическом рефлекторе TMT применено зеркало, разделенное на множество шестиугольных частей. Только по сравнению с Keck габариты аппарата в три раза больше. Строительство телескопа до сих пор не началось из-за проблем с местной администрацией. Дело в том, что гора Мауна-Кеа является священной для коренных гавайцев. Стоимость проекта составляет 1,3 млрд долларов. В инвестировании примут участие главным образом Индия и Китай.

3. 50-метровый сферический телескоп (FAST)

Вот он, самый большой телескоп в мире. 25 сентября 2016 года в Китае была запущена обсерватория (FAST), созданная для исследования космоса и поиска в нем признаков разумной жизни. Диметр устройства составляет целых 500 метров, поэтому оно получило статус «Самый большой в мире телескоп». Китай начал строительство обсерватории в 2011 году. Проект обошелся стране в 180 млн долларов. Местные власти даже пообещали, что переселят порядка 10 тысяч человек, которые проживают в 5-километровой зоне около телескопа, для создания идеальных условий для мониторинга.

Таким образом, «Аресибо» больше не самый большой в мире телескоп. Китай забрал этот титул у Пуэрто-Рико.

2. Square Kilometer Array (SKA)

Если проект данного радиоинтерферометра благополучно завершится, то обсерватория SKA будет в 50 раз превосходить по мощности крупнейшие из существующих радиотелескопов. Своими антеннами она покроет площадь порядка 1 квадратного километра. По структуре проект напоминает телескоп ALMA, однако по габаритам он значительно превосходит чилийскую установку. На сегодняшний день есть два варианта развития событий: строительство 30 телескопов с антеннами в 200 м или возведение 150-ти 90-метровых телескопов. В любом случае по задумке ученых обсерватория будет иметь протяжность в 3000 км.

SKA будет размещаться сразу на территории двух государств - ЮАР и Австралии. Стоимость проекта составляет порядка 2 млрд долларов. Сумма поделена между 10 странами. К 2020 году планируется завершение проекта.

1. Чрезвычайно большой Европейский телескоп (E-ELT)

В 2025 году на полную мощность выйдет оптический телескоп, который превысит размеры TMT на целых 10 метров и разместится в Чили на вершине горы Серро Армазонес, на высоте в 3060 м. Это будет самый большой оптический телескоп в мире.

Его основное практически 40-метровое зеркало будет включать в себя почти 800 подвижных частей, диаметром в полтора метра каждая. Благодаря таким габаритам и современной адаптивной оптике, E-ELT сможет находить планеты, подобные Земле, и изучать состав их атмосферы.

Самый большой зеркальный телескоп в мире займется также изучением процесса формирования планет и другими фундаментальными вопросами. Цена проекта составляет порядка 1 млрд евро.

Самый большой космический телескоп в мире

Космические телескопы не нуждаются в таких габаритах, как земные, так как за счет отсутствия влияния атмосферы они могут показывать великолепные результаты. Поэтому в данном случае правильнее сказать "самый мощный", а не "самый большой" телескоп в мире. "Хаббл" - космический телескоп, прославившийся на весь мир. Его диаметр составляет без малого два с половиной метра. При этом разрешающая способность аппарата в десяток раз больше, чем если бы он находился на Земле.

На смену "Хабблу" в 2018 году придет более мощный Его диаметр составит 6,5 м, а зеркало будет состоять из нескольких частей. Размещаться, по задумке создателей, "Джеймс Вебб" будет в L2, в постоянной тени Земли.

Заключение

Сегодня мы познакомились с десятком наиболее масштабных телескопов в мире. Теперь вы знаете, какими гигантскими и высокотехнологичными могут быть конструкции, обеспечивающие изучение космоса, а также сколько денег тратится на возведение этих телескопов.

Занимательно об астрономии Томилин Анатолий Николаевич

3. Самый большой в мире телескоп-рефрактор

Самый большой в мире телескоп-рефрактор установлен в 1897 году в Йеркской обсерватории университета в Чикаго (США). Его диаметр D = 102 сантиметра, а фокусное расстояние - 19,5 метра. Представляете, сколько места ему надо в башне!

Главными характеристиками рефрактора являются:

1. Собирательная способность - то есть способность обнаруживать слабые источники света.

Если учесть, что человеческий глаз, собирающий лучи через зрачок с диаметром d примерно 0,5 сантиметра, в темную ночь может заметить огонек спички за 30 километров, то легко подсчитать, во сколько раз собирательная способность 102-сантиметрового рефрактора больше, чем у глаза.

Значит, любая звезда, на которую направлен 102-сантиметровый рефрактор, кажется в сорок с лишним тысяч раз ярче, чем если бы наблюдать ее без всякого инструмента.

2. Следующей характеристикой является разрешающая способность телескопа, то есть свойство инструмента воспринимать раздельно два близко расположенных объекта наблюдения. А так как расстояния между звездами на небесной сфере оцениваются угловыми величинами (градусы, минуты, секунды), то и разрешающая способность телескопа выражается в угловых секундах. Так, например, разрешающая способность йеркского рефрактора примерно равна 0,137 секунды.

То есть на расстоянии в тысячу километров он позволит свободно разглядеть два светящихся кошачьих глаза.

3. И последняя характеристика - увеличение. Мы привыкли к тому, что существуют микроскопы, увеличивающие предметы во много тысяч раз. С телескопами дело обстоит сложнее. На пути к четкому увеличенному изображению небесного тела стоят воздушные вихри атмосферы Земли, дифракция света звезд и оптические дефекты. Эти ограничения сводят на нет усилия оптиков. Изображение размазывается. Так, несмотря на то, что увеличение можно сделать и большим, как правило, оно не превышает 1000. (Кстати, о дифракции света - это явление связано с волновой природой света. Заключается оно в том, что светящаяся точка - звезда наблюдается в виде пятна, окруженного ореолом ярких колец. Это явление ставит предел разрешающей способности любых оптических приборов.)

Телескоп-рефрактор чрезвычайно сложное и дорогое сооружение. Существует даже мнение, что рефракторы очень большого размера вообще не практичны из-за трудностей при их изготовлении. Кто не верит в это, пусть попробует подсчитать, сколько весит линза объектива йеркского телескопа, и подумает, как ее укрепить, чтобы стекло не гнулось от собственной тяжести.

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги Занимательно об астрономии автора Томилин Анатолий Николаевич

Из книги Физика на каждом шагу автора Перельман Яков Исидорович

Из книги Достучаться до небес [Научный взгляд на устройство Вселенной] автора Рэндалл Лиза

Из книги Твиты о вселенной автора Чаун Маркус

Из книги Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей автора Дмитриев Александр Станиславович

4. Телескоп-рефлектор Главным недостатком рефракторов всегда были искажения, возникающие в линзах. Трудно получить большую стеклянную отливку совершенно однородной и без единого пузырька и раковины. Всего этого не боятся телескопы-рефлекторы - инструменты, основанные

Из книги автора

6. Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова Примерно в сороковых годах нашего века арсенал древней науки пополнился еще одним новым типом телескопов. Советский оптик член-корреспондент Академии наук СССР Д. Д. Максутов предложил заменить линзу Шмидта, имеющую

Из книги автора

Какой металл самый тяжелый? В обиходе свинец считается тяжелым металлом. Он тяжелее цинка, олова, железа, меди, но все же его нельзя назвать самым тяжелым металлом. Ртуть, жидкий металл, тяжелее свинца; если бросить в ртуть кусок свинца, он не потонет в ней, а будет держаться

Из книги автора

Какой металл самый легкий? Техники называют «легкими» все те металлы, которые легче железа в два и более раз. Самый распространенный легкий металл, применяемый в технике, – алюминий, который легче железа втрое. Еще легковеснее металл магний: он легче алюминия в 1 1/2 раза. В

Из книги автора

ГЛАВА 1. ТЕБЕ - МАЛО, МНЕ - В САМЫЙ РАЗ Среди множества причин, по которым я выбрала своей профессией физику, было желание сделать что?нибудь долговременное, даже вечное. Если, рассуждала я, мне предстоит вложить столько времени, энергии и энтузиазма в какое?то дело, то

Из книги автора

Телескоп 122. Кто изобрел телескоп? Никто не знает наверняка. Первые примитивные телескопы, возможно, уже были в конце XVI в., может быть, даже раньше. Хотя очень низкого качества.Первое упоминание о телескопе («трубы, чтобы видеть далеко») - в патентной заявке от 25 сентября

Из книги автора

122. Кто изобрел телескоп? Никто не знает наверняка. Первые примитивные телескопы, возможно, уже были в конце XVI в., может быть, даже раньше. Хотя очень низкого качества.Первое упоминание о телескопе («трубы, чтобы видеть далеко») - в патентной заявке от 25 сентября 1608,

Из книги автора

123. Как работает телескоп? Телескоп буквально собирает звездный свет в фокусе. Линза (хрусталик) глаза делает то же, но телескоп собирает больше света, поэтому изображение ярче/подробнее.Первые телескопы использовали вогнутые линзы для фокусировки звездного света. Свет

Из книги автора

128. Когда Космический телескоп Хаббл будет заменен? Космический телескоп Хаббл, который находится на низкой околоземной орбите, назван в честь американского космолога Эдвина Хаббла. Он был запущен в апреле 1990.Почему космос? 1. Небо черное, 24 часа 7 дней в неделю. 2. Нет

Из книги автора

130. Как работает нейтринный «телескоп»? Нейтрино: субатомные частицы, возникающие в ядерных реакциях, генерирующих солнечный свет. Поднимите вверх большой палец: 100 млн млн таких частиц пронизывают его каждую секунду.Определяющая характеристика нейтрино: асоциальные

Из книги автора

80 Телескоп из очков Для опыта нам потребуются: очки дальнозоркого человека, очки близорукого человека. Звездное небо прекрасно! Между тем большинство городских жителей видят звезды очень редко и, наверное, поэтому не знают их. Есть такое понятие – «световое загрязнение

На сегодняшний день телескопы по-прежнему остаются одними из основных инструментов астрономов, как любителей, так и профессионалов. Задача оптического инструмента собрать на приемнике света как можно больше фотонов.
В данной статье мы затронем оптические телескопы, кратко ответим на вопрос: «почему размер телескопа имеет значение?» и рассмотрим список самых больших телескопов в мире.

Прежде всего следует отметить различия между телескопом рефлектором и . Рефрактор – это самый первый тип телескопа, который был создан в 1609 году Галилеем. Принцип его работы заключается в сборе фотонов при помощи линзы или системы линз, с последующим уменьшением изображения и передачей его в окуляр, в который астроном смотрит во время наблюдения. Одной из важных характеристик такого телескопа – апертура, высокое значение которой достигается в том числе и с помощью увеличения размера линзы. Наряду с апертурой имеет большое значение и фокусное расстояние, величина которого зависит от длины самого телескопа. По этим причинам астрономы стремились увеличить свои телескопы.
На сегодняшний день самые большие телескопы-рефракторы находятся в следующих учреждениях:

  1. В Йеркской обсерватории (Висконсин, США) — диаметром 102 см, созданный в 1897 году;
  2. В Ликской обсерватории (Калифорния, США) – диаметром 91 см, созданный в 1888 году;
  3. В Парижской обсерватории (Медон, Франция) – диаметром 83 см, созданный в 1888 году;
  4. В Потсдамском институте (Потсдам, Германия) – диаметром 81 см, созданный в 1899 году;

Современные рефракторы хоть и шагнули заметно дальше изобретения Галилея, все же обладают таким недостатком как хроматическая аберрация. Кратко говоря, так как угол преломления света зависит от его длины волны, то, проходя через линзу, свет разной длины как-бы расслаивается (дисперсия света), в результате чего изображение выглядит нечетким, расплывчатым. Несмотря на то, что ученые разрабатывают все новые технологии для повышения четкости, например, стекло со сверхнизкой дисперсией, рефракторы все же во многом уступают рефлекторам.
В 1668 году Исаак Ньютон разработал первый . Основная особенность такого оптического телескопа состоит в том, что собирающим элементом является не линза, а зеркало. В силу искажения зеркала, падающий на него фотон отражается в другое зеркало, которое, в свою очередь, направляет его в окуляр. Различные конструкции рефлекторов отличаются взаимным расположением этих зеркал, однако так или иначе рефлекторы избавляют наблюдателя от последствий хроматической аберрации давая на выходе более четкое изображение. Кроме того, рефлекторы можно делать значительно больших размеров, так как линзы рефрактора диметром более 1 м деформируются под собственным весом. Также прозрачность материала линзы рефрактора заметно ограничивает диапазон длин волн, по сравнению с устройством рефлектора.

Говоря о телескопах-рефлекторах, следует также отметить, что с увеличением диаметра главного зеркала растет и его апертура. По описанным выше причинам астрономы стараются заполучить оптические телескопы-рефлекторы наибольших размеров.

Список самых больших телескопов

Рассмотрим семь комплексов телескопов с зеркалами диаметром более 8 метров. Здесь мы пытались их упорядочить по такому параметру как апертура, однако это не определяющий параметр качества наблюдения. Каждый из перечисленных телескопов имеет свои достоинства и недостатки, определенные задачи и требуемые для их выполнения характеристики.

  1. Большой Канарский телескоп, открытый в 2007-м году, является оптическим телескопом с наибольшей апертурой в мире. Диаметр зеркала составляет 10,4 метра, собирающая площадь 73 м², а фокусное расстояние — 169,9 м. Телескоп находится в Обсерватории Роке де лос Мучачос, которая расположена на пике потухшего вулкана Мучачос, примерно 2400 метров над уровнем моря, на одном из Канарских островов под названием Пальма. Местный астроклимат считается вторым наиболее качественным для астрономических наблюдений (после Гавайи).

    Большой Канарский телескоп — самый большой телескоп в мире

  2. Два телескопа Кек имеют зеркала диаметром по 10 метров каждый, собирающая площадь по 76 м² и фокусное расстояние 17,5 м. Принадлежат обсерватории Мауна-Кеа, которая располагается на высоте 4145 метров, на пике горы Мауна-Кеа (Гавайи, США). В обсерватории Кека было обнаружено наибольшее количество экзопланет.

  3. Телескоп Хобби - Эберли находится в Обсерватории Макдональда (Техас, США) на высоте 2070 метров. Его апертура равна 9,2 м, хотя физически основное зеркало рефлектора имеет размеры 11 х 9,8 м. Собирающая площадь 77,6 м², фокусное расстояние 13,08 м. Особенность этого телескопа заключается в ряде нововведений. Одно из них — подвижные инструменты, находящиеся в фокусе, которые перемещаются вдоль неподвижного основного зеркала.

  4. Большой южно-африканский телескоп, принадлежащий Южно-африканской астрономической обсерватории, имеет зеркало наибольших размеров – 11,1 х 9,8 метров. При этом его эффективная апертура несколько меньше — 9.2 метра. Собирающая площадь составляет 79 м². Телескоп находится на высоте 1783 метра в полупустынном регионе Кару, ЮАР.

  5. Большой бинокулярный телескоп является одним из наиболее технологически развитых телескопов. Он обладает двумя зеркалами («бинокулярный»), каждое из которых имеет диаметр 8,4 метра. Собирающая площадь 110 м², а фокусное расстояние 9,6 м. Телескоп находится на высоте 3221 метр и принадлежит Международной обсерватории Маунт-Грэм (Аризона, США).

  6. Телескоп Субару, построенный в далеком 1999-м году, имеет диаметр 8,2 м, собирающую площадь 53 м² и фокусное расстояние 15 м. Принадлежит обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), той же, что и телескопы Кек, но находится шестью метрами ниже – на высоте 4139 м.

  7. VLT (Very Large Telescope – с англ. «Очень большой телескоп») состоит из четырех оптических телескопов с диметрами по 8,2 м и четырех вспомогательных – по 1,8 м. Телескопы располагаются на высоте 2635 м в пустыне Атакама, Чили. Находятся под контролем Европейской Южной Обсерватории.

    «Очень большой телескоп» (VLT)

Направление развития

Так как строительство, установка и эксплуатация гигантских зеркал является достаточно энергозатратным дорогостоящим мероприятием имеет смысл повышать качество наблюдения иными способами, помимо увеличения размеров самого телескопа. По этой причине ученые также работают в направлении развития самих технологий наблюдения. Одной из таких технологий является адаптивная оптика, которая позволяет минимизировать искажения полученных изображений в результате различных атмосферных явлений.
Если рассмотреть подробнее, то телескоп фокусируется на достаточно яркой звезде для определения текущих атмосферных условий, в результате чего получаемые изображения обрабатываются с учетом текущего астроклимата. В случае, если на небосводе нет достаточно ярких звезд, телескоп излучает лазерный луч в небо, формируя на нем пятно. По параметрам этого пятна ученые определяют текущую атмосферную погоду.

Часть оптических телескопов работает также в инфракрасном диапазоне спектра, что позволяет получать более полную информацию об исследуемых объектах.

Проекты будущих телескопов

Инструменты астрономов постоянно совершенствуются и ниже представлены наиболее масштабные проекты новых телескопов.

  • планируется возвести в Чили, на высоте 2516 метров, к 2022 году. Собирающий элемент состоит из семи зеркал по 8,4 м диаметром, при этом эффективная апертура достигнет 24,5 м. Собирающая площадь — 368 м². Разрешающая способность Гигантского Магелланова телескопа в 10 превысит таковую телескопа Хаббл. Способность собирать свет будет вчетверо превышать таковую любого современного оптического телескопа.

  • Тридцатиметровый телескоп будет относиться к обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), к которой также относятся телескопы Кек и Субару. Данный телескоп намерены возвести к 2022-му году на высоте 4050 метров. Как видно из названия, диаметр его главного зеркала будет составлять 30 метров, собирающая площадь — 655 м 2 , а фокусное расстояние – 450 метров. Тридцатиметровый телескоп будет способен собирать вдевятеро больше света, чем любой существующий, его четкость превысит четкость Хаббла в 10-12 раз.

  • (E-ELT) на сегодня является наиболее масштабным проектом телескопа. Он будет расположен на горе Армасонес на высоте 3060 метров, Чили. Диаметр зеркала E-ELT составит 39 м, собирающая площадь 978 м 2 и фокусное расстояние до 840 метров. Собирающая способность телескопа превысит в 15 раз таковую любого существующего сегодня, а качество изображения будет в 16 раз лучше, чем у Хаббла.

Перечисленные телескопы выходят за пределы видимого спектра и способны улавливать изображения также и в инфракрасной области. Сравнение этих наземных телескопов с орбитальным телескопом Хаббл означает то, что ученые преодолели барьер из помех, образованный в результате атмосферных явлений, при этом превзойдя мощный орбитальный телескоп. Все три перечисленные аппарата, вместе с Большим бинокулярным телескопом и Большим Канарским телескопом будут относиться к новому поколению так называемых Экстремально больших телескопов (Extremely Large Telescope — ELT).


Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем . Ученый, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал ее устройство и изготовил образец, который впервые использовал для космических наблюдений. Первый телескоп Галилея имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение.Но позволил сделать целую серию замечательных открытий: обнаружить четыре спутника планеты Юпитер , фазы Венеры , пятна на Солнце, горы на поверхности Луны, наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках.

Прошло более четырехсот лет - на земле и даже в космосе современные телескопы помогают землянам заглянуть в далекие космические миры. Чем больше диаметр зеркала телескопа, тем мощнее оптическая установка.

Многозеркальный телескоп

Расположен на горе Маунт-Хопкинс, на высоте 2606 метров над уровнем море, в штате Аризона в США . Диаметр зеркала этого телескопа – 6,5 метров . Этот телескоп был построен еще в 1979 году. В 2000 году он был усовершенствован. Многозеркальным он называется, потому что состоит из 6 точно подогнанных сегментов, составляющих одно большое зеркало.


Телескопы Магеллана

Два телескопа, “Магеллан -1″ и “Магеллан-2″, находятся в обсерватории “Лас-Кампанас” в Чили , в горах, на высоте 2400 м, диаметр их зеркал 6,5 м у каждого . Телескопы начали работать в 2002 году.

А 23 марта 2012 года начато строительство еще одного более мощного телескопа «Магеллан» - «Гигантского Магелланова Телескопа», он должен вступить в строй в 2016-м. А пока взрывом была снесена вершина одной из гор, чтобы расчистить место для строительства. Гигантский телескоп будет состоять из семи зеркал по 8,4 метра каждое, что эквивалентно одному зеркалу диаметром 24 метра, за это его уже прозвали “Семиглаз”.


Разлученные близнецы телескопы «Джемини»

Два телескопа-брата, каждый из которых расположен в другой части света. Один – «Джемини север» стоит на вершине потухшего вулкана Мауна-Кеа на Гавайях , на высоте 4200 м. Другой – «Джемини юг», находится на горе Серра-Пачон (Чили) на высота 2700 м.

Оба телескопа идентичны, диаметры их зеркал составляют 8,1 метра , построены они в 2000 г. и принадлежат обсерватории «Джемини». Телескопы расположены на разных полушариях Земли, чтобы было доступно для наблюдения все звездное небо. Системы управления телескопами приспособлены для работы через интернет, поэтому астрономам не приходится совершать путешествия к разным полушариям Земли. Каждое из зеркал этих телескопов составлено из 42 шестиугольных фрагментов, которые были спаяны и отполированы. Эти телескопы созданы по самым совершенным технологиям, что делает обсерваторию «Джемини» одной из передовых астрономических лабораторий на сегодняшний день.


Северный "Джемини" на Гаваях

Телескоп «Субару»

Этот телескоп принадлежит Японской Национальной Астрономической Обсерватории. А расположен на Гавайях, на высоте 4139 м, по соседству с одним из телескопов «Джемини». Диаметр его зеркала – 8,2 метра . «Субару» оснащенкрупнейшим в мире «тонким» зеркалом.: его толщина – 20 см., его вес - 22,8 т. Это позволяет использовать систему приводов, каждый из которых передает свое усилие на зеркало, придавая ему идеальную поверхность в любом положении, что позволяет добиться самого лучшего качества изображения.

С помощью этого зоркого телескопа была открыта самая далекая из известных на сегодняшний день галактик, расположенная на расстояние 12,9 млрд. св. лет, 8 новых спутников Сатурна, сфотографированы протопланетные облака.

Кстати, «субару» по-японски значит «Плеяды» - название этого красивейшего звездного скопления.


Японский телескоп "Субару" на Гаваях

Телескоп Хобби-Эберли (НЕТ)

Расположен в США на горе Фолкс, на высоте 2072 м, и принадлежит обсерватории Мак-Дональд. Диаметр его зеркала около 10 м . Несмотря на внушительные размеры, Хобби-Эберли обошелся своим создателям всего в 13,5 млн. долларов. Сэкономить бюджет удалось благодаря некоторым конструктивным особенностям: зеркало у этого телескопа не параболическое, а сферическое, не цельное – состоит из 91 сегмента. К тому же зеркало находится под фиксированным углом к горизонту (55°) и может вращаться только на 360° вокруг своей оси. Все это значительно удешевляет конструкцию. Специализируется этот телескоп на спектрографии и успешно используется для поиска экзопланет и измерения скорости вращения космических объектов.


Большой южноафриканский телескоп (SALT)

Принадлежит Южно-африканской Астрономической Обсерватории и находится в ЮАР , на плато Кару , на высоте 1783 м. Размеры его зеркала 11х9,8 м . Оно крупнейшее в Южном полушарии нашей планеты. А изготовлено в России , на «Лыткаринском заводе оптического стекла». Этот телескоп стал аналогом телескопа Хобби-Эберли в США. Но был модернизирован – откорректирована сферическая аберрация зеркала и увеличено поле зрения, благодаря чему кроме работы в режиме спектрографа, этот телескоп способен получать прекрасные фотографии небесных объектов с большим разрешением.


Самый большой телескоп в мире ()

Стоит на вершине потухшего вулкана Мучачос на одном из Канарских островов, на высоте 2396 м. Диаметр главного зеркала – 10,4 м . В создании этого телескопа принимали участие Испания , Мексика и США. Между прочим, этот интернациональный проект обошелся в 176 млн. долларов США, из которых 51% заплатила Испания.

Зеркало Большого Канарского Телескопа, составленное из 36 шестиугольных частей – крупнейшее из существующих на сегодняшний день в мире. Хотя это и самый большой телескоп в мире по размеру зеркала, нельзя назвать его самым мощным по оптическим показателям, так как в мире существуют системы, превосходящие его по своей зоркости.


Расположен на горе Грэхем, на высоте 3,3 км, в штате Аризона (США). Этот телескоп ринадлежит Международной Обсерватории Маунт-Грэм и строился на деньги США, Италии и Германии . Сооружение представляет собой систему из двух зеркал диаметром по 8,4 метра, что по светочувствительности эквивалентно одному зеркалу диаметром 11,8 м . Центры двух зеркал находятся на расстоянии 14,4 метра, что делает разрешающую способность телескопа эквивалентной 22-метровому, а это почти в 10 раз больше, чем у знаменитого космического телескопа "Хаббла". Оба зеркала Большого Бинокулярного Телескопа являются частью одного оптического прибора и вместе представляют собой один огромный бинокль – самый мощный оптический прибор в мире на данный момент.


Keck I и Keck II – еще одна пара телескопов-близнецов. Располагаются по соседству с телескопом «Субару» на вершине гавайского вулкана Мауна-Кеа (высота 4139 м). Диаметр главного зеркала каждого из Кеков составляет 10 метров - каждый из них в отдельности является вторым по величине в мире телескопом после Большого Канарского. Но эта система телескопов превосходит Канарский по «зоркости». Параболические зеркала этих телескопов составлены из 36 сегментов, каждый из которых снабжен специальной опорной системой, с компьютерным управлением.


Очень Большой Телескоп расположен в пустыне Атакама в горном массиве чилийских Анд, на горе Параналь, 2635 м над уровнем моря. И принадлежит Европейской Южной Обсерватории (ESO), включающей в себя 9 европейских стран.

Система из четырех телескопов по 8,2 метра, и еще четырех вспомогательных по 1,8 метра по светосиле эквивалентна одному прибору с диаметром зеркала 16,4 метра.

Каждый из четырех телескопов может работать и отдельно, получая фотографии, на которых видны звезды до 30-й звездной величины. Все телескопы сразу работают редко, это слишком затратно. Чаще каждый из больших телескопов работает в паре со своим 1,8 метровым помощником. Каждый из вспомогательных телескопов может двигаться по рельсам относительно своего «большого брата», занимая наиболее выгодное для наблюдения данного объекта положение. Очень Большой Телескоп – самая продвинутая астрономическая система в мире. На нем была сделана масса астрономических открытий, например, было получено первое в мире прямое изображение экзопланеты.


Космический телескоп «Хаббл»

Космический телескоп «Хаббл» - совместный проект NASA и Европейского космического агентства, автоматическая обсерватория на земной орбите, названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла. Диаметр его зеркала только 2,4 м, что меньше самых больших телескопов на Земле. Но из-за отсутствия влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7 - 10 раз больше аналогичного телескопа, расположенного на Земле . «Хаббл» принадлежит множество научных открытий: столкновение Юпитера с кометой, изображение рельефа Плутона , полярные сияния на Юпитере и Сатурне...


Телескоп "Хаббл" на земной орбите

Не только «Хаббл»: космические телескопы настоящего и будущего

РБК Тренды сделали подборку из восьми существующих и готовящихся к запуску космических телескопов, которые изменили или изменят наше представление о космосе

В 1610 году Галилео Галилей и Симон Мариус независимо друг от друга открыли спутники Юпитера, что стало одним из важнейших научных событий того времени. Почти четыре века спустя запуск космического телескопа «Хаббл» положил начало новой революции в астрономии.

Главная проблема оптической астрономии — неоднородность земной атмосферы. Области с разной плотностью, скоростью движения воздуха приводят к мерцанию звезд, видимому невооруженным глазом. Это делает космос единственным местом, где телескоп может получить действительно четкое и исчерпывающее представление о Вселенной.

В этом материале рассказывается про самые значимые проекты космических телескопов, тогда как крупнейшим наземным обсерваториям у нас посвящен отдельный обзор.

Также астрофизик Сергей Попов рассказал РБК Трендам о том, как новые технологии превратили астрономию в модную и востребованную науку. Почему не стоит ждать, что в будущем мы «переедем» на другую планету и какой вообще нам всем толк от этих астрономических открытий?

Выпуск подкаста «Лекции не будет» РБК Трендов с Сергеем Поповым о том, почему мы никогда не сможем переселиться на другую планету:

Ваш браузер не поддерживает аудиоплеер.

Космический телескоп «Хаббл»

Телескоп «Хаббл», названный в честь Эдвина Хаббла, был запущен на орбиту 24 апреля 1990 года. Это совместный проект NASA и Европейского космического агентства, задуманный как обсерватория общего назначения для исследования Вселенной в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн. Входит в число Больших обсерваторий NASA.

Телескоп «Хаббл» (Фото: NASA)

20 мая 1990 года телескоп сделал первую фотографию звездного скопления NGC 3532.

Слева — снимок, сделанный из обсерватории Лас Кампанас, Чили. Справа — часть первого изображения «Хаббла» (Фото: NASA, ESA, and STScI)

«Хаббл» вращается вокруг Земли на высоте около 540 км и наклонен на 28,5 градусов к экватору. Чтобы совершить один оборот, ему требуется 95 минут.

Орбитальный телескоп провел более 1 млн наблюдений и предоставил данные, которые астрономы использовали, чтобы написать свыше 18 тыс. рецензируемых научных публикаций (от формирования планет до гигантских черных дыр). Эти документы упоминались в других публикациях более 900 тыс. раз.

Чем известен «Хаббл»

  • Благодаря изучению пульсирующих звезд удалось определить возраст нашей Вселенной — 13,8 млрд лет.
  • В январе 1992 года астрономы подтвердили существование планет за пределами солнечной системы.
  • Телескоп зафиксировал редкое явление — столкновение кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером в 1994 году. Это первые в истории фотографии столкновения двух объектов Солнечной системы.

Серия снимков, сделанных с помощью космического телескопа «Хаббл» NASA, показывает эволюцию области падения кометы Шумейкера-Леви (Фото: H. Hammel, MIT and NASA)

  • Телескоп детально зафиксировал эволюцию погоды Юпитера, в том числе редкий шторм возле экватора планеты.
  • «Хаббл» показал Плутон впервые с момента открытия планеты в 1930 году.
  • Аппарат сфотографировал шлейф газа и пыли высотой 400 км в результате извержения вулкана Ио, самой большой внутренней луны Юпитера.

Изображения сделаны 14 февраля 2007 года. На левом видны оранжевые овальные отложения серы вокруг вулкана Пеле. На правом изображении виден большой шлейф, поднимающийся над поверхностью, недалеко от северного полюса (Фото: NASA, ESA, and J. Spencer (SwRI))

  • Подтвердил предположения о наличии сверхмассивных черных дыр в ядрах Галактик.
  • Нашел самый далекий из известных на сегодня космических объектов — галактику GN-z11. Сейчас мы видим ее такой, какой она была 13,4 млрд лет назад.

Галактика GN-z11, показанная на вставке, видна в прошлом на 13,4 млрд лет, всего через 400 млн лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял всего 3% от ее нынешнего возраста. Учитывая расширение Вселенной, сейчас на деле она находится в 32 млрд световых лет от нас (Фото: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University))

  • Подтвердил существование на спутнике Юпитера Ганимеде огромного подземного океана под 150-километровой толщей льда. На основании этого открытия астрономы внесли крупнейший спутник в Солнечной системе в список возможных кандидатов на поиск жизненных форм.
  • Обнаружил водяной пар на экзопланете K2-18b из обитаемой зоны, а также первую подтвержденную межзвездную комету 2I/Borisov.

13 июня 2021 года компьютер, отвечающий за научное оборудование «Хаббла», перестал реагировать на команды с Земли. Устранить поломку инженерно-научной группе, обслуживающей телескоп, удалось только к 16 июля 2021 года.

У орбитального «Хаббла» есть два аккаунта в Twitter — Hubble NASA и Hubble ESA, два официальных YouTube канала — NASA и ESA, а также аккаунты в Instagram и Facebook.

Посвященный «Хабблу» ролик NASA

Изображения и данные, полученные с космического телескопа «Хаббл», показывают галактики такими, какими они были миллиарды лет назад.

Космическая рентгеновская обсерватория «Чандра»

Обсерватория «Чандра» — это телескоп, специально разработанный для обнаружения рентгеновского излучения из очень горячих районов Вселенной, таких как взорвавшиеся звезды, скопления галактик и материя вокруг черных дыр. Обсерватория получила свое имя в честь одного из крупнейших астрофизиков XX века Субрахманьяна Чандрасекара, известного своими работами о белых карликах. Входит в число Больших обсерваторий NASA.

Телескоп «Чандра» (Фото: NGST)

Запуск состоялся 23 июля 1999 года. Предполагалось, что телескоп прослужит пять лет. В итоге «Чандра» стала самой продолжительной астрономической миссией без обслуживающих экспедиций.

На счету «Чандры» тысячи запечатленных космических объектов и явлений, которые помогли ученым лучше понять устройство нашей Вселенной и процессы, происходящие в ней. Телескоп показывает остатки взорвавшихся звезд, обнаруживает черные дыры по всей Вселенной, отслеживает отделение темной материи при столкновении галактик и многое другое.

Чем известна «Чандра»

  • Сделанный «Чандрой» первый снимок остатка сверхновой Кассиопея A показал астрономам загадочный источник в центре, который может быть быстро вращающейся нейтронной звездой или черной дырой.

Снимок остатка сверхновой Кассиопея A (Фото: John Hughes et al. (Rutgers), NASA/CXC/SAO)

  • В Крабовидной туманности получилось различить ударные волны вокруг центрального пульсара, незаметные другим телескопам.
  • С помощью рентгеновской обсерватории «Чандра» ученые уточнили постоянную Хаббла — число, определяющее скорость расширения Вселенной.
  • При столкновении сверхскоплений галактик были получены доказательства существования темной материи.
  • Благодаря данным с телескопа ученые наблюдали крупнейшую из когда-либо обнаруженных рентгеновских вспышек сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь.

Сверхмассивная черная дыра Стрелец A * расположена в центре нашей галактики. По оценкам ученых, ее масса примерно в 4,5 млн раз больше массы нашего Солнца (Фото: NASA)

  • Снимки, показывающие сильно искаженный остаток сверхновой, названный W49B, позволили ученым предположить присутствие в нем самой последней черной дыры, образовавшейся в галактике Млечный Путь.
  • В галактике M82 обнаружен новый тип черных дыр.

Следить за жизнью «Чандры» можно в Twitter, на YouTube-канале, а также в Instagram и Facebook.

Космический гамма-телескоп «Ферми»

Телескоп «Ферми» — это международная многоцентровая обсерватория, изучающая космос в диапазоне гамма-излучения.

Изначально аппарат назывался Gamma-ray Large Area Space Telescope или GLAST. Но 26 августа 2008 года NASA переименовало телескоп в честь итальянского физика Энрико Ферми, лауреата Нобелевской премии по физике 1938 года.

Телескоп «Ферми» (Фото: NASA)

Запуск телескопа состоялся 11 июня 2008 года. С тех пор «Ферми» обращается вокруг Земли на высоте 565 км. Он сканирует все небо каждые три часа в поисках гамма-лучей с энергией от 20 МэВ до более 300 ГэВ. Один оборот вокруг нашей планеты телескоп делает за 95 минут.

Картируя все небо каждые три часа, «Ферми» открывает самые экстремальные явления во Вселенной: от гамма-всплесков и струй черных дыр до пульсаров, остатков сверхновых и происхождения космических лучей.

Чем известен «Ферми»

  • Первым научным результатом телескопа стала регистрация гамма-пульсара, расположенного в остатке сверхновой CTA 1, который стал первым известным объектом, «мигающим» только в гамма-лучах.
  • 15 сентября 2008 года «Ферми» зарегистрировал рекордную вспышку гамма-излучения в созвездии Киля, обозначенную как GRB 080916 °C. Мощность взрыва превышала мощность примерно 9 тыс. обычных сверхновых.
  • «Пузыри Ферми». В 2010 году ученые обнаружили гигантскую загадочную структуру, которая выглядит как пара пузырей сверху и снизу от центра нашей галактики. Высота каждой доли составляет 25 тыс. световых лет, вместе же они простираются примерно на половину диаметра Млечного Пути.
  • 7 марта 2012 года телескоп наблюдал вспышку с максимальной энергией, когда-либо наблюдаемой при извержении Солнца. На пике вспышки «Ферми» обнаружил гамма-лучи в 2 млрд раз превышающей энергию видимого света или около 4 ГэВ.
  • Телескоп наблюдал многочисленные гамма-вспышки (короткие вспышки во время грозы, связанные с молнией) на Земле. Он обнаружил, что они могут производить 100 трлн позитронов (античастица элекрона, относится к антивеществу), что намного больше, чем ранее предполагали ученые.

«Ферми» не ведет такую активную социальную жизнь, как его коллеги. У телескопа есть аккаунт в Twitter (не обновляется с осени 2019 года) и страница на Facebook (последнее обновление — в сентябре 2020 года).

Орбитальный телескоп TESS

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) — космический телескоп, предназначенный для открытия экзопланет транзитным методом (фиксация характерных провалов яркости, вызванных прохождением планеты на фоне звезды). Разработан учеными MIT в рамках Малой исследовательской программы NASA.

Телескоп TESS (Фото: NASA)

Орбитальный телескоп был запущен 18 апреля 2018 года на борту ракеты SpaceX Falcon 9. TESS — первый спутник NASA Astrophysics, запущенный по контракту со SpaceX.

Телескоп наблюдает за космическими объектами с высокоэллиптической околоземной орбиты (HEO). Впервые в качестве силы, стабилизирующей траекторию, используется гравитационное притяжение Луны

В первый год работы телескоп наблюдал Южное полушарие небесной сферы. Участок неба был разбит на 13 секторов, на каждый из которых TESS потратил 27 дней. 18 июля 2019 года первый этап миссии был завершен. По такому же принципу телескоп отработал год и в Северном полушарии. С августа 2020 года аппарат приступил к расширенной миссии, которая продлится, как ожидается, до сентября 2022 года.

В результате TESS охватил своим взглядом около 75% площади неба, открыл порядка 66 подтвержденных экзопланет и зафиксировал свидетельства более чем 2 100 планет-кандидатов, вращающихся вокруг ярких соседних звезд. В будущем уже телескоп Джеймса Уэбба изучит эти планеты-кандидаты и определит, могут ли они поддерживать жизнь.

Чем известен TESS

  • 18 сентября 2018 года группа астрономов во главе с Челси Хуангом из MIT сообщила о первой обнаруженной телескопом экзопланете в системе звезды Pi Mensae на расстоянии около 60 световых лет от Земли.

Ролик NASA о первых успехах TESS

  • 15 апреля 2019 года в NASA сообщили о первом открытии TESS планеты размером с Землю. Планета HD 21749c составляет около 89% диаметра Земли и вращается вокруг HD 21749, звезды K-типа (т.е. звезды оранжевого цвета с температурой поверхности от 3800 до 5000 К) с массой около 70% Солнца, расположенной на расстоянии 53 световых лет в южном созвездии Ретикулум.Планета скорее всего горячая, с температурой поверхности до 427 °C.
  • 6 января 2020 года NASA объявило об открытии TOI 700 d, первой экзопланеты размером с Землю в обитаемой зоне, обнаруженной TESS. Экзопланета вращается вокруг звезды TOI 700 в 100 световых годах от нас в созвездии Дорадо.
  • В январе 2021 года ученые определили, что TYC 7037-89-1 — первая из когда-либо обнаруженных шестизвездных систем, в которой все звезды участвуют в затмениях.

Три такие пары составляют недавно открытую шестерную звездную систему под названием TYC 7037-89-1 (Фото: NASA)

У телескопа есть аккаунт в Twitter. Также информацию о деятельности TESS можно найти на странице NASA Exoplanets в Facebook.

Орбитальная обсерватория «Спектр-РГ»

Орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» предназначена для построения полной карты Вселенной в рентгеновском диапазоне энергий. Это проект Федеральной космической программы России с участием Германии.

Обсерватория состоит из двух зеркальный телескопов: немецкого eROSITA, работающего в мягком рентгеновском диапазоне, и российского ART-XC, работающего в жестком рентгеновском диапазоне. ART-XC — первый в России телескоп с оптикой косого падения.

«Спектр-РГ» с телескопами ART-XC (снизу) и eROSITA (сверху) (Фото: РКС)

13 июля 2019 года обсерватория была запущена с космодрома Байконур.

Исследования «Спектра-РГ» продлятся 6,5 лет. Из них четыре года телескоп будет сканировать звездное небо, а оставшиеся 2,5 года — работать в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной по заявкам мирового научного сообщества. Местом для аппарата выбрана точка Лагранжа (L2) в 1,5 млн км от Земли.

По заверениям «Роскосмоса», за время миссии «Спектр-РГ» обнаружит около 100 тыс. массивных скоплений галактик, порядка 3 млн сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, сотни тысяч звезд с активными коронами, десятки тысяч звездообразующих галактик и многие другие объекты, в том числе неизвестной природы, а также детально исследует свойства горячей межзвездной и межгалактической плазмы.

Ожидается, что в 2025 году будет завершена и обнародована самая точная карта Вселенной, построенная телескопами «Спектра-РГ».

Телескоп Джеймса Уэбба

Телескоп Джеймса Уэбба (JWST) — это амбициозный научный проект орбитальной инфракрасной обсерватории NASA в сотрудничестве с европейскими и канадскими космическими агентствами. Запуск запланирован не ранее ноября 2021 года.

Телескоп Джеймса Уэбба (Фото: NASA)

В отличие от «Хаббла», «Уэбб» не предназначен для обслуживания. Запаса хладагента на нем хватит примерно на десять лет. Чтобы обеспечить корректную работу на протяжении этого срока, все критически важные подсистемы телескопа дублируются.

Ожидается, что регулярные научные данные и изображения начнут поступать с «Уэбба» примерно через шесть месяцев после запуска.

Телескоп Джеймса Уэбба станет самым большим, мощным и сложным космическим телескопом, когда-либо созданным и запущенным в космос. Размер главного зеркала, шириной в 6,5 м и площадью собирательной поверхности в 25 кв. м, позволит «Уэббу» наблюдать далекие галактики на расстоянии более 13 млрд световых лет.

Телескоп разместится в 1,5 млн км от Земли в противоположную от Солнца сторону во второй точке Лагранжа (L2). Он будет видеть около 39% неба в любой момент времени. Поскольку телескоп должен отвернуться от теплых и близких объектов, способных помешать ему, он не сможет наблюдать Солнце, Меркурий, Венеру, Землю или Луну.

Транспортировка и последовательность развертывания телескопа Джеймса Уэбба на орбите

Четыре научных инструмента имеют уникальные особенности, которые позволят астрономам изучать различные космические объекты:

  1. Камера ближнего инфракрасного излучения (NIRCam) будет отслеживать свет от звезд в соседних галактиках и от удаленных звезд Млечного Пути. Она также будет искать свет от звезд и галактик, которые сформировались в начале жизни вселенной.
  2. Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) будет наблюдать до 100 объектов одновременно и искать галактики, образовавшихся после Большого Взрыва.
  3. Спектрограф среднего инфракрасного диапазона (MIRI) создаст фотографии дальних небесных объектов, как это сейчас делает «Хаббл». Он позволит ученым собрать физические подробности о дальних объектах во Вселенной, обнаружить отдаленные галактики, слабые кометы, новорожденные звезды и объекты в поясе Койпера (дальняя часть Солнечной системы за орбитой Нептуна).
  4. Датчик точного наведения с устройством формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (FGS/NIRISS). Компонент FGS будет отвечать за то, чтобы телескоп смотрел точно в заданном направлении во время научных исследований. А NIRISS — искать следы первого света во Вселенной и исследовать экзопланеты.

У телескопа есть аккаунт в Twitter, YouTube-канал, а также страницы в Instagram и Facebook.

Оптический телескоп «Сюньтянь»

Телескоп Китайской космической станции (CSST) «Сюньтянь» или «Небесный часовой» — автономный орбитальный модуль с оптическим телескопом.

Запуск «Сюньтянь» запланирован на 2024 год. Телескоп будет вращаться вокруг Земли по той же орбите, что и китайская модульная станция. Он сможет периодически приближаться и стыковаться с ней, чтобы экипаж проводил необходимый ремонт и менял приборы.

Телескоп «Сюньтянь» (Фото: CSNA)

Огромная линза делает «Небесного часового» сопоставимым с «Хабблом». При этом обзор китайского телескопа будет в 300 раз больше при таком же высоком разрешении. Благодаря широкому полю зрения он сможет наблюдать до 40% пространства в течение десяти лет.

Телескоп Китайской космической станции будет вести наблюдение в ближнем ультрафиолетовом и видимом свете, а также исследовать свойства темной материи, формирование и эволюцию галактик.

Космическая обсерватория «Спектр-УФ»

Международный проект космической обсерватории «Спектр-УФ» будет исследовать Вселенную в ультрафиолетовом и видимом диапазонах электромагнитного спектра с высоким угловым разрешением, а также регистрировать гамма-излучение в энергетическом диапазоне от 10 КэВ до 10 МэВ. Основную работу по проекту ведут Россия и Испания.

«Спектр-УФ» (Фото: WSO-UV)

Космический телескоп с зеркалом диаметром 1,7 м оснастят спектрографами высокого и низкого разрешения, чтобы получать спектры высокого разрешения, и камерами для построения высококачественных изображений в ультрафиолетовом диапазоне. Он сможет конкурировать с телескопом «Хаббл».

«Спектр-УФ» будет заниматься не поиском планет, но изучит физико-химический состав планетных атмосфер в Солнечной системе и за ее пределами, физические и химические свойства межзвездного и околозвездного вещества (газа и пылевых частиц), природу активных галактических ядер, химическую эволюцию галактик. Важная задача «Спектра-УФ» — поиск скрытого вещества, то есть газа и пыли, трудноразличимых для уже существующих телескопов.

Сроки старта миссии «Спектр-УФ» несколько раз переносились. Ожидается, что обсерватория начнет работу осенью 2025 года. Запуск запланирован с космодрома «Восточный».

классификация и схема. Для чего предназначены и кем были изобретены первые телескопы? Крупнейшие в мире современные телескопы

Многие люди не знают, какими бывают оптические телескопы, и потому не могут разобраться, как их выбрать, как анализировать классификации и схемы. Помимо этого, увлекающиеся астрономическими наблюдениями, безусловно, будут рады узнать, для чего предназначены, и кем были изобретены первые телескопы. Полезно для них знать и крупнейшие в мире современные телескопы оптического диапазона.

Общее описание

Оптические телескопы — это специальные устройства, которые собирают и фокусируют электромагнитные лучи видимого диапазона. Они предназначены для увеличения интенсивности блеска и наблюдаемого углового размера астрономических объектов. С точки зрения физики назначением прибора является увеличение количества света, поступающего от небесного тела, или, как говорят специалисты, оптическое проницание.

Непрофессионалам более известна другая цель использования телескопов — изучение мелких деталей небесных тел благодаря повышенной разрешающей способности.

Стоит учесть, что такие аппараты предназначены не только для непосредственного личного наблюдения космоса, но и для фотографирования. Более того, именно у профессионалов основная часть работы как раз состоит в фотосъемке, и только затем изучают полученные системой изображения. Ключевыми характеристиками телескопов выступают:

  • сечение объектива;

  • его фокусное расстояние;

  • фокус и поле зрения окуляра.

Принцип работы телескопов напрямую связан с их строением. Внутри располагается система линз или зеркал. Приборы с единственным оптическим стеклом уже давным-давно не встречаются. Когда астроном работает со своим телескопом, то меняет параметры окуляра, оставляя объектив неизменным. Это позволяет изменять степень увеличения. В состав устройства входят как собирающие, так и рассеивающие линзы, от правильности подбора и использования которых как раз зависят четкость, точность картинки.

Кем и как были изобретены?

Порой встречается утверждение, что самый первый телескоп был разработан Галилеем. Однако это не так. До сих пор точный разработчик неизвестен, и вряд ли будет когда-то установлен. Довольно распространена точка зрения, что решающий шаг был сделан мастером по изготовлению очков Иоанном Липперсгеем. Но, скорее всего, создание телескопа произошло сразу в нескольких местах, независимо друг от друга, потому что в начале XVII века потребность в нем назрела ощутимо.

Это косвенно подтверждается и достоверно известными фактами. При подаче заявки на патент обнаружилось, что уже было зарегистрировано несколько приборов того же рода. Считается, что прообраз телескопа был создан Леонардо да Винчи. Роль Галилея состояла в том, что он разработал телескоп-рефлектор, и более того, сумел за несколько образцов поднять увеличение от 3 до 32 раз.

Сегодня такие показатели снисходительно воспримут даже любители астрономии. Но тогда галилеевские телескопы позволили совершить ряд важных открытий, в том числе выделить звезды в Млечном Пути и обнаружить пятна на Солнце. Любопытно, что само название «телескоп» появилось только в 1611 году, и оно было дано греческим математиком Димисианосом.

Важную роль сыграл Исаак Ньютон, разработавший рефлектор — этот компонент позволил увеличить характеристики трубы и сохранить управляемость.

В XVII-XVIII столетиях широко применялись по-прежнему телескопы-рефракторы. Это во многом связано с дороговизной и сложностью рефлекторов. В середине XIX столетия применили зеркала с посеребренным стеклом. В прошлом веке важной новацией стало преимущественно применение огромных зеркал. Их создание было бы немыслимо без развития мощной промышленной базы.

Классификация

Линзовые

Такой тип принято называть также рефрактором. Употребление нескольких линз вместо одной позволяет ослаблять оптические недостатки каждой по отдельности. Схема подразумевает важность фокусного расстояния, определяющего линейные размеры удаленных объектов в фокальной плоскости. К каждому телескопу добавляют набор окуляров, подходящих для конкретных случаев. Наряду с обычными рефракторами, встречаются еще и те, которые предназначены для фотосъемки (их называют астрографами).

Зеркальные

Этот вид телескопов еще называется рефлектором. Зеркало изготовить проще. Оно имеет вогнутую параболическую конструкцию. Кривизна довольно невелика. На поверхность наносят небольшое количество порошкообразного алюминия.

Использование зеркального устройства позволяет уверенно наблюдать небольшие подробности локальных космических объектов — планет и их спутников, колец. Рефлекторы подходят для изучения туманностей, комет и других протяженных объектов. Но существуют еще и телескопы, с объективом которых связан комплекс зеркал и линз. Именно такие модели бывают наиболее компактны.

Их используют в бытовых целях, однако существенные потери света сильно осложняют работу. Кроме того, качественная зеркально-линзовая система стоит весьма дорого.

Обзор крупнейших телескопов мира

Габарит телескопа определяется размерами его оптических элементов. Самые крупные экземпляры поставлены вполне предсказуемо там, где состояние атмосферы оптимально подходит для наблюдений за космосом. Возглавляет список самых больших в южном полушарии устройств SALT, расположенный в полупустынной местности ЮАР. Одно только главное зеркало имеет величину 11х9,8 м. В практических наблюдениях используется с 2005 года, дополнен особой цифровой камерой и многофункциональным спектрографом.

В число других современных телескопов входит GTC. В отечественной литературе и источниках его часто называют Большим Канарским телескопом. В практике используется с 2007 года. Помимо оптического, он может работать и с инфракрасным диапазоном. Используется целый ряд дополнительных приборов, а величина зеркала составляет 10,4 м.

«Европейский чрезвычайно большой телескоп» – название, говорящее само за себя. Он не входит в число работающих устройств, поскольку ввод в эксплуатацию запланирован на 2024 год. Но это самый крупный из тех телескопов, которые уже построены, и величина основного сегментного зеркала составляет 39,3 м. Объект расположен в Чили, на горе Армасонес, на высоте чуть больше 3 км над уровнем моря.

Наибольший телескоп в России — это так называемый «Большой телескоп азимутальный», находящийся вблизи поселка Нижний Архыз. Сечение зеркала не превышает 6 м. Сразу надо учесть, что расположение самого прибора признано неудачным и на максимально эффективные наблюдения рассчитывать не приходится.

По крайней мере удается наблюдать звезды до 26-й величины включительно. Спектроскопия также ведется этим устройством весьма неплохо.

Советы по выбору

Классикой является телескоп-рефрактор. Тот самый, который максимально близок к традиционной «подзорной трубе на ножках». Рефракторная схема оптимальна, если планируется следить за яркими объектами, такими, как Луна или двойные звезды. Подходит она и для наблюдений в дневное время. Но телескоп-рефрактор мало пригоден для наблюдений за удаленными слабо светящимися объектами. С этим недостатком не могут примирить ни высокая контрастность, ни простота технического обслуживания.

Уже упомянутые выше рефлекторы делятся на простую и более дорогую подгруппы. Во втором случае предусматривается использование параболического зеркала. При сравнимых расходах рефлектор будет иметь большее сечение объектива, нежели рефрактор. Потому оптическая производительность окажется довольно велика, как и концентрация света. Именно рефлекторную схему рекомендуют для наблюдения различных объектов за пределами Солнечной системы.

Однако телескоп-рефлектор массивнее телескопа-рефрактора. В него придется глядеть под определенным углом, привыкнуть к чему неопытному астроному будет сложно. Катадиоптрики — нечто промежуточное между двумя основными типами. Их не требуется систематически обслуживать.

Однако контрастность изображения невелика, а вот цена, напротив, весьма ощутима.

Впрочем, ограничиваться описанными обстоятельствами едва ли разумно. Сечение объектива, оно же апертура, в первую очередь определяет возможности телескопа. Именно по этому параметру можно судить о способности демонстрировать небольшие детали объектов. Концентрация света гораздо важнее, нежели увеличение. Сделать апертуру больше куда легче, чем использовать более крупное зеркало, а для частных пользователей это решение приятно большей легкостью и компактностью.

В большинстве случаев астрономы-любители останавливают свой выбор на телескопах с апертурой от 70 до 130 мм. Наряду с этим, они должны изучить и фокусное расстояние. Оно прямо логически завязано со светосилой объектива. Чем больше фокусное расстояние, тем лучше оптика увеличивает, но светосила одновременно снижается. Потому почти всегда стремятся к некоторому балансу параметров.

Увеличение в большой степени — не всегда хорошо. И дело не только в том, что оно ухудшает другие параметры телескопа. Нередко из-за этого возрастает чрезмерно чувствительность к вибрациям, восприимчивость к атмосферным искажениям и так далее. По виду установки различают азимутальные и экваториальные телескопы. Первые поворачиваются по двум осям, а вторые только по одной оси, что гораздо практичнее.

Какой бы тип установки ни был, важно проверять, насколько устойчив прибор, не оказывают ли небольшие колебания фатальных воздействий на него.

Как работает телескоп Хаббл

Орбитальный телескоп им. Э. Хаббла (или просто телескоп Хаббл) – самый дорогой в истории научный прибор (его создание обошлось более чем в 1,5 млрд. долларов), был запущен на орбиту 24 апреля 1990 года. Благодаря ему были получены снимки далеких галактик и туманностей, которые не только разъяснили многие вопросы, но и поставили перед учеными немало загадок.

Телескоп имени Хаббл постоянно находится на орбите Земли и уже только поэтому имеет перед наземными аналогами три преимущества: на качество изображения не влияет атмосфера, благодаря меньшему рассеиванию света можно увидеть далеко расположенные объекты и диапазон электромагнитных волн от инфракрасных до ультрафиолетовых. Все эти преимущества используются в полной мере благодаря сложной конструкции телескопа Хаббл.

Главное зеркало телескопа имеет диаметр 2,4 м, а вторичное – 0,34 м. Расстояние между ними строго выверено и составляет 4,9 м. Оптическая система позволяет собирать свет в пучок диаметром 0,05 дюймов (даже у самых лучших телескопов на Земле кружок рассеяния больше 0,5 дюймов). Разрешающая способность телескопа Хаббл в 7-10 раз больше, чем у аналогов на Земле.

При такой экспозиции необходима очень высокая степень стабилизации и точности наведения на объект. Именно это составило главную сложность при проектировании – в результате сложная комбинация датчиков, гироскопов и звездных гидов позволяет удерживать фокус в пределах 0,007 дюймов длительное время (точность наведения при этом не менее 0,01 дюйма).

На борту установлено шесть основных научных приборов, являющихся последними достижениями научной мысли на момент запуска шаттла. Это спектрограф высокого разрешения Годдарда для работы в ультрафиолетовом диапазоне, камера и спектрограф для съемки тусклых объектов, планетарная и широкоугольная камеры, высокоскоростной фотометр для наблюдений за объектами с изменяющейся яркостью и датчики точного наведения.

Чтобы система была самодостаточной и не нуждалась в источниках питания, телескоп снабжен мощными солнечными батареями, которые, в свою очередь, заряжают шесть водородно-никелевых аккумулятора. Все компьютеры, аккумуляторные батареи, телеметрические и другие системы располагаются так, чтобы их можно было без проблем заменить в случае необходимости.

Самый большой российский телескоп нацелился на массивные звезды

Большой азимутальный телескоп находится на высоте 2070 м над уровнем моря, для местного климата показательна большая продолжительность ясных дней и ночей. Летом этого года на телескопе установили обновленное шестиметровое зеркало, доставленное зимой с Лыткаринского завода оптического стекла в Подмосковье.

Реанимация

Напомним историю обновления главного зеркала БТА. Первое зеркало работало в обсерватории с 1975 по 1979 год, после чего было заменено на более совершенное, которое простояло до 2017 года. В 2004 году президентом РАН Юрием Осиповым было принято решение о переполировке запасного, то есть первого зеркала БТА. Почему же возникла необходимость реанимировать первое зеркало?

— Отражательный слой алюминия у зеркала должен постоянно обновляться, — поясняет директор САО РАН Валерий ВЛАСЮК. — Старый слой мы для этого смываем и наносим свежий. Но выяснилось, что многократные процедуры на главном зеркале, которое проработало у нас дольше всего, привели к микрошероховатости на его рабочей поверхности, и у нас возникло сомнение, что оно сможет и дальше удовлетворять наши требования. Поэтому были начаты работы по подготовке к переполировке первого зеркала 1975 года выпуска, хранившегося в обсерватории. Надеемся, что зеркало, с которого убрали верхний 8-миллиметровый слой и переполировали, обеспечит снижение рассеяния света в изображениях звезд и галактик. Астрономы смогут благодаря ему получать более четкие изображения небесных тел.

…Мы приехали в обсерваторию незадолго до начала наблюдений, когда большое обновленное зеркало уже находилось в телескопе. Это массивная, 42-тонная стеклянная деталь диаметром более шести метров, имеющая переднюю рабочую поверхность в виде параболоида. Толщина самого стекла — 65 см, в нем много пузырей — таковы уж издержки старой технологии изготовления зеркал телескопов, материалом для которых в 70-х годах XX века служили заготовки из стекла, похожего по своим свойствам на обычное оконное.

Зеркало, хоть и стеклянное, но под собственным весом при изменении угла наклона телескопа и температуры немного деформируется. Для поддержания его формы используются специальные опоры, которые регулируют силу давления и корректируют форму зеркала, чтобы оно не изгибалось во время работы.

Незадолго до «выхода телескопа в небо» его алюминировали, то есть нанесли на его рабочую поверхность тонкий слой алюминия для достижения хороших отражательных характеристик.

Алюминирование, по словам директора, происходило в специальной камере после того, как насосы откачали из нее весь воздух, создав настоящий космический вакуум. Здесь под действием электрического тока с алюминиевых компонентов (спиралей, которые привезли из Германии) испаряли частицы, которые сразу же наносились на поверхность зеркала, создавая слой толщиной в 1 микрон.

Как работает телескоп БТА

Итак, после 10-летнего перерыва БТА снова в работе. С 20 декабря по распоряжению Валерия Власюка начались плановые наблюдения. Астрономы объясняют нам принцип действия телескопа: «Свет от звезды, которую невооруженным глазом видно как слабую точку, падает на поверхность параболического шестиметрового зеркала и, отражаясь от него, собирается в его фокусе на расстоянии 24 метра над поверхностью. На телескопе есть кабина первичного фокуса, где на звезду можно посмотреть глазом и увидеть ее в виде гораздо более яркого пятнышка. Почему так происходит? Потому что площадь зеркала в миллион раз больше площади зрачка нашего глаза, и в фокусе телескопа собирается в миллион раз больше света. Напомним, что главное таинство телескопа — это поверхность зеркала. Она должна быть идеальна, чтобы звезда-точка не размазывалась в виде пятна с «хвостами».

Преимущества

Настоящую мощь телескопа БТА осознаешь, когда оказываешься под его куполом высотой 35 метров, то есть выше 12-этажного дома. Сама 700-тонная конструкция телескопа, напоминающая геодезический теодолит, может двигаться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых направлена строго вверх — в зенит.

— Он был первым в своем роде, — поясняет вице-президент РАН, научный руководитель САО РАН Юрий БАЛЕГА. — Все остальные телескопы раньше строились в виде наклоненной трубы, на которой вращался телескоп, а после нас все стали строить новые инструменты именно азимутальными. Приятно осознавать, что мы были первыми в мире с такой конструкцией. БТА считался самым большим оптическим телескопом в мире с 1975 по 1993 год, пока на вершине вулкана Мауна-Кеа на Гавайях американцы не построили телескоп Кека с зеркалом 10 метров. Но несмотря на то что сегодня БТА уже сместился по размеру зеркала из лидеров в первую двадцатку, мы до сих пор остаемся в ряду очень больших телескопов, а поскольку в Северном полушарии их не так много, то получается, что наш инструмент является пока самым большим телескопом Евразии. Еще одно наше преимущество заключается в том, что мы можем быстро менять навесную аппаратуру, кроме первичного фокуса у БТА есть еще два вторичных, куда также можно загрузить оборудование, настроить на нужный объект и ночью «выйти» в небо.


Фото: академик Юрий Балега рассказывает о принципе работы телескопа. Источник: ИА Научная Россия

Справка. С 2007 года по настоящее время самым большим оптическим телескопом в мире является Большой Канарский телескоп с диаметром зеркала 10,4 м. Однако уже к 2025 году первенство может отобрать европейский, чрезвычайно большой телескоп с 39-метровым зеркалом. Его обещает построить в горах Чили Европейская южная обсерватория. Россия не является членом группы из 15 стран — участниц проекта, а значит, наши ученые, если и будут допущены до работы на этом телескопе, то только в соавторстве с представителями зарубежных стран.

Что наблюдают на БТА

— Мы изучаем на БТА почти все объекты во Вселенной — звезды, галактики, квазары, черные дыры, — все, кроме ближних небесных тел типа планет и Луны, — говорит Юрий Балега. — Они близко расположены, и по ним могут работать маленькие наземные аппараты, а также те, что устанавливаются на спутниках. С помощью же нашего телескопа можно заглянуть на расстояние в 10 миллиардов световых лет и увидеть взрывы сверхновых, понять, как рождалась когда-то наша Вселенная. Удивительно, но химический состав первых миров-галактик очень похож на состав нашей собственной Галактики.

Одним из выдающихся достижений является то, что наш телескоп позволил оценить плотность вещества во Вселенной в близком к нам объеме и оценить массу темной материи на расстоянии 50–100 мегапарсек. Это лучший результат в мире. Получилось, что плотность темной материи значительно больше — в 4 раза по сравнению с видимыми звездами, но природа ее пока неизвестна. Рассматриваются гипотезы о том, что это могут быть тяжелые частицы или нейтрино.

Еще одной интересной задачей, на которую будут нацелены астрономы, станут зкзопланеты — планеты, обращающиеся вокруг других звезд. На сегодняшний день их открыто около 10 тысяч. Открыть еще одну — не так интересно. Цель исследователей — найти среди открытых ту, что очень похожа на нашу Землю.

— Они светят отраженным светом, в сотни миллиардов раз более слабым, чем их звезда, — поясняет Балега. — Мы должны суметь зарегистрировать свет объекта. Как раз к таким задачам сейчас и готовим наш телескоп — будем изучать спектры звезд и экзопланет с помощью нового спектрографа.

Спектрограф

Большой оптический спектрограф для БТА, создаваемый по гранту Российского научного фонда (РНФ), — это прибор, который будет установлен в отдельном помещении под телескопом. Свет в него будет подаваться из фокуса телескопа по оптическому волокну. Этот инструмент нужен ученым для анализа деталей, с ним можно будет отличать спектры звезд с хорошим разрешением и высокой стабильностью.

Система малых телескопов

Грант Российского научного фонда по теме «Эволюция звезд от рождения до появления жизни» был выделен ученым САО РАН в 2014 году. За прошедшие время обсерватория не только построила новый волоконный спектрометр БТА, но и приступила к созданию дополнительных элементов инфраструктуры обсерватории — шести малых оптических телескопов-роботов с полуметровыми зеркалами.

Нам показали первую башню, построенную в полукилометре от БТА в прошлом, 2017 году, обещают к 2019 году построить еще две и т.д. Благодаря этим телескопам БТА сможет получать дополнительную информацию. Вот как пояснил нам это будущее взаимодействие Валерий Власюк:

— Экзопланету трудно открыть и еще труднее ее изучать. Один из методов — отслеживание высокоточного блеска ее звезды. На БТА мы не всегда можем позволить себе это делать, поскольку, во-первых, для этого нужно много времени (а стоимость часа наблюдений на большом телескопе стоит не одну тысячу долларов), во-вторых, наблюдаемые звезды настолько яркие, что слепят «глаз» нашего большого детектора. Но инструменты метрового и полуметрового класса позволяют находить источники, эффективно проводить их фотометрию, а для уточнения характеристик каких-то особо важных объектов — отправлять информацию по компьютерным линиям связи на БТА.

Фото: малый оптический телескоп-робот с полуметровым зеркалом. Источник: Наталья Веденеева / МК

В настоящее время такая работа уже проводится, только информация на Большой азимутальный телескоп пока поступает из метрового рефлектора САО РАН и международной сети оптических телескопов. Большую часть российских полуметровых телескопов для нас построит новосибирское предприятие «Астросиб».

Новые данные, полученные на малых оптических телескопах, также помогут астрономам лучше понять природу звезд путем изучения их гибели по взрывам сверхновых.

— Это критично важно для человечества, — поясняет Власюк. — Дело в том, что в нашей Галактике уже 400 лет не было взрывов сверхновых звезд. По всем требованиям статистики, это может случиться когда угодно и стать неприятностью мирового масштаба. Поэтому интерес к подобным явлениям высок. И при исследовании неба на предмет их обнаружения малые телескопы и БТА также будут дополнять друг друга.

Новый четырехметровый телескоп

Каким бы ценным для астрономов и астрофизиков ни был БТА, они уже задумываются о создании нового, более мощного телескопа, правда, с четырехметровым зеркалом. Как же так, ведь это меньше того, что есть сейчас! Однако нас успокаивают: современные технологии позволяют создать телескоп меньший по диаметру зеркала, но с большим полем зрения. Сегодняшние технологии позволяют создавать более тонкие зеркала — 15–20 см толщиной — из стеклокерамики, без всевозможных включений. Они тоже деформируются, но в десятки тысяч (!) раз меньше, поскольку поддерживаются автоматическими опорами с датчиками, которые лучше предупреждают изменения формы.

Обсуждение строительства телескопа нового класса идет в настоящее время под руководством Российской академии наук. Пока, в кругу специалистов, ученые намерены предложить проект Министерству науки и высшего образования РФ в качестве своего проекта-мегасайнс — установки национального и мирового масштаба для решения принципиально новых фундаментальных и прикладных задач.

— Мы и место для него уже зарезервировали, — говорит Власюк, — хорошую площадку на верхушке холма под названием гора Пастухова, возле телескопа БТА. — Однако не будем против и в случае выбора под четырехметровый телескоп другого места на Северном Кавказе, в Средней Азии или даже за рубежом. Важно, чтобы изготовлен он был в России, чтобы механика и оптика максимально соответствовали современным требованиям. Это тот диаметр, который может быть изготовлен нашей российской оптической промышленностью.

Новый телескоп не заменит шестиметровый БТА, а только частично разгрузит его, взяв на себя часть запросов от ученых. Ведь наблюдательного времени, по словам директора САО, катастрофически не хватает.

В программе ближайших наблюдений БТА — исследование переменных OB-звезд (массивные звезды спектральных классов O и B) и протопланетных туманностей.

Как работает телескоп? Иной взгляд на дело.

Этот пост посвящается более любознательным, желающим разобраться в работе телескопа с нуля. Мы смело откажемся от общепринятых канонов и подойдем к теме совсем с другого ракурса, что возможно благодаря многолетней наблюдательной практике.

Познакомимся с выходным зрачком телескопа. Он создается в результате наложения объектива с окуляром на нужное расстояние друг от друга. Вы можете увидеть его в виде маленького светящегося диска, положив рядом с окуляром, вставленным в бленду, обрывок пакета из матовой фольги.

Выходной зрачок – это проекция апертуры зрительной трубы в соответствующем масштабе, который зависит от фокусного расстояния объектива и фокусного расстояния окуляра.

При наблюдении за небом вам нужно приблизить лицо к окуляру, чтобы совместить выходной зрачок телескопа со зрачком вашего глаза, чтобы произошло чудо. Вся огромная поверхность объектива телескопа проецируется сразу своей малой площадью прямо на сетчатку глаза. Это происходит всегда, независимо от оптической системы, апертуры, света, фокусного расстояния, увеличения или других параметров телескопа.Это как иметь гигантский телескопический глаз! Тогда телескоп и сетчатка становятся единым целым, создавая единое целостное и целостное оптическое устройство. Теперь вы знаете, почему качество окуляра и правильный его выбор так важны?

Яркость окуляров и телескопов

Отношение диаметра зрительной трубы (от нескольких десятков до нескольких сотен мм) к диаметру выходного зрачка (обычно несколько мм) есть не что иное, как увеличение. Для увеличения увеличения телескопа мы уменьшаем диаметр выходного зрачка, используя окуляр с меньшим фокусным расстоянием.Чтобы увеличить выходной зрачок, уменьшите увеличение с помощью окуляра с большим фокусным расстоянием. В зависимости от диаметра выходного зрачка изображение бывает светлым или темным, потому что выходной зрачок телескопа функционирует аналогично нашему, человеческому. Для фотографов это как относительная апертура, которая регулирует количество света, проецируемого на матрицу или светочувствительную пленку. При оценке яркости телескопа важны только выходной зрачок и эффективность (пропускание) оптики, которая всегда меньше единицы.На него не влияет ни один другой параметр нашего телескопа, даже его светоотдача! Вопреки распространенному мнению, это означает, что телескоп не освещает виды ночного неба даже при диафрагме f/1.

Вы не можете наблюдать в телескоп изображение ярче, чем то, что видно невооруженным глазом. Телескоп не усиливает свет, он лишь собирает достаточно света.

По этой причине вынужден сообщить многим из вас печальную новость: увеличивать увеличение телескопа до бесконечности невозможно, в какой-то момент выходной зрачок станет настолько мал, что доступного для наблюдения света не будет.

Окуляр и качество изображения в телескопе

Выходной зрачок телескопа должен находиться в определенных, достаточно узких пределах. С одной стороны, он должен быть меньше зрачка человеческого глаза, который в темноте достигает максимум 7 мм. Если он больше, теряется ценная апертура телескопа, которая не помещается в зрачок глаза и не достигает сетчатки. Если бы у нас были глаза оцелота, мы могли бы наблюдать за Вселенной с размером зрачка до 12 мм. Какое чудесное зрелище было бы в телескоп! К сожалению, мы всего лишь люди.Более того, при очень больших или очень маленьких зрачках становятся видны оптические дефекты глаз, а именно астигматизм и неровность поверхности роговицы. Наш орган зрения биологически «предназначен» для работы в диапазоне зрачков от 1 до 7 мм и превышение этих значений для него неестественно.

Как правило, выходной зрачок телескопа меньше диаметра зрачка глаза, а в темноте увеличивается примерно до 7 мм. Если выходной зрачок телескопа больше, теряется ценная апертура телескопа, которая «усекается» зрачком глаза.При предельных диаметрах выходного зрачка быстро нарастают оптические дефекты глаз, а именно астигматизм и неровность поверхности роговицы. Кроме того, экстремальные значения вызывают такие нежелательные явления, как падение яркости, резкости и контрастности изображения. Диапазон выходных зрачков, гарантирующий высокое качество изображения в астрономических телескопах, составляет от 1 до 5 мм, а максимальное качество достигается при 2 - 2,5 мм. Следует помнить, что окуляр с фокусным расстоянием f в зрительной трубе и светом объектива F создаст выходной зрачок диаметром Z:

.

Z = ж / F

где мы выражаем Z и f в миллиметрах.

Каждый астрономический объект «подгоняется» под определенные выходные зрачки, гарантируя максимальную контрастность их деталей в конкретных условиях наблюдения.

Теоретически наиболее резкое изображение будет видно в зрительную трубу при выходном зрачке 2 - 2,5 мм. Это не случайно, потому что это происходит как раз тогда, когда его теоретическая разрешающая способность совпадает с максимальной разрешающей способностью глаза. Другими словами, мельчайшая деталь, которую можно в нем разглядеть, имеет угловой размер 60” при зрачке 2,2 мм.Это волшебный момент, когда вся сложная оптическая система: объектив — окуляр — глаз становится максимально эффективной в восприятии тонкостей Вселенной. Увеличение, при котором это происходит, называется разрешенным увеличением и по понятным причинам зависит только от апертуры телескопа. Меньшее увеличение обеспечивает большее поле зрения и большую четкость изображения, но скрывает от наблюдателя мельчайшие детали, доступные для телескопа. Большие увеличения не волшебным образом увеличат возможности нашего телескопа.

Никакие новые детали изображения не появляются выше разрешающего увеличения, а существующие детали объекта будут увеличены и станут немного более заметными.

В этот момент вы хотели бы точно знать, как выбрать идеальный окуляр для собственного телескопа, зная только диаметр выходного зрачка, с помощью которого вы хотите наблюдать за небом? Это просто! Достаточно умножить его значение на силу света вашего телескопа. Пример из жизни: пользователь Максутова хотел бы получить выходной зрачок 7 мм в свой телескоп f/13, чтобы иметь возможность наблюдать Вселенную с максимально доступной яркостью.К сожалению, ему пришлось бы найти окуляр с запредельным фокусным расстоянием свыше 90мм, а такого окуляра на нашем рынке нет. С другой стороны, если мы хотим знать размер выходного зрачка в нашем телескопе с определенным увеличением и не знаем никаких параметров, кроме его диаметра, нам не нужно заниматься сложными вычислениями. Достаточно диаметр объектива разделить на заявленное увеличение. Пример из жизни: мы только что купили в супермаркете мобильный телескоп-подзорную трубу диаметром 50мм и внушительным 600-кратным увеличением.Хотя продавец похвалил его большие возможности, выходной зрачок этого продукта составляет всего 0,08 мм. Для того, чтобы выходной зрачок достиг даже мизерных 0,5 мм при 600-кратном увеличении, понадобился бы большой телескоп диаметром 300 мм, собирающий в 36 раз больше света, а еще полезнее был бы огромный 600-мм Добсон, который давал бы при зрачок хотя бы 1 мм при удовлетворительной яркости и четкости деталей, а это уже в 144 раза большая зеркальная поверхность! Наконец, анекдот. Вот что признал наш давний наблюдатель на одном из астрономических совещаний:

Если бы я потерпел кораблекрушение на необитаемом острове, я бы как-нибудь взял с собой телескоп и один, единственный окуляр, именно с выходным зрачком в нем 2,2 мм!

Помните:

  • фокусное расстояние окуляра = выходной зрачок x свет зрительной трубы
  • выходной зрачок = фокусное расстояние окуляра / свет телескопа
  • выходной зрачок = диаметр объектива (зеркала) в мм / увеличение зрительной трубы
  • сила света зрительной трубы = фокусное расстояние объектива (зеркала) / диаметр объектива (зеркала)
  • увеличение зрительной трубы = фокусное расстояние зрительной трубы / фокусное расстояние окуляра

Наиболее часто используемые зрачки для различных астрономических объектов:

  • двойные звезды, планеты и Луна высоко над горизонтом - 0,5-1 мм
  • двойные звезды, планеты и Луна низко над горизонтом - 1-2 мм
  • маленькие яркие планетарные туманности NGC - 0,5-1 мм
  • планетарные туманности / шаровые туманности Мессье - 1–2,5 мм
  • далекие галактики NGC - 1,5-2,5 мм
  • меньшие галактики Мессье - 2-3 мм
  • яркие туманности/малые рассеянные скопления - 3-5 мм
  • темные туманности / отражательные туманности - 4-7 мм
  • большие рассеянные скопления/близкие галактики - 4-7 мм

.

Рефлекторный телескоп (рефлектор) | Привлекательные цены

Зеркальный телескоп

Рефлектор — один из двух основных типов оптических телескопов. Он позволяет наблюдать за небом и объектами на нем. Наблюдательные возможности зеркала в основном зависят от используемых в нем оптических элементов. На то, какие небесные тела вы сможете увидеть с помощью этого типа телескопа, влияет и его конструкция. Прежде чем выбрать для себя подходящую модель телескопа-рефлектора, следует ознакомиться с устройством и параметрами отдельных его частей.

Как работает ньютоновский телескоп-рефлектор?

Во-первых, давайте объясним, откуда взялось название Newtonian Telescope . Как вы уже догадались, первый рефлектор изобрел Исаак Ньютон, который построил его около 1670 года . Зрительная труба была создана первой, но она имела некоторые недостатки. Зеркальный телескоп Ньютона Модель была попыткой улучшить линзообразные телескопы. Он был частично удачным, но и не был лишен недостатков, поэтому со временем претерпел множество модификаций и улучшений, как и область применения.

Зеркала отличаются от двояковыпуклых телескопов тем, что в них вместо линз используется зеркало. Отвечает за отражение световых лучей, которые затем фокусируются в одной точке - фокусе. Рефлектор дает реальное и увеличенное изображение, но оно также перевернутое, поэтому данный тип телескопа подходит в основном для наблюдения за небом и звездами.

Строительство телескопа-рефлектора

Для упрощения можно сказать, что зеркальные телескопы состоят из окуляра и главного зеркала, расположенных на обоих концах трубы. Они также содержат дополнительное вторичное зеркало меньшего размера, которое отвечает за направление светового луча за пределы трубки. Изображение неба и звезд можно увидеть через очки , которые являются еще одним очень важным элементом зеркала. Конструкция телескопа-рефлектора зависит от его типа и может различаться используемым вторичным зеркалом или даже количеством зеркал.

Типы фар

Зеркальный телескоп позволяет вести космические наблюдения, на которые не влияют ошибки телескопа с использованием линз.Рефлектор создан именно для устранения сферических и хроматических аберраций. Однако, как правило, внесение изменений в конструкцию влечет за собой риск появления других дефектов. Налобные фонари много раз модифицировались на протяжении веков, и так были созданы их различные типы. Их имена произошли от имен дизайнеров, и сейчас мы представим вам наиболее важных типов рефлекторов для мира астрономии.

Телескоп Ньютона

Чаще всего используется любителями астрономии из-за простой конструкции. Состоит из вогнутого и парабоидального главных зеркал и плоского вторичного зеркала. Его недостатком является длина тубуса, которая вытекает из фокусного расстояния.

Зеркало Кассегрена

Имеет вогнутое парабоидальное главное зеркало и выпуклое вторичное зеркало в форме гиперболоида. Использование такого комплекта позволило сократить длину трубы, поэтому данное решение в основном используется в случае средних и больших отражателей.

Телескопы с вогнутыми и парабоидными зеркалами имеют один недостаток - кому, т.е. искажение предметов, лежащих вне оптической оси зрительной трубы.Таким образом, были созданы новые решения, такие как рефлектор Риши-Кретьена, но они значительно сложнее и не используются при любительских космических наблюдениях. Телескоп Ньютона до сих пор обычно используется для таких целей.

Какие наблюдения мы можем сделать с помощью телескопа-рефлектора?

Наблюдения с помощью телескопа-рефлектора не будут такими же, как исследование космоса с помощью рефракторов. Принципы работы этих устройств разные.Электромагнитные волны, посылаемые отдельными космическими телами, также различны. Например, они различаются по длине, и это влияет на способ их складывания. Так что нет ни одного универсального прибора, который позволит вам наблюдать за планетами, луной и туманностями.

Оптические возможности объектива, состоящего из линз, больше, поэтому мы можем использовать его для наблюдения за более яркими элементами космоса, т.е. планетами и луной. Зеркальный телескоп имеет несколько меньший контраст, поэтому лучше подходит для наблюдения более темных туманностей, скоплений и галактик.

Телескоп Ньютона для начинающих

Зеркальный телескоп Ньютона - очень хорошее предложение для начинающих. Он позволит вам наблюдать все самые интересные элементы Солнечной системы, но вы должны обратить внимание на параметры и качество оптической системы. Самое главное это его диаметр, фокусное расстояние, увеличение изображения и поле зрения.

Параметры оптической системы

Чтобы в полной мере насладиться космическим наблюдением, требует высококачественной оптики. То, что вы сможете увидеть, в основном зависит от диаметра объектива или зеркала. Чем больше диаметр, тем больше лучей может попасть в телескоп и мы получим более четкое изображение. Диаметр зеркала должен быть не менее 80-114 мм.

За увеличенное изображение зрительной трубы-рефлектора отвечает высококачественный окуляр с широким полем зрения. На увеличительные свойства зеркала влияют его фокусное расстояние и фокусное расстояние в окуляре.Однако это вовсе не самый важный параметр. Более широкий диапазон поля зрения более важен и зависит от типа окуляра. Он съемный, поэтому лучше всего использовать набор очков с разными способностями. Таким образом, вы можете настроить увеличение и поле зрения окуляра в соответствии с вашими текущими потребностями.

Что еще важно в телескопе-рефлекторе?

В комплект с очками также должна входить линза Барлоу , отвечающая за устранение дефектов типа комы. Также обратите внимание на тип байонета , так как он также определяет работу оптического оборудования. Предложение нашего магазина включает в себя все эти элементы. Вы можете выбрать устройство в комплекте с самыми важными аксессуарами или составить его самостоятельно, также используя мнения других пользователей. Они смогут наслаждаться зеркальным телескопом лет 5-10, а может и больше. Если вы выбираете зеркало с оптимальным диаметром, хорошее мнение и отличное качество.

.

Все о космическом телескопе Хаббл

Космический телескоп Хаббла (HST) — один из самых важных инструментов наблюдения в истории астрономии, который уже более трех десятилетий предоставляет нам информацию о космосе. В этой статье мы постараемся познакомить читателя с самой важной информацией о HST.

Происхождение космического телескопа Хаббл

Концепция наблюдения за небесными телами с помощью телескопа, размещенного в космическом пространстве и, таким образом, не ограниченного разрушающим влиянием земной атмосферы, восходит к первой половине 20-го века.В 1923 году немец Герман Оберт в своей докторской диссертации под названием Die Rakete zu den Planetenräumen ( с ракетой в межпланетное пространство) заключил теоретическую основу для запуска такого объекта в космос.

В свою очередь, в 1946 году американец Лайман Спитцер в своей лекции Преимущества внеземной астрономической обсерватории представил преимущества этого решения. Прежде всего, , по сравнению с наземными телескопами, такой объект должен был иметь лучшее угловое разрешение, которое не ограничивалось дифракцией и турбулентностью атмосферы .Предполагалось также, что он позволит вести наблюдения в диапазонах поглощаемых им электромагнитных излучений — невидимых с поверхности Земли ультрафиолетовых и инфракрасных волнах.

См. также: Марсоход Perseverance на Марсе — все, что нужно знать о миссии на Марс 2021

С 1960-х годов НАСА запускало проект OAO (Орбитальная астрономическая обсерватория), на смену которому должен был прийти LST (Большой космический телескоп).Его пуск планировался на 1979 г., но из-за трудностей с получением средств в первоначальном виде осуществлен не был. В конце концов, в 1978 году Американский Конгресс выделил на проект 36 миллионов долларов, что потребовало значительного сокращения бюджета и технологического упрощения по сравнению с первоначальными предположениями.

В целях экономии диаметр зеркала был уменьшен с запланированных 3 до 2,4 метра и запуск прототипа не производился. Название Космический телескоп Хаббла (HST - Космический телескоп Хаббла) было дано в начале проекта как дань уважения Эдвину Хабблу, первооткрывателюв явление, известное как «побег из галактики». Аппарат начал свою научную работу 24 апреля 1990 года и, как ожидается, будет работать до 2030-2040 годов , после чего он наконец начнет приближаться к Земле (что создает проблему, так как вся конструкция весит более 11 тонн - ученые до сих пор не решен вопрос безопасного схода с орбиты HST). С самого начала своей работы, , телескоп Хаббл был одним из важнейших инструментов для наблюдения за космосом.

Телескопическая конструкция

Сердцем HST является зеркало диаметром 2,4 метра.Поскольку в случае оптических телескопов требуемая точность его исполнения зависит от длины принимаемых световых волн, создание соответствующего зеркала для приема широкого спектра волн, от ультрафиолетового до инфракрасного, оказалось большой задачей . Для уменьшения массы зеркало телескопа состоит из двух слоев толщиной в один дюйм, закрепленных на решетке. Алюминиевое отражающее покрытие имеет толщину всего 65 нм, а защитное покрытие из фторида магния имеет толщину 25 нм.

Зеркало смонтировано в цилиндрическом корпусе телескопа длиной 13,2 м и диаметром в самом толстом месте 4,2 м. Вся конструкция весит 11 110 кг и, кроме оптической системы, имеет две характерные, управляемые солнечные панели размерами 7,1 на 2 снаружи., 6 метров каждый. Используемые в настоящее время, они были установлены в 2002 году во время сервисной миссии 3В и, несмотря на уменьшенные габариты, отличаются высокой эффективностью, генерируя около 2100 Вт мощности, необходимой для работы телескопа.

О том, насколько невероятно точным оптическим инструментом является космический телескоп «Хаббл », свидетельствует проблема, замеченная во время «первого света» — то есть запуск аппарата после его запуска в космос. Захваченное изображение оказалось не в фокусе , а виной была погрешность кривизны зеркала в один микрометр. Система дополнительных зеркал на стрелах для исправления этого была установлена ​​в 1993 году во время первой сервисной миссии.

Оптическая система и блок питания — это еще не все, что есть у телескопа Хаббл . Конструкция системы позволяет добавлять и модернизировать компоненты на орбите во время сервисных миссий. В настоящее время телескоп оснащен обширным исследовательским оборудованием, включая две камеры, регистрирующие изображения на разных длинах волн , спектрограф для анализа излучения небесных тел и интерферометр для измерения их положения и яркости. Это, конечно, дополняется системами коррекции местоположения и телекоммуникациями.

изображений с телескопа Хаббл

Существует ряд фундаментальных различий между тем, как изображение получает, обрабатывает и сохраняет обычная цифровая камера, и тем, как это делает телескоп Хаббл . Фотографии с него, в том числе знаменитые «Столпы Творения» и «Сверхглубокое поле Хаббла», являются результатом сочетания множества различных наблюдений за одним и тем же объектом. Их можно регистрировать даже спустя много лет, используя различные фильтры, параметры экспозиции или длины волны света.

В связи с тем, что оптический диапазон телескопа превышает спектр видимых человеком волн, важным элементом развития наблюдений, производимых ГСТ, является передача искусственных цветов и их художественная коррекция .Помимо регулярно публикуемых НАСА и другими агентствами фотографий, разработанных опытными астрономами, также есть возможность самостоятельно просматривать и анализировать данные, зафиксированные телескопом Хаббл .

Такую возможность предлагает, в частности, Европейское космическое агентство. Научный архив Хаббла содержит более 1,5 миллиона наблюдений, собранных за время существования телескопа. В дополнение к поисковой системе и исследователю этого обширного архива астрономы имеют в своем распоряжении обширный инструмент анализа на основе браузера, а также программные интерфейсы и набор учебных пособий и советов по обработке изображений с телескопа Хаббл .

Телескоп Хаббл и его открытия

HST

с момента его вывода на орбиту является одним из важнейших инструментов, предназначенных для исследования космоса. Помимо предоставления визуально впечатляющих и образных изображений самых дальних уголков космоса, он помог найти ответы на многие важные научные вопросы. Среди наиболее важных открытий, сделанных с помощью космического телескопа Хаббл , стоит упомянуть:

  • Более точное определение возраста Вселенной.Благодаря наблюдениям HST таких объектов, как скопление галактик Девы, удалось оценить возраст космоса в 13,7 млрд лет с погрешностью 10%.
  • Открытие ускорения расширения Вселенной благодаря наблюдениям далеких сверхновых. Исследования этого явления были отмечены тремя Нобелевскими премиями.
  • Демонстрация того, что черные дыры часто могут быть центрами галактик, и разработка способов косвенного измерения их размеров и масс.
  • Оцените размеры и массу Млечного Пути.

Запуск оптического прибора в космос позволил зафиксировать недоступные ранее длины волн. Следовательно, телескоп Хаббл и его открытия являются прорывом в понимании небесных тел, процессов их образования и жизни, физики нашей Вселенной. За первые 30 лет работы HST было опубликовано более 15 000 публикаций в рецензируемых научных журналах. Подсчитано, что работы по наблюдениям с телескопа Хаббл составляют примерно 10% всех возникающих в области астрономии.

Обслуживание телескопа

Космический телескоп Хаббл обслуживается и модернизируется во время сервисных миссий. Пока их пять:

  • СМ 1 (1993) - установка модуля оптической коррекции, исправляющего погрешность кривизны главного зеркала,
  • СМ 2 (1997) - замена некоторых старых приборов, в основном спектрографа и спектрометра, на более новые версии ,
  • СМ 3А (1999) - замена системы гироскопа, основного компьютера и тепловых экранов, установка системы предотвращения перегрева аккумуляторов,
  • СМ 3Б (2002) - замена солнечных панелей и камеры на более новые версии,
  • СМ 4 (2009) - установка новых измерительных приборов, в том числе спектрографа «Происхождение Вселенной», замена гироскопов и мелкий ремонт изношенных деталей.

Основная сложность обслуживания ГСТ связана с тем, что все работы выполняются космонавтами во время выхода в открытый космос или в трюме шаттла после перехвата прибора . Это означает несравненно меньшие затраты и перерывы в работе, чем каждый перевод телескопа с орбиты в службу на Земле и его повторный вывод на орбиту, но требует планирования мероприятий даже на несколько лет вперед и получения значительных средств. Из-за разного наклонения орбиты ремонтной базой HST не может быть Международная космическая станция, отсюда и отправка шаттла каждый раз.

Смотрите также: Спутники Starlink — что это такое, зачем SpaceX выводит их на орбиту? Когда они будут видны?

Будущее HST

Будущее космического телескопа Хаббл во многом зависит от возобновления контрактов на его эксплуатацию с правительством США. В нынешнем виде прибор может работать примерно до 2030-2040 годов, когда из-за сопротивления движению он спустится на более низкую орбиту и сгорит в атмосфере (хотя и это не совсем точно). Первоначальные планы состояли в том, чтобы перехватить телескоп на борту шаттла и благополучно доставить его на Землю для демонстрации в музее , но с окончанием программы космических челноков в 2011 году это стало невозможно.

По той же причине в настоящее время нет инструментов, которые позволили бы скорректировать орбиту HST так, чтобы он еще мог наблюдать за космосом в течение нескольких десятков лет. Определенную надежду на продление эксплуатации и восстановление работоспособности телескопа «Хаббл » дает разработка ракеты SpaceX.Через несколько-десяток лет они могут позволить провести еще одну пилотируемую служебную миссию.

В некоторой степени преемником HST должен стать космический телескоп Джеймса Уэбба , запуск которого запланирован на 31 октября 2021 года. Из-за его расположения на L2, а не на околоземной орбите, он не подлежит эксплуатации. , и поэтому запланированное время миссии заметно сокращается. При этом наблюдения с него должны быть гораздо более качественными, в том числе благодаря использованию зеркал нового поколения диаметром целых 6,5 метров.

Работающий с 1990 года космический телескоп Хаббла является новаторским исследовательским инструментом, который открыл астрономам новые возможности для изучения космоса в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном полях. Фотографии, спектры излучения и другие данные, записанные с его помощью, позволили непосредственно изучить свойства многочисленных небесных тел , а также легли в основу многих исследований черных дыр, возраста Вселенной и жизненного цикла звезд.

Помимо научных исследований, существуют также многочисленные популярные исследования, описывающие телескоп Хаббл.Фильм о нем из серии «Астронариум» был снят Польским телевидением, а ряд более коротких презентаций по отдельным аспектам работы HST также доступен на сайте НАСА. Такие исследования дают прекрасный обзор технического и научного значения космического телескопа Хаббл .

.90 000 Космический телескоп Джеймса Уэбба развернул зеркало. Что дальше?

Космический телескоп Джеймса Уэбба был запущен в космос 25 декабря 2021 года., после более чем 20 лет отставания от первоначальных предположений. Инструмент, также известный как преемник Хаббла, технически превосходит его во многих отношениях. Это также гораздо более «деликатный» проект. Новый телескоп был размещен на расстоянии аж 1,5 млн км от Земли, что делает невозможным его обслуживание. Вот почему так важно, чтобы все процедуры разборки и ввода в эксплуатацию отдельных элементов проходили гладко.

Вы можете увидеть запуск космического телескопа Джеймса Уэбба в видео ниже:

С тех пор НАСА уже объявило о двух успешных шагах на пути к запуску телескопа.Во-первых, нужно было развернуть мощный солнцезащитный козырек, без которого операция была бы очень сложной. Затем было развернуто вторичное зеркало и, наконец, самый важный элемент конструкции - 6,5-метровое зеркало, покрытое золотом, и, таким образом, самый характерный элемент конструкции.

Именно в отражении этого зеркала было создано одно из самых важных селфи в истории мировой науки:

Главное зеркало состоит из 18 сегментов, которые затем фокусируют изображение на вторичном зеркале диаметром 74 см.Только оттуда она попадает к анализирующим и записывающим приборам. Вторичное зеркало, также сложенное в полете, было поднято 5 января. Этот процесс занял около 2 часов.

7 января началась разборка главного элемента.Чтобы развернуть один из двух рычагов, потребовалось всего 5 минут, но закрепить его в правильном положении было задачей на 2 часа. 8 января тот же процесс проделали с другой рукой. После закрепления обоих рычагов зеркало было готово к работе.

Телескоп развернут - что дальше?

Само разворачивание зеркала — важная, но не последняя часть пазла, приближающая нас к просмотру первых фотографий с расстояния до 13,5 миллиардов световых лет.Каждый из 18 сегментов золотой пластины представляет собой автономный элемент, имеющий собственный источник питания и мотор, позволяющий корректировать положение.

Эти двигатели еще не запускались и не тестировались.Они необходимы для того, чтобы изображения, полученные с помощью телескопа, были когерентными и не содержали искажений и «дырок». Как только все 18 двигателей будут запущены, НАСА выполнит процесс калибровки и синхронизации.

Затем космический телескоп Джеймса Уэбба должен будет выполнить еще один корректирующий маневр, который выведет его на правильную орбиту.Этот маневр был спланирован и не связан с какой-либо аномалией во время или после взлета. Коррекция должна состояться 20 января. В конце концов НАСА проведет калибровку остальных научных инструментов и заодно охладит весь телескоп, который будет использоваться развернутым солнцезащитным козырьком. Первые фотографии будут доступны не раньше, чем через несколько месяцев.

Мы также приглашаем вас послушать новейший выпуск подкаста Technically Thing.В этот раз мы говорили о ценах на электроэнергию, о растущей атомной энергетике у польской границы и о том, как многие из нас знают, что реактор работает под Варшавой уже несколько десятков лет.

.90 000 Космический телескоп Джеймса Уэбба начал разворачивать большой солнцезащитный козырек. Это ключевой этап миссии .

25 декабря запущен космический телескоп Джеймса Уэбба.Это последовало за многочисленными задержками в реализации этого проекта. Недавно мы упоминали вам, что машина развернула антенну данных на Землю. Теперь НАСА запустило еще один процесс, необходимый для правильного функционирования телескопа.

Космический телескоп Джеймса Уэбба начал раскрывать большой солнцезащитный козырек .Его цель – обеспечить низкую рабочую температуру, необходимую для правильного функционирования машины. Суд начался 28 декабря и длился четыре часа. Он заключался в раскладывании передней конструкции ИБП, затем задней.

Согласно информации, предоставленной НАСА, активность состояла из десятков шагов, и ошибки быть не могло.Это только начало, так как потребуется пять дней, чтобы полностью подготовить солнцезащитный козырек космического телескопа Джеймса Уэбба . Все событие должно закончиться примерно 3 января.

Между тем, космический телескоп Джеймса Уэбба уже выполнил два из трех корректирующих маневров своего полета.В конечном итоге машина станет , примерно в 1,5 миллионах км от Земли , где она начнет исследовать далекие уголки космоса.

Мы также приглашаем вас послушать новый выпуск подкаста Technically Thing.На этот раз мы поговорили с создателем Jetson ONE — пассажирского дрона, у которого есть шанс произвести революцию в концепции личного транспорта. Как устроен воздушный транспорт, сколько он стоит и может ли на нем летать средний Ковальски?

.90 000 Космический телескоп Джеймса Уэбба уже находится на научной орбите | Урания

Космический телескоп Джеймса Уэбба вышел на свою последнюю орбиту. Теперь у новой большой космической обсерватории есть 5 месяцев испытаний и калибровки перед научной фазой миссии.

24 января 2022 года в 20:00 сработал один из двигателей двигательной установки на спутниковой платформе телескопа. Мотор работал 297 секунд, изменяя скорость телескопа JWST примерно на 1,5 м/с.Этого было достаточно, чтобы достичь целевой гало-орбиты вокруг точки возложения L2 системы Земля-Солнце, откуда телескоп Уэбба будет проводить свои наблюдения.

Космический телескоп Джеймса Уэбба — крупнейшая и наиболее сложная рукотворная обсерватория, запущенная в космос. Аппарат, созданный совместно NASA, европейским космическим агентством ESA и канадским CSA , был запущен на ракете Ariane 5 25 декабря 2021 года . С тех пор он в течение месяца путешествовал к своей конечной точке: гало-орбите вокруг точки возложения L2.


Об орбите L2


Контекстный рисунок, показывающий положение телескопа JWST. Масштаб не сохранен. Источник: НАСА.

Космический телескоп Джеймса Уэбба будет находиться на гелиоцентрической орбите, совершая дополнительные обороты вокруг точки либрации L2 системы Земля-Солнце. Это называется гало-орбита вокруг точки L2. Точки либрации системы Земля-Солнце, также называемые точками Лагранжа, представляют собой места в космосе, где пробное тело ничтожно малой массы может находиться в покое по отношению к Солнцу и Земле.В любой системе из двух больших тел таких точек 5.

JWST будет вращаться вокруг точки L2, расположенной примерно в 1,5 миллионах километров вдоль линии Солнце-Земля. Расстояние телескопа от точки L2 на этой орбите будет варьироваться от 250 000 до 832 000 км. Период обращения по отношению к точке L2 составляет около 6 месяцев, а для обращения вокруг Солнца потребуется столько же времени, сколько для Земли, т.е. 1 год.

Орбита была спроектирована таким образом, чтобы JWST всегда находился вне тени Земли и Луны, а солнечные панели имели постоянный доступ к Солнцу.При этом, сохраняя постоянную ориентацию, можно легко прикрыть оптический сегмент телескопа солнцезащитным козырьком.

Поскольку L2 является точкой неустойчивого равновесия, необходимы маневры удержания позиции. Солнцезащитный козырек работает как солнечный парус. Большую часть времени изменения ориентации, вызванные действием Солнца, уравновешиваются маховиками. Иногда, однако, будет необходимо сбрасывать угловой момент с помощью двигателей.Двигатели также будут использоваться для переориентации телескопа, чтобы изменить цель наблюдения. Эти операции вызывают медленный дрейф с орбиты. Так, каждые 21 день будут выполняться орбитальные маневры для возвращения в исходное положение.



Во время полета к целевой позиции телескоп JWST прошел сложную фазу развертывания , которая длилась несколько недель. Главное зеркало не помещалось в обтекатель ракеты, поэтому оно было сконструировано из множества сегментов, частично складывавшихся при пуске.Перед тем, как развернуть главное и дополнительное зеркала, в космос нужно было также развернуть огромный солнцезащитный козырек. Благодаря ему можно будет поддерживать чувствительные научные приборы телескопа при температуре, близкой к абсолютному нулю.


Выход на орбиту

Помимо раскладывания телескопа, он также должен был выполнять маневры коррекции траектории. Ракета Ariane 5 довела телескоп до точки L2, но не совсем до нужной орбиты. Ракета давала слишком мало энергии, потому что, если произошла ошибка и телескоп слишком сильно разогнался, он не смог бы затормозить своей тягой.Невозможность замедления связана с тем, что двигатели размещены только на платформе спутника, и телескоп не может позиционироваться оптическими приборами в сторону Земли, а значит, и Солнца. Это может необратимо повредить чувствительное научное оборудование.

Поэтому было запланировано три маневра коррекции траектории. Первый, получивший обозначение МСС-1а, был произведен через 12 часов после пуска ракеты . Исправлены мелкие ошибки, связанные с траекторией полета. Через 2,5 дня после взлета телескоп выполнил маневр МСС-1б .После тщательных измерений положения телескопа удалось точно рассчитать, сколько энергии нужно устройству для достижения соответствующей энергии для выхода на орбиту вокруг L2. Вторая стрельба устранила этот недостаток, но все же оставила небольшой запас для очень точного третьего корректирующего маневра с использованием двигателя меньшего размера.

Наконец, через 29 дней после взлета был проведен последний корректирующий маневр ЦУП-2 . В последние дни перед этим запуском наземная команда миссии продолжала готовить телескоп к будущей работе.Испытывались приводы, регулирующие положение и форму всех 18 сегментов главного зеркала, а также приводы остальных зеркал оптической системы. Затем каждый из них был помещен в нейтральное положение. Эти шаги были необходимы для подготовки системы к последующей калибровке. Также была активирована антенна с высоким коэффициентом усиления HGA, которая будет использоваться для загрузки всех данных проведенных наблюдений.

Маневр входа в ореол вокруг L2, хотя и был коротким, был исключительным. В нем впервые был запущен меньший двигатель двигательной установки, который будет отвечать за маневры поддержания орбиты и высвобождения импульса маховиков, поддерживающих ориентацию телескопа.Команде миссии необходимо будет подтвердить полученные точные параметры орбиты.


Что дальше?

Теперь начинаются месяцы кропотливой работы, которая позволит телескопу получить четкие изображения Вселенной. Прежде чем начнется научная фаза миссии, будет произведено дальнейшее охлаждение «холодной стороны» телескопа и, наконец, калибровка зеркал, а позже и научных инструментов. Нам придется ждать первых опубликованных фотографий как минимум до июля 2022 года .

В отдельной статье мы опишем более подробно, как будут выглядеть поверочные месяцы. Вкратце: первые три месяца будет настройка оптики телескопа, которая отвечает за сбор света в одной фокальной плоскости для анализа научными приборами.

Наиболее важной частью этого процесса является выравнивание всех 18 сегментов главного зеркала, чтобы сформировать единое зеркало. В этом процессе будет задействован один из четырех научных инструментов телескопа — камера NIRCam.Именно для нее в первую очередь будет выполняться калибровка. Однако после этого этот процесс придется повторить для остальных трех инструментов.

После того, как оптика будет откалибрована, в течение 2 месяцев будет откалибровано научное оборудование. Каждый способ наблюдения через телескоп должен быть проверен и должным образом подготовлен. Всего список дел в этом случае превышает 200 пунктов.

Дополнительная информация:

На основе НАСА/ЕКА

Подготовил: Рафал Грабьянски

На заглавном фото: График, показывающий положение орбиты JWST относительно Земли.Источник: Стив Сабиа / НАСА Годдард.

.90 000 Телескопов 90 001

Если ваш телескоп имеет функцию GoTo, им также можно управлять с внешнего компьютера. Тем не менее, мы обычно советуем не делать этого новичкам. На самом деле пульт дистанционного управления GoTo уже имеет все функции, которые предлагает управление с ПК. Новичкам следует сначала ознакомиться и понять работу пульта дистанционного управления, а также ознакомиться с основными функциями телескопа.

Вот несколько советов для тех, кто хочет воспользоваться преимуществами управления ПК:

Для подключения управления ПК обычно используется телефонный штекер Western (со стороны телескопа) и штекер RS232 (ПК).Западная вилка подключается не к телескопу, а к пульту. Celestron и Sky-Watcher поставляют кабель со многими своими креплениями GoTo.

Если на вашем компьютере нет разъема RS232, вы можете использовать адаптер USB-RS232. Этот адаптер также подходит для оборудования Sky-Watcher. В качестве программного обеспечения можно использовать различные программы-планетарии, такие как Redshift или бесплатную Cartes du Ciel. Производители также предлагают свои собственные программы. Программное обеспечение Meade называется Autostar, а программное обеспечение Celestron — Nexremote.

Время от времени мы получаем вопросы, связанные с нарушением связи между ПК и пультом дистанционного управления. Причина обычно кроется в компьютере и переходнике RS232-USB. Мы рекомендуем назначить адаптеру RS232-USB другой COM-порт в диспетчере устройств и перезагрузить компьютер. После перезагрузки системы проверьте измененный COM-порт в диспетчере устройств и в дальнейшем исправьте его в управляющем ПО. Если соединение по-прежнему невозможно установить, мы рекомендуем заменить драйвер адаптера RS232-USB оригинальным драйвером Prolific.Если вы хотите избавить себя от наиболее распространенных проблем с адаптером RS232-USB, мы рекомендуем беспроводное соединение. Адаптер беспроводной локальной сети Omegon SkyFi работает с устройствами iPhone, iPad или ПК.

В принципе, управление телескопом работает со всеми новыми версиями Windows, если для адаптера USB-RS232 установлен соответствующий драйвер. Режим совместимости можно использовать, если управляющее ПО Meade или Celestron предназначено для более старых версий операционной системы. Альтернативой является большинство программ-планетариев, имеющих соответствующий интерфейс.

Если приведенные выше советы не помогли установить связь между телескопом и компьютером, производитель может помочь вам решить проблему. Контактные адреса указаны в Технической поддержке.

В принципе, доступны полностью оборудованные телескопы с функцией GoTo. Благодаря этому вы можете наводиться практически на любой выбранный объект с помощью небольшого компьютера из комплекта. Выбранные телескопы с этой технологией можно найти здесь! Некоторые телескопы предлагают возможность подключения телескопа к ПК через интерфейс.Дополнительно вам потребуется программа (или драйвер), поддерживающая работу телескопа. Одной из таких программ является, например, «Звездная ночь».

.

Смотрите также