Современные телескопы названия


6 самых современных обсерваторий мира: фото, видео

Современные технологии позволяют ученым изучать даже самые отдаленные уголки космоса прямо с Земли. Сделали подборку современных обсерваторий, откуда астронавты смотрят на экзопланеты, черные дыры и погасшие звезды

Время на чтение: 5–7 минут

С 1990 года ученым удалось подтвердить существование более 4 000 планет за пределами нашей Солнечной системы. Чтобы изучать космическое пространство, исследователи совместно с предпринимателями, научными университетами и филантропами по всему миру строят мощные обсерватории. В этом материале мы собрали современные обсерватории, рассказали, где находится самый большой телескоп и зачем китайские исследователи переселили целую деревню.

Обсерватория Кека

Фото: W. M. Keck Observatory

Обсерватория Кека является частью W. M. Keck Foundation, основанной в 1954 году предпринимателем и филантропом Уильямом Кеком, который поддерживал научные, инженерные и медицинские исследования. Обсерватория находится на вершине Мауна-Кеа (остров Гавайи) на высоте 4 145 м над уровнем моря. Она оснащена двумя телескопами высотой в восемь этажей, которые обнаруживают цели с точностью до нанометра. Телескопы могут отслеживать объекты в течение нескольких часов. Каждый из них весит 300 т, а зеркала состоят из 36 шестиугольных сегментов.

До 2007 года и появления в Испании Большого канарского телескопа телескопы Кека считались крупнейшими в мире. Они находят планеты, работая по принципу эффекта Доплера — измеряя изменения звездного света. Благодаря этим телескопам ученые обсерватории открыли наибольшее количество экзопланет, в том числе самую молодую LkCa 15 b.

Астрономы обсерватории Кека первыми в истории получили изображение планетной системы на орбите вокруг звезды, которая не является Солнцем. В 2017 году NASA заключила пятилетнее соглашение (действует с 2018 по 2023 год) с владельцами обсерватории на совместное исследование космического пространства. До этого ученые Кека помогли NASA осуществить миссию Kepler/K2, предоставив фотографии высокого разрешения для проверки и описания существования сотен орбит экзопланет. А с помощью телескопов обсерватории удалось обнаружить первые признаки водяного пара на одном из 79 спутников Юпитера. В 2019 года это подтвердили ученые NASA.

Водяной пар на спутнике Юпитера Европе

Южноафриканская астрономическая обсерватория

Фото: South African Astronomical Observatory

Южноафриканская астрономическая обсерватория (SAAO) находится в Кейптауне. Это одна из самых современных территорий изучения космического пространства. Контролирует деятельность обсерватории Национальный исследовательский фонд Южной Африки. Почти все телескопы находятся вдали от основного исследовательского центра — в Сазерленде.

На территории обсерватории находятся четыре крупных современных телескопа, включая SALT и Lesedi.

Телескоп Lesedi. (Фото: South African Astronomical Observatory)

В октябре 2017 года SAAO входила в состав 70 научных обсерваторий, исследовавших взрыв двух столкнувшихся нейтронных звезд сразу после того, как удар гравитационной волны обнаружили американская обсерватория LIGO и европейская антенна Virgo.

Лазерная обсерватория LIGO

Фото: LIGO

Самая большая лазерная и волновая обсерватория LIGO получила известность только в 2016 году после того, как исследователям, работающим в ней, удалось зафиксировать мощный гравитационный всплеск, вызванный столкновением двух черных дыр, доказав наличие гравитационных волн. LIGO включает в себя обсерватории Хэнфорда и Ливингстона. Финансирует проект Национальный научный фонд США.

Обсерватория собрала исследователей со всего мира: они наблюдают за космическими гравитационными волнами, которые еще в 1916 году были предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна.

Паранальская обсерватория

Фото: European Southern Observatory

Паранальскую обсерваторию открыли в 1999 году в Чили. Она входит в комплекс Европейской Южной обсерватории (ESO) — одной из старейших организаций по астрономическим исследованиям.

Вот тут можно посмотреть на обсерваторию по годам:

Обсерватория находится в Атакамской пустыне на высоте 2 635 м над уровнем моря, что эквивалентно высоте восьми Эйфелевых башен. Она оснащена несколькими телескопами, в число которых входит и один из самых мощных оптических инструментов наблюдения за космосом — Very Large Telescope. Он состоит из четырех телескопов с зеркалами диаметром 8,2 м и четырех подвижных вспомогательных телескопов диаметром 1,8 м. Все вместе они создают интерферометр, разделяющий пучки электромагнитного светового излучения. С помощью телескопа за один час наблюдений можно получить изображения небесных объектов в 30 звездных величин, что соответствует видимости объектов в 4 млрд раз тусклее, чем может увидеть человеческий глаз.

Видео телескопа

Этот телескоп уже внес огромный вклад в изучение космического пространства. С помощью него удалось получить первые изображения экзопланет, отследить движение звезд вокруг черной дыры и в 2005 году увидеть послесвечения самого дальнего из известных гамма-всплесков.

На территории обсерватории также есть резиденция для астрономов, работающих на станции. Внутри расположены огромный сад с бассейном, спортзал и ресторан. Там даже проходили съемки одного из фильмов про Джеймса Бонда — «Квант милосердия».

На сайте Европейской Южной обсерватории можно отправиться в виртуальное путешествие по территории с огромными телескопами.

«Небесное око» в Китае

Фото: Ou Dongqu/Xinhua/ZUMA

Сферический телескоп FAST — один новейших инструментов исследования космического пространства. Это совместный проект Национальной астрономической обсерватории Китая (NAOC) и программы российского предпринимателя Юрия Мильнера Breakthrough Initiatives. Концепцию радиотелескопа начали разрабатывать еще в 1994 году, а построить и запустить его удалось только в 2016-м.

Поиски подходящего места для строительства заняли десять лет, так как для сооружения нужна была местность, похожая на естественный кратер. Правительство Китая переселило 65 жителей деревни во впадине Даводанг в провинции Гуйчжоу и еще 9 110 человек в радиусе пяти километров от расположения телескопа, чтобы очистить пространство и создать зону радиомолчания.

Диаметр телескопа составляет полкилометра (около 30 футбольных полей), а глубина — 140 м. Он состоит из 4 450 маленьких двигающихся треугольных панелей, которые позволяют проводить наблюдения с разных углов. Во время работы телескоп «ловит» радиоволны, которые издают объекты в космическом пространстве. Из-за своего размера FAST может собирать сигналы из дальних уголков космоса. Исследователи говорят, что во время тестового запуска телескоп обнаружил радиоволны трех быстровращающихся звезд.

Разработчики уверены, что телескоп может помочь в поиске гравитационных волн и исследовать мимолетные звуковые вспышки мертвых звезд. Уже в августе 2021 года FAST станет исследовательской платформой для астрономов со всего мира.

Обсерватория Roque de los Muchachos

Фото: Stars Island La Palma

Обсерватория Roque de los Muchachos расположена на Канарских островах на высоте 2 396 метров над уровнем моря. Она находится под руководством Канарского института астрофизики, расположенного неподалеку на острове Тенерифе. Там же находится обсерватория Тейде, часть исследований из которой перенесли в Roque de los Muchachos.

На территории обсерватории расположена одна из самых больших коллекций телескопов со всего мира. Там же находится крупнейший телескоп на планете — Большой канарский телескоп. Его зеркала достигают 10,4 м и могут поймать даже слабый свет отдаленных космических объектов.

Ученые запустят специальный телескоп для поиска жизни на Альфе Центавра

Астрономы анонсировали создание нового космического телескопа для поиска пригодных для жизни планет в системе Альфа Центавра, ближайшего соседа Солнца. Работу над проектом ведут ученые Сиднейского университета в партнерстве с Лабораторией реактивного движения NASA, компанией Saber Astronautics и программой Breakthrough Initiatives, основанной российским миллиардером Юрием Мильнером.

Миссия получила название TOLIMAN (Telescope for Orbit Locus Interferometric Monitoring of our Astronomical Neighbourhood) – в честь древнего арабского названия Альфа Центавра. Отличительной особенностью телескопа будет очень узко сформулированная задача: поиск небольших каменистых планет в зоне обитаемости. Так астрономы обозначают зону вокруг звезды, где условия на планете будут близки к земным и смогут обеспечить существование жидкой воды, а следовательно – и жизни. Ключевые для этого параметры – яркость светила и расстояние до него.

close

100%

breakthroughinitiatives.org

«Миссия TOLIMAN станет важным шагом к пониманию того, есть ли там планеты, способные поддерживать жизнь», — пояснил доктор Пит Уорден из Breakthrough Initiatives.

Современные телескопы пока не позволяют получить прямое изображение маленьких (по сравнению с газовыми гигантами) экзопланет, поскольку они слишком тусклы на фоне яркой звезды. Их обнаруживают косвенными методами, в основном – по небольшим изменениям яркости при прохождении планеты между звездой и наблюдателем, и по колебаниям звезды от гравитационного взаимодействия.

Поэтому TOLIMAN получит уникальный объектив с дифракционным зрачком. В отличие от обычного объектива, сконструированного для получения максимально четкого изображения, линзы TOLIMAN сфокусируют свет звезды в виде узора, похожего на цветок.

Такие снимки сложно будет назвать качественными, зато именно изменения дифракционного узора позволят обнаружить малейшие колебания звезды.

В свою очередь, именно это дрожание даст астрономам «увидеть» планету, поскольку, на самом деле, не планеты вращаются вокруг звезд, а они вместе обращаются вокруг общего центра масс. Зачастую он находится внутри звезды, но не в самом ее центре.

Использование этой технологии избавляет от необходимости делать телескоп большим – диаметр объектива будет равен примерно девяти сантиметрам, в 25 раз меньше чем у телескопа Hubble. «Наша цель – запустить миссию с небольшим бюджетом, результаты которой будут получены уже в середине этого десятилетия», – говорит Питер Тутхилл из Сиднейского университета, руководитель проекта. Правительство Австралии уже выделило на проект $576 тыс.

Альфа Центавра интересует ученых именно из-за своего близкого расположения, поскольку если человечество когда-либо направит миссию к другой звезде, то в эту систему – одной из первых. При этом современные ученые уделяют ей не так много внимания. «Астрономы обладают технологиями, которые позволяют обнаружить экзопланеты практически по всей галактике, – продолжает Тутхилл. – В то же время, мы сравнительно мало знаем о звездах на нашем собственном «заднем дворе». Это очень похоже на то, как с помощью социальных сетей городские жители общаются с людьми по всему миру, но плохо знают соседей по кварталу».

По мнению ученого, исследование соседних систем крайне важно, поскольку их планеты максимально удобны для анализа атмосферы, химического состава поверхности и поиска биосигнатур.

Альфа Центавра находится на расстоянии 4,36 световых лет от Земли и состоит из трех звезд. Две из них, α Центавра А и α Центавра B, довольно крупные и похожи на Солнце, но из-за тесного расположения воспринимаются невооруженным глазом как одна звезда. Третий компонент, Проксима Центавра, – это красный карлик, вращающийся вокруг основной пары на дистанции в 300 раз больше расстояния между Солнцем и Плутоном.

В последнее время ученые все больше склоняются к тому, что жизнепригодными могут быть не только землеподобные планеты. Самым перспективным местом для поиска жизни в Солнечной системе за пределами Земли астробиологи считают ледяные спутники планет-гигантов, в первую очередь – Энцелад. Хоть они и не получают достаточно света, они обладают внутренним океаном, теплым от приливного и радиогенного разогрева. Кроме того, вода – не единственный возможный растворитель для жизни. По Титану текут реки из метана и этана, и собираются в моря. Для их исследования ученые предложили отправить туда «авианосец» с роем дронов на борту.

Телескопы — кто они такие? / Хабр

Разберём по винтикам

Телескоп — слово известное практически каждому. Существует устоявшийся визуальный образ этого понятия — то, как мы себе представляем телескоп — это такая труба на подставке, внутри стекляшки какие-то… на этом конкретика у многих исчерпывается.

Потому что уже на вопрос — «В чем назначение телескопа» — ответ, как правило, слышен сбивчивый и нескорый. Одни считают, что телескоп что-то там приближает; другие думают, что он что-то увеличивает — эти ближе к истине, но незначительно.

Телескоп — не космический корабль, и к Луне с его помощью мы ближе не станем. Это — не насос, и Луну мы с его помощью до больших размеров не надуем.

Так для чего же их делают, эти блестящие трубы на подставках?

Открою тайну. Как бы это ни казалось удивительным, но главное назначение телескопа — собрать от небесного объекта как можно больше света. Именно потому главным достоинством любого телескопа является диаметр его объектива — в понимании среднестатистического землянина — той линзы, что обращена к небу — именно ее принято считать объективом. (На самом же деле в нашу эпоху объективом телескопа чаще является зеркало, и прячется оно глубоко в трубе, но такая оптическая схема среди неастрономической публики непопулярна.) А вот когда свет от небесного объекта собран, и изображение объекта построено, его можно внимательно рассмотреть — тут мы сталкиваемся со вторым назначением телескопа: Увеличить угол зрения, под которым может быть видимо небесное тело.

Ах, эти научные формулировки! Кто бы нам теперь объяснил, что значит это словосочетание: «угол зрения», и зачем нам его увеличивать?

Процитирую строчку из песни Виктора Цоя: «За окном идет стройка, работает кран».

Подойдем к окну и посмотрим на кран — его длинная стрела раскинулась на полнеба, и чтобы осмотреть ее всю от кабины крановщика, до того места, где она заканчивается, и свисает вниз трос с крюком, придется повернуть голову. Повернуть — ключевое слово. Оказывается стрела башенного крана имеет некоторую угловую протяженность, измеряемую в градусах и равную той величине, на которую нам придется повернуть голову вокруг воображаемой оси вставленной в нашу шею — допустим на 45 градусов.

А если стройка идет в соседнем дворе? В этом случае кран стоит относительно далеко и чтобы перевести взгляд с одного конца его стрелы на другой, нам потребуется повернуть голову на меньший угол, допустим на 5 градусов, или сместить глазной зрачок посмотрев чуть в бок, но на ту же величину — на 5 градусов.

Та величина, накоторую нам приходится изменять направление своего взгляда, чтобы рассмотреть объект полностью — это и есть угловой размер данного объекта. В бытовом понимании. Астрономия же, как наука, оперирует геометрическими понятиями. Но смысл остается тот же. Он в том, что все видимые объекты, будь то далекие планеты или какие-то земные предметы — деревья или строения — все представляются нам большими или маленькими в первую очередь исходя из тех угловых размеров которые они для нас имеют. Реальные же размеры для наблюдателя вторичны и могут оказаться неожиданными. Например стоящий неподалеку дом может заслонить собой 60 градусов небесной сферы, но высотой он всего метров 25. Наше дневное светило — Солнце — имеет угловой поперечник всего полградуса, но диаметр его более миллиона километров.

Сейчас мы первый раз коснулись примера углового размера небесного объекта. Углы, как известно, измеряются в угловых величинах — градусах или радианах, но радианы для любителя — неудобная величина. Градусы — привычнее. Но все равно, не многие из Вас приведут пример одного градуса в качестве видимого размера какого-то видимого объекта. К тому же, уж так получилось, что и удобного небесного объекта на нашем небе размером в 1 градус нет. Зато есть два объекта которые с хорошей точностью можно считать эталонами углового размера в полградуса — это Солнце или Луна.

Оказывается, эти два небесных тела, столь разных по своей природе (Солнце — звезда, гигантский газовый шар диаметром более миллиона километров и с температурой поверхности 6000°K; Луна — спутник Земли, маленькая холодная планетка диаметром 3600 км), для земного наблюдателя на небе имеют одинаковый угловой размер 1/2 градуса.

И, как можно догадаться, 1/2 градуса — величина не очень большая, то телескоп как раз призван изменить это в большую сторону, оказавшись между объектом и наблюдателем.

Вот теперь мы вплотную приблизились к тому, что иногда называют «увеличением», но в отношении чего правильнее употреблять понятие «кратность». Я видел множество разочарованных людей, которые — вместо ожидаемых десятков тысяч и миллионов — узнавали, что хорошие телескопы позволяют применять 100-кратное увеличение. А увеличения более 500 крат в наблюдательной астрономии применяются крайне редко. Все мы любим большие цифры, особенно если это цифры нашей зарплаты. Но, к счастью, параметры телескопов не подвержены инфляции и, как во времена изобретателя телескопа — итальянца Галилео Галилея, — 30-кратное увеличение было вполне актуально для ряда астрономических наблюдений, так и 400 лет спустя, оно ничуть не потеряло своей актуальности.

Первый в истории телескоп был изобретен итальянским ученым и священником Галилео Галилеем в 1609 году. Не следует думать, что сам принцип оптической системы, увеличивающей угловой размер наблюдаемого объекта, был придуман Галилеем. Подзорные трубы в те годы с успехом и уже часто применялись в мореходстве и при ведении военных действий. Но Галилео был первым, кому хватило отваги в эпоху инквизиции направить трубу в небо. При этом он же сделал важный вывод — точность и качество изготовления линз в подзорных трубах никак не годятся для астрономических наблюдений. Он разработал собственный — более точный и качественный — метод шлифовки, полировки и доводки до требуемой формы оптических деталей, а саму схему «подзорной трубы» оптимизировал для астрономических наблюдений.

Его упорство было вознаграждено поистине революционными открытиями. Многое, что ранее считалось непреложной истиной, обрело другой вид и смысл. На божественном лике Солнца обнаружились темные пятна, на гладкой и плоской Луне «выросли» горы, планеты демонстрировали шарообразность, а Венера «показывала» фазы подобные лунным. Юпитер обзавелся спутниками и стал альтернативным центром мира, а «Высочайшую из планет» — Сатурн — Галилео Галилей «тройною наблюдал». Млечный Путь из пролившегося некогда молока превратился в россыпи звезд, а самих звезд на небосклоне, благодаря прозрачным линзам первого в мире телескопа, оказалось в десятки раз больше.

Надо ли говорить, как отнеслась к открытиям Галилея церковь?! — ученого судили и под угрозой пыток заставили отречься от всего увиденного. Галилей отрекся. Но дальнейшая судьба телескопа уже не зависела от этих событий. Изобретение обрело значительную популярность и стало использоваться многими прогрессивно настроенными учеными. А вместе с этим и совершенствовалась его оптическая схема, появлялись все новые конструкции.

То сочетание линз, которое использовал в своем телескопе Галилей, вскоре вышло из употребления, и хотя похожая оптическая схема по сей день используется в театральных биноклях, для наблюдений небесных тел уже через несколько лет после премьеры Галилея была изобретена другая, более удобная конструкция.

Ее разработал Иоганн Кеплер — математик, физик, астроном, но по большей части — теоретик, а потому собственную конструкцию телескопа ни разу не использовал. Впервые изготовил ее и опробовал на астрономическом поприще его коллега и современник — К. Шейнер.

Система Кеплера обладала рядом существенных преимуществ: Большее поле зрения, более качественное изображение и, ввиду более легкого изготовления короткофокусных собирающих линз (а в качестве окуляра у Галилея использовалась отрицательная — рассеивающая линза), позволяла добиваться большей кратности увеличения. Однако использовать ту же схему для подзорных труб уже не удавалось — схема Кеплера давала перевернутые изображения. Для астрономических наблюдений это не стало недостатком, а вот для наблюдения земных удаленных объектов было неприемлемо.

Телескопическая астрономия стала стремительно развиваться. Открылись новые горизонты, оказалась доступна новая точность измерений и, конечно же, хотелось большего. Астрономы XVII века пытались заглянуть все дальше в космос, старались более детально рассмотреть небесные тела и применяли для этого все большие увеличения своих примитивных инструментов.

Очень скоро стало понятно, что перешагнув определенную кратность, качество изображения, его детальность, количество звезд в поле зрения перестают увеличиваться, и даже начинают снижаться. Можно с уверенностью сказать, что в эпоху Галилея и Кеплера 50-кратное увеличение было предельным и дальнейшее увеличение кратности на пользу не шло.

Если обратиться к иллюстрации приведенной выше, можно отметить закономерность, что чем больше фокусное расстояние объектива [F] (расстояние, на котором линза строит изображение объекта — вспомните, как получают огонь в солнечный день с помощью увеличительного стекла — именно на этом расстоянии солнечные лучи собираются в «точку»), и чем меньше фокусное расстояние окуляра [f], тем больше кратность [ F/f ]. Может показаться, что сделав очень длиннофокусный объектив и взяв короткофокусный окуляр, можно достичь невероятно большой кратности увеличения. Однако, очень скоро становится заметно, что чем больше кратность, тем слабее яркость изображения. Случалось так, что объект исследований прекрасно виден глазом, но при большом увеличении перестает быть видимым в телескоп. Второе неожиданное открытие астрономов заключалось в том, что определенного размера линза объектива, какое бы не было огромным используемое увеличение, не в состоянии показать детальность мельче определенного порога. Это уже свойство самого света — его волновой природы.

Оказывается, что есть так называемый «дифракционный предел», суть которого в том, что любые отверстия, пропускающие световой поток, ограничивают детальность картинки, которую этот поток несет с собой. Более того, все точечные объекты, а звезды в ту далекую пору можно было считать именно точечными объектами, вследствие «дифракционного предела» при больших увеличениях видны не точками, а кружками, окруженными несколькими убывающими по яркости кольцами. И, собственно, любое изображение в телескопе как-будто складывалось из совокупности таких круглых пятен.

Чтобы повысить разрешение телескопа, шагнуть за «дифракционный предел», нужен телескоп с большим диаметром объектива. Тогда дифракционные диски становятся меньше.

Ах, если б это было все! Линзы стали делать больше, но тут обнаружилось, что стекло, из которого делали линзы для телескопов имеет свойство очень по-разному преломлять лучи разной длины волны (а говоря по-народному — разных цветов). Оказалось, синие лучи фокусируются ближе к линзе, красные — дальше от нее. А поскольку в свете небесных объектов присутствуют лучи самых разных цветов (длин волн), то точно навести резкость при больших увеличениях никак нельзя. Будь то звезда или планета, ее изображение так и оставалось нерезким, отливая всеми цветами радуги несфокусированных лучей.

Та самая красота — разложение белого света на все его составляющие, которое мы привыкли именовать радугой, — на продолжительное время стала главной головной болью астрономов. Уже и инквизиция отошла на второй план, а вот справиться с «хроматической аберрацией» не удавалось около столетия. Во все времена существовал список невозможного. В XVII веке нем были такие пункты:

  • Человек никогда не заглянет на обратную сторону Луны
  • Человек никогда не достигнет звезд
  • Человек никогда не найдет средство против хроматической аберрации.
  • К этой беде добавилась «сферическая аберрация» — принципиальная неспособность линз со сферическими поверхностями строить качественные изображения. Но это беда была меньшей.

Какие только опыты не проводили астрономы и оптики XVII-XVIII веков, искали особый сорт стекла, использовали дополнительные линзы и фильтры. Между делом было обнаружено, что действия хроматической и сферической аберраций заметно ослаблялось при увеличении фокусного расстояния объектива телескопа. Телескопы стали делать все длиннее.

Надо заметить, что здесь астрономы проявили себя масштабно, так, что даже эпоху эту в телескопостроении назвали эпохой телескопов-динозавров. При диаметре линзы объектива всего в 8 сантиметров, длина инструмента иногда превышала 100 метров — можете себе это представить?! Конечно же изготовить трубу для такого телескопа было невозможно — она согнулась бы или сломалась под собственным весом. Телескопы делали «воздушными» — такие решетчатые конструкции крепились на высоких мачтах и управлялись целой бригадой специально обученных рабочих, всюду тянулись тросы и канаты, фермы телескопа приводились в движение с помощью рычагов и блоков, причем в полной темноте — пользоваться факелами во время наблюдений было нельзя — от грандиозности замысла и сейчас захватывает дух!..

Жаль лишь, что особого результата и качества эти инструменты так и не показали. Впрочем, в эпоху телескопов-динозавров астрономы так же сделали немало открытий. Христиан Гюйгенс наконец смог понять, что же имел в виду Галилей говоря о «тройственности высочайшей планеты», и открыл кольцо Сатурна (выступающие в стороны ушки которого Галилей принял за две другие близкорасположенные планеты — его телескоп не позволил тогда это детально рассмотреть), а Кассини открыл в кольце Сатурна щель отделяющую внешнее кольцо от внутреннего. Это деление кольца Сатурна позже назвали именем его открывателя.

При этом астрономы демонстрировали невероятное мастерство фиксации своих наблюдений. Фотографии тогда не было, но рисунки наблюдателей представляли из себя произведение искусства и научный документ одновременно.

Но бесконечно так продолжаться не могло. Телескопы длиной в 90 метров показывали хуже 50-метровых и это был тупик. Выход нашел величайший из физиков всех времен и народов — сэр Исаак Ньютон. Именно Ньютону принадлежит изобретение зеркального телескопа.

Линза собирает параллельный пучок лучей в точку и строит изображение. Но то же самое может и вогнутое зеркало. Правда зеркало собирает пучок перед собой, и, пытаясь рассмотреть построенное изображение, наблюдатель рискует перекрыть собой весь световой поток, льющийся с небес. Так ведь можно использовать еще одно зеркало, которое отведет пучок лучей от главной оптической оси.

Пришлось мириться еще с рядом неудобств и недостатков — зеркала тогда делали из особого сплава меди и олова. Отражали они света немного (40-50%, а если учесть, что зеркал было два, то до глаза наблюдателя доходила в лучшем случае 1/5 часть светового потока), к тому же такие зеркала быстро тускнели и требовали частой переполировки. Вспомогательное зеркало также заслоняло собой часть главного и это приводило к еще большим потерям. Зато, можете себе представить, никакой хроматической аберрации! А если придать зеркалу не сферическую, а параболическую форму, то можно разом избавиться и от сферической аберрации. Да, конечно, изображение планет и туманностей при том же диаметре объектива намного тусклее, но зато какое оно резкое, какое четкое! И ведь ничто не мешает сделать зеркало в несколько раз больше.

Первый телескоп системы Ньютона был карликовых размеров. Его изготовил сам Ньютон как пример и иллюстрацию своей находки. Зато, как размахнулись изготовители настоящих телескопов такой конструкции — один другого больше!

Чаще всего изготовителем телескопа и наблюдателем был один и тот же человек. В те годы не существовало промышленного изготовления оптики — все делалось вручную. Уильям Гершель, музыкант по образованию, но увлекшийся в 30-летнем возрасте астрономией, сделал более десятка телескопов отменного качества. В их числе крупнейший телескоп XVIII века (длина трубы 12 метров, диаметр медно-оловянного зеркала 122 см), который до середины следующего столетия оставался непревзойденным. Трудно себе представить муки ученого вынужденного буквально сутками без перерыва продолжать полировку зеркала, ведь если процесс остановить до завершения, начнется окисление верхнего слоя, зеркало не будет отражать, и все придется начать с начала.

Но оно того стоило — инструменты и наблюдения Гершеля положили начало галактической астрономии, астрофизике. Ему удалось открыть новую планету — Уран, а также множество комет и несколько спутников планет. Правда, попутно Гершель создал собственную версию зеркального телескопа — без вспомогательного зеркала:

И дальше новые системы зеркальных телескопов полезли как грибы после дождя. Какие-то обретали многовековую популярность, как система Кассегрена:

Другие оставались в справочниках, но из реальности вскоре исчезали, как система Грегори:

И когда победа зеркальных систем уже казалась окончательной и бесповоротной, оптики разгадали тайну веков — изобрели «ахромат» — линзовый объектив лишенный хроматической аберрации.

В середине XVIII века эта счастливая идея посетила Леонарда Эйлера, и через несколько лет ее воплотил, что называется, «в стекле» оптик Джон Доллонд.

В стекле все дело и было. Оказывается, что разные сорта стекла имеют разный коэффициент преломления (способность искривлять естественное направление световых лучей) — это было известно давно. Но у разных сортов также была различна та разность в преломлении лучей разных длин волн, которая и приводила к размытию изображения. Оказывается у тяжелых стекол сорта «флинт» разброс в преломлении разноцветных лучей гораздо больше, чем общее отличие коэффициента преломления в сравнении с легкими стеклами сорта «Крон». Стало возможным создать такое сочетание двух линз, в котором положительная линза из «Крона» создает сходящийся пучок лучей «окрашенных» хроматической аберрацией, но идущая следом же рассеивающая линза из «флинта» немного уменьшая сходимость пучка лучей, практически полностью устраняет разницу в сходимости лучей разных цветов — то есть убирает хроматизм.

И «изголодавшиеся» по линзам, астрономы вновь переметнулись к телескопам из прозрачного стекла.

Вот, как бывает в истории любого дела — нет единой верной дороги, Жизнь состоит из метаний, компромиссов и крайностей.

Но по размерам линзовые телескопы все же не смогли превзойти зеркальных своих собратьев. Была недолгая эпоха расцвета линзовых инструментов. Кончилась она двумя линзовыми исполинами — Ликским и Йеркским рефракторами (рефрактор — линзовый телескоп, в то время как зеркальный зовется рефлектором). Джеймс Лик и Чарльз Йеркс — два бизнесмена, два олигарха своего времени, с тем отличием от современных обладателей несметных богатств, что решили тот излишек средств, который им самим явно не потратить, вложить в науку. А поскольку, и тогда, и сейчас, в западном мире самым передовым и престижным направлением было исследование Вселенной, то не сговариваясь Лик и Йеркс решили профинансировать строительство самого крупного в мире рефрактора. Оба обратились за этим к известнейшему оптику XIX века — Альвану Кларку. Но Лик это сделал чуть раньше, и получил телескоп чуть меньше (93 см диаметр объектива). Йеркс изъявил желание, чтобы его телескоп был больше, и получил, что просил (102 см диаметр объектива), но оказалось, что больше — не значит лучше. 93 сантиметра Ликского рефрактора оказались тем самым разумным пределом, после которого каждый новый сантиметр в диаметре объектива уже играет против качества. Поэтому Йеркский рефрактор оказался чуть менее «зорким» телескопом, зато крупнейшим по сей день, и при этом — довольно неплохим для своих исполинских размеров.

На этом история гигантских линзовых телескопов заканчивается. Лик и Йеркс ныне покоятся в фундаменте собственных обсерваторий — именно там они завещали захоронить урны с собственным прахом. Их огромные телескопы тоже покоятся — сейчас они уже не актуальны для современной науки и являются не более чем музейными экспонатами.

Зеркальные же телескопы продолжили свое развитие и будущее несомненно за ними. Хотя для современной науки оказались в свое время очень полезны зеркально линзовые гибриды. Оказывается, если не стоит цель сделать полноценный линзовый объектив, и нет желания заниматься зеркальными системами со сложными поверхностями, то можно сделать недорогой в производстве и очень качественный по изображению зеркально-линзовый телескоп.

Разработал такую неожиданную схему наш соотечественник Дмитрий Дмитриевич Максутов.

Беда всех «крупнокалиберных» линзовых телескопов — масса линз объектива. Линзы крупных рефракторов весят сотни килограмм — их приходится делать толстыми, или они будут прогибаться под собственным весом. Их делали толстыми, и они все равно прогибались, и плюс к этому — при таких объемах линзы уже не удавалось сварить для нее однородное оптическое стекло.

Но если использовать не линзу, а тонкий и легкий мениск (тоже линза, но выпукло-вогнутая — с приблизительно одинаковыми радиусами кривизны обеих поверхностей), то отпадает сразу несколько проблем — пусть себе гнется — прогиб одной поверхности в точности компенсируется выгибом другой. Ввиду небольшой оптической силы мениск не страдает хроматизмом. Для чего же он тогда нужен? — чтобы исправить сферическую аберрацию главного зеркала — ведь изготовление сферической поверхности проще и дешевле, а сфера — при многих ее недостатках — позволяет получить большее полезное поле зрение телескопа.

Разумеется, давно никто уже не делает зеркала из олова с медью — их также делают из стекла и покрывают алюминием в вакуумных камерах. Такие зеркала отражают до 98% процентов света попадающего на них из Вселенной. Но оказывается, главная преграда для этого звездного света все также заслоняет от нас многие вселенские тайны. Это наша атмосфера. Этот природный фильтр защищает нас и все живое на планете от жесткого солнечного излучения, но и соответственно поглощает львиную долю интересующих современных астрономов космических лучей.

Башни с телескопами начали поднимать на самые заоблачные вершины, туда, где чище воздух, нет городской засветки и тоньше слой атмосферы — ближе к звездам.

Но самым феноменальным шагом к звездам стал запуск заатмосферного телескопа имени Эдвина Хаббла. Находясь на орбите Земли, этот телескоп в автоматическом режиме ведет наблюдения круглые сутки. Ведь там — за пределами воздушного океана — звезды видны всегда. Фотоснимки из компьютера телескопа им. Хаббла отправляются на Землю в цифровом формате по радиоканалу.

При том, что этот космический телескоп заметно уступает в размерах многим земным, изображения полученные им из космоса, где нет поглощения света и турбуленции атмосферных потоков, настолько качественны и детальны, что дальнейшее развитие наземных наблюдательных приборов становится все менее перспективным.

Хотя, разумеется, ограниченным количеством крайне дорогих заатмосферных телескопов вся современная астрономия сыта не будет, и новых башен в горах появится еще не мало.

В завершении рассказа хочу вспомнить, что наряду с вполне привычными оптическими телескопами уже много десятилетий создаются и используются для изучения нашего огромного мира телескопы несколько иного рода. До сего момента речь шла о исследовании Вселенной опираясь на свет приходящий из космических далей. Но из глубин Вселенной к нам приходит не только свет. Приходят радиоволны, рентгеновское и гамма-излучение. Пространство пронизано ультрафиолетовыми и инфракрасными — тепловыми — волнами. Оказывается, для каждого из этих видов излучения существуют специальные телескопы — они фиксируют это излучение и показывают нам то, как бы для нас выглядела Вселенная, если бы мы могли тоже воспринимать своими органами чувств все эти непривычные нам потоки невидимых для глаз лучей.

В качестве музыкального сопровождения к этой статье буквально просится мой относительно недавний, но наверное самый астрофизический альбом: «Stargazer» — «Старгейзер».

Вот ссылка, где его скачать:


Технические решения для телескопов | ESO Россия

Со времени своего изобретения 400 лет назад астрономический телескоп из маленького, управляемого вручную устройства для визуальных наблюдений небесных тел превратился в огромный, технически сложный, управляемый компьютером инструмент, выдающий на выходе данные в цифровой форме. В процессе этой эволюции два параметра были особенно важными: светособирающая способность, определяемая диаметром главного зеркала телескопа (с ее ростом можно регистрировать все более слабые и удаленные объекты) и четкость изображения, или угловое разрешение (чем оно выше, тем меньшего углового размера и тем более слабые объекты можно увидеть).

Европейская Южная Обсерватория (ESO) как мировой лидер в области астрономии разработала несколько передовых технических решений, которые сделали возможным изготовление беспрецедентно больших зеркал для телескопов без потери оптической точности.

ESO разработала технику активной оптики, которая теперь применяется в большинстве современных средних и больших телескопов. Эта техника обеспечивает оптимальное качество изображения за счет использования гибкого зеркала с приводами, которые активно корректируют форму зеркала в процессе наблюдений.

Чем больше зеркало, тем выше его теоретическое угловое разрешение. Но из-за искажений, вносимых турбулентностью воздуха в земной атмосфере, даже в наиболее благоприятных на Земле местах для астрономических наблюдений большие наземные телескопы, работающие в видимой области спектра, неспособны достичь четкости изображений, лучшей, чем у 20- или 40-сантиметрового телескопа. Для 4-метрового телескопа атмосферные искажения ухудшают разрешение более, чем на порядок по сравнению с теоретически возможным, а интенсивность света в центре изображения звезды снижается в 100 и более раз. Одной из главных причин запуска Космического Телескопа Хаббла NASA/ESA стала как раз необходимость избавиться от этого размывания изображения. В некоторых современных телескопах влияние атмосферы компенсируется методами адаптивной оптики. Телескоп ESO VLT тоже использует эту технику, которая совершила революцию в наземной наблюдательной астрономии.

Объединение световых потоков, собранных двумя или большим числом телескопов с помощью метода интерферометрии тоже приводит к получению разрешения выше предельно достижимого с одним телескопом. ESO со своим Очень Большим Телескопом-Интерферометром (Very Large Telescope Interferometer - VLTI) на Паранале стала пионером и в этой области.

Кроме атмосферной турбулентности, астрономические наблюдения отягощены ошибками, которые вносят сами телескопы. Ошибки изготовления самих зеркал и структурных компонентов телескопа, несовершенство оборудования -- все это тоже может искажать изображения космических объектов. За много лет инженеры сумели внести в конструкции телескопов много улучшений, направленных на минимизацию ошибок, связанных с амортизацией, вызванной механическими перемещениями телескопа и действием тепла. Усовершенствовалась техника полировки зеркал и придания им необходимой формы, вследствие изобретения более жестких несущих конструкций и создания новых материалов для изготовления зеркал со сверхнизким коэффициентом теплового расширения уменьшились деформации. Найдены способы уменшить небольшую, но все же заметную турбулентность воздуха внутри купола телескопа, вызванную тепловыми потоками от электромоторов и электроники. Купол, который защищает телескоп от ветра, в дневное время охлаждается.

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.

Телескопы. Оптические телескопы - презентация онлайн

1. ТЕЛЕСКОПы

ТЕЛЕСКОПЫ
ВЫПОЛНИЛИ УЧЕНИЦЫ 10 КЛАССА ЕЛИСЕЕВА
ДАША, ЗАЙНУЛЛИНА ВЛАДА, ПЕСТРИКОВА
ЭЛИНА, ЛОБЕЕВА КАРИНА

2. изобретение телескопа

ИЗОБРЕТЕНИЕ ТЕЛЕСКОПА
В 1609-м голландский ученый
Ханс Липперсхей представил
патентному бюро свое
увеличительное изобретение.
Назвал он его подзорной трубой.
Но патент был отклонен в силу
чрезмерной простоты, хотя сама
подзорная труба плотно вошла в
обиход. Особенную популярность
она приобрела у мореходов, а
для астрономических нужд
оказалась слабовата.

3. Телескоп галилея

ТЕЛЕСКОП ГАЛИЛЕЯ
В 1609 году Галилео
Галилей, занимающийся в
то время шлифовкой линз,
представил обществу новую
разработку – телескоп с
трехкратным увеличением.
Телескоп Галилея имел
более высокое качество
изображения, чем трубы
Липперсхея. Именно детище
итальянского ученого
получило название
«телескоп»
20-кратное увеличение
позволило рассмотреть 4
спутника Юпитера, наличие
колец у Сатурна и много чего
еще. На тот момент устройство
оказалось самым совершенным
прибором, но он имел свои
недостатки. Узкая трубка
значительно сокращала круг
обзора, а искажения,
полученные за счет большого
числа линз, делали картинку
размытой.

5. Оптические телескопы:

ОПТИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ:
Рефракторы (линзовые телескопы)
Рефлекторы (зеркальные телескопы)
Катадиоптрические телескопы(зеркальнолинзовые)

6. Рефракторы

РЕФРАКТОРЫ
ЭТО ПЕРВЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ,
ИЗОБРЕТЕННЫЕ ЧЕЛОВЕКОМ. В
ТАКОМ ТЕЛЕСКОПЕ ЗА СБОР СВЕТА
ОТВЕЧАЕТ ДВОЯКОВЫПУКЛАЯ ЛИНЗА,
КОТОРАЯ ВЫСТУПАЕТ В РОЛИ
ОБЪЕКТИВА. ЕЕ ДЕЙСТВИЕ СТРОИТСЯ
НА ОСНОВНОМ СВОЙСТВЕ ВЫПУКЛЫХ
ЛИНЗ – ПРЕЛОМЛЕНИИ СВЕТОВЫХ
ЛУЧЕЙ И ИХ СБОРЕ В ФОКУСЕ.
ОТСЮДА И НАЗВАНИЕ - РЕФРАКТОРЫ
(ОТ ЛАТИНСКОГО REFRACT ПРЕЛОМЛЯТЬ).
РЕФРАКТОР ГАЛИЛЕЯ БЫЛ СОЗДАН В
1609 ГОДУ. В НЕМ БЫЛИ
ИСПОЛЬЗОВАНЫ ДВЕ ЛИНЗЫ, С
ПОМОЩЬЮ КОТОРЫХ СОБИРАЛОСЬ
МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО
ЗВЕЗДНОГО СВЕТА. ПЕРВАЯ ЛИНЗА,
КОТОРАЯ ВЫСТУПАЛА В РОЛИ
ОБЪЕКТИВА, БЫЛА ВЫПУКЛОЙ И
СЛУЖИЛА ДЛЯ СБОРА И
ФОКУСИРОВКИ СВЕТА НА
ОПРЕДЕЛЕННОМ РАССТОЯНИИ.
ВТОРАЯ ЛИНЗА, ИГРАЮЩАЯ РОЛЬ
ОКУЛЯРА, БЫЛА ВОГНУТОЙ И
ИСПОЛЬЗОВАЛАСЬ ДЛЯ
ПРЕВРАЩЕНИЯ СХОДЯЩЕГО
СВЕТОВОГО ПУЧКА В
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ.

7. рефлекторы

РЕФЛЕКТОРЫ
ДАННЫЙ ПРИБОР
ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ
ТЕЛЕСКОП С ОБЪЕКТИВОМ, В
РОЛИ КОТОРОГО ВЫСТУПАЕТ
ВОГНУТОЕ ЗЕРКАЛО. ЕГО
ЗАДАЧА – СОБИРАТЬ
ЗВЕЗДНЫЙ СВЕТ В ЕДИНОЙ
ТОЧКЕ. ПОМЕСТИВ В
ДАННОЙ ТОЧКЕ ОКУЛЯР,
МОЖНО УВИДЕТЬ
ИЗОБРАЖЕНИЕ.
НЬЮТОН БЫЛ ПОЛНОСТЬЮ
РАЗОЧАРОВАН В
ТЕЛЕСКОПАХ-РЕФРАКТОРАХ,
ПОЭТОМУ ОДНОЙ ИЗ
ГЛАВНЫХ ЕГО РАЗРАБОТОК
СТАЛ ТЕЛЕСКОП-РЕФЛЕКТОР,
СОЗДАННЫЙ НА ОСНОВЕ
МЕТАЛЛИЧЕСКОГО
ГЛАВНОГО ЗЕРКАЛА. ОН
ОДИНАКОВО ОТРАЖАЛ СВЕТ
С РАЗЛИЧНЫМИ ДЛИНАМИ
ВОЛН, А СФЕРИЧЕСКАЯ
ФОРМА ЗЕРКАЛА ДЕЛАЛА
ПРИБОР БОЛЕЕ ДОСТУПНЫМ
ДАЖЕ ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОГО
ИЗГОТОВЛЕНИЯ.

8. зеркально-линзовые

ЗЕРКАЛЬНОЛИНЗОВЫЕ
КАТАДИОПТРИЧЕСКИЕ
ТЕЛЕСКОПЫ ПРИМЕНЯЮТ
КАК ЗЕРКАЛА, ТАК И
ЛИНЗЫ. НАБОЛЬШИМ
СПРОСОМ СЕГОДНЯ
ПОЛЬЗУЮТСЯ ДВА ТИПА
ТАКИХ ТЕЛЕСКОПОВ: НА
СХЕМЕ ШМИДТКАССЕГРЕНА И
МАКСУТОВ-КАССЕГРЕНА.
РАЗРАБОТАНЫ
КАТАДИОПТРИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ МАКСУТОВАНЬЮТОНА И ШМИДТАНЬЮТОНА, КОНСТРУКЦИЯ
КОТОРЫХ СОЗДАНА
СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ
ИСПРАВЛЕНИЯ
АБЕРРАЦИЙ(НЕСОВЕРШЕН
СТВО ИОБРАЖЕНИЯ)

9. радиотелескоп

РАДИОТЕЛЕСКОП
РАДИОТЕЛЕСКОП —
АСТРОНОМИЧЕСКИЙ
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРИЁМА
СОБСТВЕННОГО
РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ НЕБЕСНЫХ
ОБЪЕКТОВ И ИССЛЕДОВАНИЯ
ИХ ХАРАКТЕРИСТИК, ТАКИХ
КАК:
КООРДИНАТЫ, ПРОСТРАНСТВЕ
ННАЯ СТРУКТУРА,
ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ,
СПЕКТР И ПОЛЯРИЗАЦИЯ.
РАДИОТЕЛЕСКОП СОСТОИТ ИЗ
ДВУХ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ:
АНТЕННОГО УСТРОЙСТВА И
ОЧЕНЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО
ПРИЁМНОГО УСТРОЙСТВА —
РАДИОМЕТРА. РАДИОМЕТР
УСИЛИВАЕТ ПРИНЯТОЕ
АНТЕННОЙ РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ
И ПРЕОБРАЗУЕТ ЕГО В ФОРМУ,
УДОБНУЮ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ И
ОБРАБОТКИ.

10. История  радиотелескопов  берёт своё начало в 1931 году, с экспериментов Карла Янского. Для исследования направления прихода

ИСТОРИЯ РАДИОТЕЛЕСКОПОВ БЕРЁТ СВОЁ
НАЧАЛО В 1931 ГОДУ, С ЭКСПЕРИМЕНТОВ КАРЛА
ЯНСКОГО.
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИХОДА
ГРОЗОВЫХ ПОМЕХ ОН ПОСТРОИЛ ВЕРТИКАЛЬНО
ПОЛЯРИЗОВАННУЮ ОДНОНАПРАВЛЕННУЮ АНТЕННУ,
СОЕДИНЕННУЮ С ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ПРИЁМНИКОМ
МЕРТВЫЕ ЗОНЫ - ЗОНА ВОКРУГ
РАДИОПЕРЕДАТЧИКА, В КОТОРОЙ ОТСУТСТВУЕТ
РАДИОПРИЕМ.

11. Космические телескопы

КОСМИЧЕСКИЕ
ТЕЛЕСКОПЫ
— ЭТО, КАК ПРАВИЛО,
ТЕЛЕСКОПЫ,
РАБОТАЮЩИЕ ЗА
ПРЕДЕЛАМИ АТМОСФЕРЫ
ЗЕМЛИ. САМЫМ
ИЗВЕСТНЫМ
КОСМИЧЕСКИМ
ТЕЛЕСКОПОМ НА
СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ
ЯВЛЯЕТСЯ КОСМИЧЕСКИЙ
ТЕЛЕСКОП ХАББЛ.
В 1968 ГОДУ АМЕРИКАНСКОЕ
КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО
НАСА УТВЕРДИЛО ПЛАН
СТРОИТЕЛЬСТВА ТЕЛЕСКОПАРЕФЛЕКТОРА С ЗЕРКАЛОМ
ДИАМЕТРОМ 3 М. . ИЗ-ЗА
УМЕНЬШЕНИЯ
ФИНАНСИРОВАНИЯ БЫЛО
ПРИНЯТО РЕШЕНИЕ
УМЕНЬШИТЬ ДИАМЕТР
ЗЕРКАЛА С 3 ДО 2,4 МЕТРА,
ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ И
ПОЛУЧЕНИЯ БОЛЕЕ
КОМПАКТНОЙ КОНСТРУКЦИИ.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук

Чем активнее ученые исследуют Солнце, тем больше сюрпризов оно преподносит. До сих пор на нашем светиле есть “белые пятна”, которые бросают вызов астрофизикам. О некоторых из них корреспонденту “Поиска” рассказал победитель конкурса 2011 года по государственной поддержке научных исследований молодых российских ученых - ведущий научный сотрудник ФИАН доктор физико-математических наук Сергей БОГАЧЕВ.

Несмотря на значительный прогресс, вызванный развитием космических средств наблюдений, в физике Солнца все еще остается нерешенным целый ряд фундаментальных проблем. Сформулировать некоторые из них достаточно просто. Например, поверхность нашего светила имеет температуру около 6000 градусов, а окружающая ее атмосфера, называемая короной, - более миллиона. Получается, что энергия как бы передается от относительно холодного тела к горячему. Понятно, что это возможно только под действием неких особых механизмов. Проблема нагрева короны представляет фундаментальный интерес, так как подобные горячие атмосферы имеет большинство звезд. Благодаря тому, что одну из них, наше Солнце, мы наблюдаем с уникальной степенью детализации, есть возможность обнаружить и изучить причины этого феномена.
Сейчас ученые пришли к выводу, что к нагреву короны не имеют отношения никакие из известных крупных проявлений солнечной активности. Показать это довольно просто. В частности, совсем недавно, в 2008-2009 годах, на Солнце наблюдался один из самых глубоких минимумов активности за 260 лет наблюдений. В течение двух лет практически не было ни солнечных пятен, ни вспышек, ни даже просто сильных магнитных полей. Тем не менее за это время корона не остыла, ее размеры и плотность не уменьшились. Это показывает, что формирование горячей атмосферы Солнца происходит за счет некоторых микропроцессов, пока не наблюдаемых, но происходящих практически непрерывно как в максимуме, так и в глубоком минимуме солнечной активности. Из современных наблюдений можно даже определить, где протекают эти процессы. Непосредственно над солнечной поверхностью регистрируется область толщиной около 10 тысяч километров, на нижней границе которой температура составляет примерно 4500 градусов, а на верхней - уже около миллиона. Очевидно, что, какие бы механизмы ни “трудились” над нагревом солнечной короны, работают они именно здесь.
Чтобы понять природу этих механизмов, требуется значительно повысить точность наблюдений. Современные исследования солнечной короны ведутся с пространственным разрешением около одной-двух угловых секунд. Такую точность имел наш последний комплекс космических телескопов ­ТЕСИС, наблюдавший Солнце со спутника КОРОНАС-Фотон в 2009 году. Подобное разрешение кажется неплохим, но для исследования проблемы нагрева короны его недостаточно. По современным оценкам, чтобы прямо увидеть этот процесс, нужна детализация в 10 раз выше. Схожая ситуация и по временному разрешению. Современные космические телескопы позволяют получать изображения с шагом в несколько десятков секунд (это время экспозиции и обработки изображения в космосе), тогда как процессы, вызывающие повышение температуры короны, имеют продолжительность не более 1-10 секунд.
Поэтому для решения проблемы нагрева солнечной и звездных атмосфер требуется увеличить линейное и временное разрешение телескопов как минимум в 10 раз. Исходя из современного уровня приборостроения и рентгеновской оптики обе эти проблемы можно решить в течение пяти лет. Если все пойдет по плану, то в 2015 году мы получим с орбиты первые изображения области нагрева короны с требуемой детализацией. И грант президента выделен на экспериментальные работы, являющиеся частью этого проекта.
В ходе эксперимента ТЕСИС нам благодаря очень качественной рентгеновской оптике удалось выйти на уникальное временное разрешение наблюдений - до 4 секунд против типичных для этого диапазона 30-60 секунд. Для сравнения, уже после прекращения работы нашего прибора в космос была выведена новейшая солнечная обсерватория НАСА SDO, телескопы которой специально были разработаны для получения максимального временного разрешения. И тем не менее им не удалось нас превзойти.
Сейчас мы собираемся, используя данные с телескопа ТЕСИС (а это около 20 тысяч кадров), детально изучить все быстрые процессы в области нагрева короны. Узнать, существуют ли там микровспышки, наблюдаются ли колебания, какая энергия в них запасена, как быстро она переходит в тепло. Все это лишь часть более широкой работы, конечной целью которой является вывод в 2015 году специализированного малого научного спутника для изучения мелкомасштабных процессов в короне. Для этого спутника разработана новая концепция телескопов с угловым разрешением 0,15 угловой секунды, что позволит увидеть структуры с линейным размером 100 км. В разработке концепции принимали участие две группы - наша, из ФИАН, и американская, которая как раз делала телескопы для космической обсерватории SDO. Проект, таким образом, международный под нашим руководством. В разных формах в нем принимают участие также коллективы из Европы.
В солнечной физике сейчас происходит настоящий прорыв. Открывается несколько интересных направлений, по каждому из которых формулируется широкий круг задач. В связи с этим очень не хватает большого отечественного спутника, работающего в различных диапазонах. Ведь никакие чужие данные не заменят возможности проведения собственного активного эксперимента, в котором ты сам формулируешь задачи и выбираешь объекты для наблюдений. Такую возможность в 2009 году давала обсерватория КОРОНАС-Фотон, но она, как известно, вышла из строя, проработав девять месяцев. Поэтому сегодня одна из приоритетных задач, которая решается под руководством ФИАН, - вывести в космос полноценную замену утраченному спутнику. Соответствующий проект (его рабочее название СОЛЯРИС) к настоящему времени проработан, всего в нем участвуют около 10 научных организаций страны. Сейчас нужно приложить серьезные усилия, чтобы он был включен в космическую программу, в противном случае будет очень обидно, если те фундаментальные задачи, которые мы уже видим, будут решены кем-то другим.
Девять месяцев работы на КОРОНАС-Фотон, хотя это и очень мало, позволили нам очертить некоторые направления, по которым мы хотим продолжить работу и на проекте СОЛЯРИС. Например, очень интересные результаты были получены при изучении солнечных макроспикул. Это достаточно быстрые и многочисленные всплески вещества (продолжительностью 5-10 минут), которые регистрируются на краю солнечного диска, они окружают его, как бахрома. Нам впервые в мире удалось измерить ускорение плазмы внутри этих макроспикул и показать, что оно отличается от гравитационного и, следовательно, управляется некоторой неизвестной силой. Это очень интересный результат, имеющий выход сразу на две фундаментальные проблемы. Первая связана с нагревом короны, что может быть результатом действия этой неизвестной пока силы. Вторая касается ускорения солнечного ветра, которое начинается на тех же самых высотах.
Но все-таки самое интересное явление на Солнце, открытое недавно в ФИАН, - это так называемые горячие точки: в короне без видимой причины возникают компактные объекты размером до 10 тысяч километров, имеющие температуру более 10 миллионов, а в отдельных всплесках - до 30 миллионов градусов. Почему они не были обнаружены ранее? Прежде всего, наблюдение плазмы такой температуры, в целом, очень сложный процесс. Ее основное излучение лежит в мягком рентгеновском диапазоне, где уже плохо работает обычная рентгеновская оптика. Кроме того, наблюдениям сильно мешают соседние линии спектра. Все эти проблемы в свое время удалось решить, и сейчас ФИАН обладает технологией получения изображений горячей солнечной плазмы.
Мы применяли эти технологии в 2001-2005 годах, когда работали на спутнике КОРОНАС-Ф, с помощью которого как раз и открыли горячие точки. А уже на следующем спутнике КОРОНАС-Фотон были обнаружены горячие точки в условиях глубочайшего минимума солнечной активности. Так, например, в марте-апреле 2009 года, когда за два месяца на Солнце вообще не было ни активных областей, ни вспышек, мы зарегистрировали около 20 событий. На фоне совершенно спокойного солнечного диска вдруг разгорались яркие структуры с температурой более 10 миллионов градусов. Мы пока не находим объяснений этому. Главную трудность представляет вопрос об источниках нагрева. По первым прикидкам, энергии магнитного поля (а это обычный резервуар энергии для всех активных событий на Солнце) для этого существенно не хватает. Возможно, речь идет вообще о каком-то новом эффекте. В таком случае наши знания о физике Солнца могут в ближайшее время заметно измениться.

90 000 Крупнейшие телескопы на Земле и в космосе — что ищут и что уже нашли в космосе?

Телескопы на протяжении десятилетий предоставляли нам увлекательную информацию о том, что находится за пределами нашей планеты — от ближайших окрестностей Солнечной системы до мест, удаленных от Земли на миллиарды световых лет. Ниже вы найдете десять самых больших телескопов на Земле и в космосе вместе с их кратким описанием. Для ясности — когда мы пишем о наземных телескопах, мы учитываем зеркальные телескопы.

.

Где лучше разместить телескоп в космосе? Есть точка под названием L2

Наблюдать за небом можно из любой точки Земли или из космоса. Однако есть места, которые исключительно хорошо подходят для такого рода задач. На Земле это места с исключительно хорошей погодой, вдали от городских огней. В пространстве таким местом является точка L2

Астрономы, решившие построить наземный или космический телескоп, хотят иметь гарантию, что затраченные средства будут наилучшим образом потрачены на реализацию их проекта.В конце концов . Поэтому, помимо выбора оптимальной конструкции телескопа, оптики, приборов, для планируемых наблюдений ищут места, где наблюдениям не будут мешать неблагоприятные факторы.

Атмосфера Земли, вызывающая большую часть проблем

Самым неприятным фактором для наземной астрономии, особенно с оптическими телескопами, является атмосфера. Мы игнорируем вопрос размещения телескопа вдали от источников света и других загрязнителей цивилизации, потому что это само собой разумеющееся.

Атмосфера отвлекает двумя способами. Во-первых, он не допускает всех длин волн электромагнитного излучения. Людям полезно не подвергаться воздействию рентгеновских лучей, гамма-лучей и большинства ультрафиолетовых лучей. Однако астрономам очень нужны наблюдения в таких диапазонах излучения, но они возможны только с орбиты. Атмосфера и содержащиеся в ней водяной пар и углекислый газ также блокируют большую часть инфракрасного излучения. Это один из аргументов в пользу создания телескопов типа Уэбба.


На диаграмме показано, какие длины волн электромагнитного излучения достигают Земли, а какие блокируются на разных высотах атмосферой. Как видно с поверхности Земли, на практике имеют смысл только оптические наблюдения и наблюдения в очень близком инфракрасном диапазоне. Также есть наблюдения с радиотелескопов

Второе препятствие - неблагоприятные погодные условия (облачность, слишком высокая влажность, сильный ветер). Они не только сокращают количество дней, в течение которых телескопы могут эффективно использоваться, но и ухудшают качество измерений после их проведения.Нежелательны также атмосферные возмущения, проявляющиеся вибрациями и нечеткостью изображения (так называемый феномен видения).


SOFIA (Стратосферная обсерватория для инфракрасной астрономии), т.е. инфракрасная обсерватория, которая ведет наблюдения с палубы модифицированного Jumbo Jet. На борту есть 2,5-метровый телескоп. Это проект НАСА и немецкого института DLR

Хотя сегодня мы можем корректировать их воздействие с помощью активной и адаптивной оптики, лучше всего, если место наблюдения минимизирует необходимость таких корректировок.Именно поэтому большинство оптических обсерваторий строятся высоко в горах. Другой вариант – обсерватории на борту самолетов, которые парят высоко над нижними слоями атмосферы, наиболее хлопотные.

Чили, одно из мест мечты астрономов для оптических наблюдений

На Земле есть несколько мест, которые особенно нравятся астрономам. Одна из них — Чили, северная часть которой характеризуется стабильной и благоприятной погодой (там очень сухо и видимость достигает рекордно низких значений) большую часть года, кроме того, там практически отсутствуют крупные города, но есть высокие горы и бесчисленное множество привлекательных мест на вершинах.Ведь даже при таких благоприятных условиях, прежде чем обсерватория будет построена, измерения часто проводятся в течение многих лет, чтобы выбрать лучшее из лучших мест в данной местности для телескопа.


Рядом с обсерваторией ESO на Серро-Паранале. Вдалеке видны телескопы на двух самых высоких пиках в левой части фото (фото: ESO/S. Brunier)

У Чили есть еще одно преимущество. На его широтах отчетливо виден галактический диск и его центр.Этого нельзя сказать об обсерваториях, расположенных, например, в Европе, где на практике размещать большие и дорогие телескопы сегодня уже невыгодно. А поскольку многие исследовательские проекты связаны с раскрытием тайн Галактики, здесь у нас двойная выгода.


Хотя хорошая погода является определяющим фактором ауры в Чили, бывает много дней, например, со снежным покровом (фото: ESO / S. Guisard)

Астрономические обсерватории, которые в настоящее время находятся в Чили

обсерваторий или их местонахождение обычно выводится из горных вершин, на которых или в окрестностях которых они возникли.Следовательно, в названиях часто используется Серро или гора. Обычно строительство телескопа предполагает выравнивание горной вершины, на которой будет размещен телескоп.

  • Ла Силья - обсерватория ESO, работает с конца 1960-х годов, местонахождение 10 инструментов, в том числе два класса 3,6 м (ESO и NTT),
  • Обсерватория Серро Параналь - обсерватория ESO, имеется четыре телескопа VLT с зеркала 8,2 м, а также VISTA, VLTST и несколько инструментов меньшего размера,
  • Cerro Amazones - расположение 39-метрового диаметра телескопа ESO ELT (Extremely Large Telescope),
  • Las Campanas - несколько телескопов, в том числе два класса 6 , 5 м (Магеллан Бааде и Клэй), здесь находится телескоп UW, и строится GMT (Giant Magellan Telescope), состоящий из 7 зеркал 8,4 м,
  • Cerro Tololo - несколько телескопов, в том числе два 4 м класса (SOAR и Бланко),
  • Cerro Pachon — филиал этой обсерватории, расположенный недалеко от Cerro Tololo, здесь находится обсерватория Vera C.Рубин с 8,4 м телескопом, также работают телескопы SOAR и южный Джемини,
  • Чайнантор - плато в пустыне Атакама на высоте более 5 км, место расположения многих радиотелескопов, в том числе APEX и сети из нескольких десятков подобных инструменты под названием ALMA.

Телескопы в космосе? Что мы приобретаем, с чем нам еще предстоит столкнуться?

Мы уже знаем, почему Чили имеет такую ​​репутацию среди астрономов, поэтому давайте отправимся в космос и проверим, какое место заслуживает названия космического Чили.


Телескопические конструкции на Земле могут быть более сложными, тяжелыми. В целом у инженеров здесь меньше ограничений, чем в случае с космическими телескопами (Фото: ESO/G. Hüdepohl)

В космосе не существует основных проблем, связанных с неблагоприятной погодой и атмосферной турбулентностью. Однако есть еще Солнце, которое может мешать наблюдениям, Земля и Луна, которые в случае нахождения телескопа на орбите вблизи нашей планеты могут регулярно загораживать поле зрения и другими способами мешать наблюдениям, что вынуждается специальными структуры.

Конечно, это проблемы гораздо меньшего калибра, чем непогода, но лучше всего выбрать место, где их воздействие будет минимальным, при сохранении удобства связи с Землей. Ведь обсерватория могла находиться далеко-далеко за пределами Солнечной системы. Однако, кроме как добраться туда с помощью телескопа, управлять такой космической обсерваторией было бы почти абсурдно.

Природа, т.е. точки Лагранжа, помогает нам в выборе оптимального места в космосе

При выборе удобного места для наблюдения в открытом космосе природа приходит нам на помощь и решает ограниченную задачу трех тел, среди которых есть Земля , Солнце, т. е. две большие массы, и наша космическая обсерватория, т. е. малая масса.

В этом растворе можно выделить так называемые точки Лагранжа (по имени математика, вычислившего их положение еще в 18 веке). Их положение по отношению к Земле и Солнцу показано на рисунке ниже. Объект, помещенный в точки Лагранжа, имеет тенденцию оставаться там, и если данная точка неустойчива, это положение может быть сохранено с минимальным расходом топлива или соответствующей траекторией вокруг этой точки.


Положение всех точек Лагранжа относительно Земли и Солнца.Шкала расстояний здесь преувеличена, на практике точки L1 и L2 находятся очень близко к Земле по сравнению с расстоянием точек L4 и L5, находящихся в вершине равностороннего треугольника со стороной, равной расстоянию Земля - ​​Солнце. , что в 100 раз больше, чем расстояние Земля - ​​L2

Среди этих точек особый интерес для астрономов представляют точки L1 и L2. Они не так стабильны, как точки L4 и L5, но имеют преимущества, делающие их более привлекательными для наблюдения. Точка L1 между Землей и Солнцем — хорошее место для размещения обсерватории для наблюдения за Солнцем в качестве цели.Это означает устойчивое положение по отношению к нашей звезде, но в то же время достаточно далеко от нее, на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. Не каждый проект находится в благоприятном месте, о чем свидетельствуют миссии Parker Solar Probe и Solar Orbiter.

Что такое точка L2?

Точка L2 - самое интересное место для космических обсерваторий. Почему?

Точка L2 находится в 1,5 миллионах километров от Земли, также на линии Земли и Солнца, но в направлении, противоположном L1. Имеет следующие преимущества:

  • находится относительно недалеко от Земли, но уже за орбитой Луны, обеспечивает удобную связь, а возможно и возможность обслуживания телескопов в будущем,
  • спутник, расположенный вблизи этой точки имеет за собой и Землю, и Солнце, возможно, сосредоточить внимание на наблюдениях невозмущенного глубокого космоса,
  • спутник, расположенный вблизи этой точки, можно удобно изолировать от влияния солнечной радиации, при этом используя солнечную энергию для питания аппаратуры наблюдения,
  • необходимы минимальные энергозатраты для поддержания одинакового расположения объектов в окрестности точки L2 по отношению к Земле и Солнцу в течение всего года (хотя теоретически находясь в точке L2, спутник должен вращаться вокруг Солнца медленнее, чем Земля , влияние гравитации нашей планеты устраняет эту проблему и делает движение спутника практически синхронизированным с движением Земли вокруг Солнца).

Приведенный перечень достоинств делает точку L2 исключительно привлекательным местом для космических обсерваторий и оправдывает название ее окрестностей таким космическим Чили. Там и раньше размещались телескопы, и теперь там будет располагаться большинство новых космических обсерваторий. Самый новый житель вблизи L2 — телескоп Уэбба.

Окрестности Лагранжа L2 лучшие для космического Чили. Именно здесь в ближайшее время планируется разместить большинство новых космических телескопов.

Стоит отметить, что точки Лагранжа также можно выделить в любой системе двух тел, например в случае Земли и Земли. Луна.Вокруг точки L2 такой системы с 2018 года движется китайский спутник-передатчик Qeqiao, который обеспечивает связь с Землей марсохода Yutu-2 на невидимой с Земли стороне Луны.

Однако с точки зрения космических обсерваторий наиболее важной системой является Земля, Солнце и спутник, поэтому, когда мы обычно говорим о точках Лагранжа, мы имеем в виду те, которые встречаются в решении такой системы.

Как там поместятся все эти обсерватории?

Последний вопрос, на который стоит ответить, заключается в том, как все эти космические обсерватории могут вписаться в эту точку? На практике целью является не сама точка L2, а ее окрестности.Из-за упомянутой выше неустойчивости еще выгоднее разместить такой космический телескоп на орбите (на практике это псевдоорбита) вокруг этой точки. Эта орбита показана на анимации ниже, на которой Уэбб обращается вокруг Земли одновременно с Солнцем, вращаясь вокруг точки L2 в течение примерно полугода.

Это может быть так называемая орбита Лиссажу, которая при благоприятных обстоятельствах обеспечит устойчивое (близкое к точке L2) положение без применения дополнительных поправок.Это может быть и так называемая гало-орбита (вариант орбиты Лиссажу), которая требует использования корректирующих двигателей, но при этом использует минимальные топливные ресурсы. Как вы, возможно, слышали, у Webb есть запас топлива на 20 лет на гало-орбите вокруг точки L2, и все же это не космический заправщик.

Так как орбиты вокруг точки L2 могут незначительно отличаться, то теперь в них можно вводить отдельные спутники, чтобы они не представляли угрозы друг для друга. И вся проблема решена.


Телескоп ESA Planck для наблюдения анизотропии микроволнового фонового излучения работал на орбите Лиссажу вокруг точки L2 в 2009-2013 гг. Затем его перевели на другую орбиту, где он не представляет угрозы для текущих миссий

Когда спутник заканчивает свою работу вблизи точки L2, его можно перевести на другую орбиту вокруг Солнца, как космическое кладбище спутников , где он долгое время будет оставаться без топлива и энергии, угрожая другим наблюдательным миссиям.

Астрономические обсерватории, настоящие и будущие, расположенные вблизи L2

В прошлом вблизи L2 работали телескопы WMAP и Planck, которые произвели революцию в нашем понимании первых стадий расширения Вселенной. До 2013 года там же работал крупнейший космический телескоп Гершель, опередивший телескоп Уэбба. Также предназначен для наблюдения в инфракрасном диапазоне. В настоящее время на этом месте находятся обсерватория «Гайя», «Спектр-РГ», а недавно и «Уэбб».В дальнейшем планируется разместить такие телескопы, как:

  • Евклид для инфракрасного наблюдения, диаметр 1,2 м
  • НГР (Нэнси Грейс Роман), для наблюдения в видимом свете и ближнем инфракрасном диапазоне, диаметр 2,4 м
  • Платон, а набор из 26 телескопов диаметром 0,12 м для поиска и определения характеристик внесолнечных планет
  • Ариэль, размером около 1 м, для наблюдения за атмосферами внесолнечных планет

А радиотелескопы или неоптические телескопы попадают в космос?

Ответ на поставленный выше вопрос – да, потому что космическое пространство – единственное место, откуда можно наблюдать Вселенную в высоких энергиях.Даже в случае обсерваторий этого типа речь идет о телескопах, хотя и совершенно иной конструкции, чем оптические. Например, рентгеновские телескопы должны иметь определенную форму поверхности фокусировки излучения до того, как оно попадет на детектор.

Это связано с тем, что рентгеновские лучи очень энергичны, они проникают в большинство объектов и обычного зеркала недостаточно для их фокусировки. Это должна быть поверхность, на которую излучение падает под очень большим углом, почти скользя по ней.Поэтому такой телескоп, как «Чандра», находящийся на высокоэллиптической орбите вокруг Земли, выглядит как очень длинный цилиндр.


Рентгеновский телескоп «Чандра» (Фото: NASA/CXC & J. Vaughan)

До сих пор почти все рентгеновские и гамма-телескопы (еще более энергетические) размещались на орбитах вокруг Земли или вокруг солнца, но не на L2. Первым таким телескопом в точке Лагранжа L2 станет российско-германская обсерватория «Спектр-РГ», запущенная в космос в 2019 году.

С радиотелескопами дело обстоит сложнее. Атмосфера гораздо более снисходительна к радионаблюдению, а радиотелескопы представляют собой гораздо более крупные конструкции, чем другие телескопы, из-за очень длинных волн, которые необходимо регистрировать. Тем не менее, космос тоже удобное место, потому что там мы отделяемся от радиопомех с Земли. Однако размещение таких обсерваторий в точке L2 менее выгодно.

Куда более интересная локация - невидимая с Земли сторона Луны, куда не доходят возмущения.Радиотелескопы в космосе также могут иметь смысл как часть сети таких устройств, которые благодаря очень большой базовой интерферометрии (расстоянию между последовательными радиотелескопами) способны достигать гораздо большего разрешения, чем любая подобная структура на Земле.

.90 000 Космический телескоп Джеймса Уэбба. Золотое оригами может найти жизнь во вселенной Премиум

Золотое оригами за 10 миллиардов долларов. Уэбб может найти жизнь во Вселенной

Фото: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

Это может быть либо великая научная революция, либо ужасно дорогая катастрофа. Самый большой космический телескоп в истории отправляется в путешествие. Он настолько чувствителен, что может заглянуть в начало Вселенной. Он должен открыть нам глаза на космос, но сначала он должен выжить.

Нестору Эспинозе предстоит очень трудный отпуск. «Это будет самый нервный период за всю мою профессиональную жизнь», — говорит нам астроном. - Когда мы отправляем миссии на Марс, процесс посадки называют семиминутным ужасом. У нас будет почти 30 дней страха.

Трудно задержать дыхание на четыре недели, но тысячи астрономов по всему миру будут близки к этому. Наверное, нет на Земле исследователя космоса, который не испытывал бы глубокого беспокойства 25 декабря и в течение следующих нескольких недель.Ведь это судьба самого важного астрономического эксперимента последних 30 лет стоимостью всего 10 миллиардов долларов.

Космический телескоп Джеймса Уэбба станет объектом праздничного страха. Огромная ультрасовременная обсерватория, способная перевернуть с ног на голову все, что мы знаем о Вселенной и нашем месте в ней. Инструмент, разрабатываемый 30 лет, долго ждал своего дебюта и в последний момент едва не пал жертвой событий 60-летней давности.

Космический телескоп Джеймса Уэбба должен покинуть Землю 25 декабря Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

***

На первый взгляд, Уэбб выглядит как экспонат галереи современного искусства, а не научный прибор.Для неспециалиста это совсем не похоже на телескоп. Его форма скорее ассоциируется с золотым цветком-оригами или спутниковой тарелкой на крыше крайне эксцентричного и гламурного миллиардера.

Неограниченное чтение

Доступ к этой статье и другому специальному контенту. Бесплатно

Войдите и узнайте больше или зарегистрируйтесь

.

Опубликованы самые подробные фотографии поверхности Солнца | Урания

Ученые предсказывают, что новый солнечный телескоп Даниэля К. Иноуэ - новый солнечный телескоп - сыграет важную роль в будущих исследованиях солнечной и космической погоды. Он только что сделал первые очень подробные фотографии нашей звезды.

Вчера были опубликованы первые изображения, сделанные с помощью четырехметрового солнечного телескопа Daniel K. Inouye Solar Telescope, принадлежащего Национальному научному фонду США.Изображения показали беспрецедентные детали поверхности Солнца; они также демонстрируют работу инструментов мирового класса для прогнозирования космической погоды. Это огромный шаг вперед в понимании Солнца и его влияния на нашу планету.

Сильно влияя на Землю, солнечная активность, также известная как космическая погода, может серьезно нарушить работу искусственных спутников или энергосистем. Магнитные извержения на Солнце также могут повлиять на безопасность космических полетов и обычных самолетов.Они даже могут временно отключить важные системы, такие как GPS.

Первые снимки с солнечного телескопа Inouye показывают максимально возможное приближение к поверхности Солнца на сегодняшний день, предоставив ученым отличный материал для его дальнейшего изучения. Среди прочего есть узоры, созданные потоком турбулентной, как бы «кипящей» плазмы, охватившей все солнце. Присутствующие также клеточные структуры - каждая размером с Техас - свидетельствуют о внезапных движениях, передающих тепло от недр Солнца к его поверхности.Эта горячая солнечная плазма поднимается в ярких центрах ячеек, остывает, а затем опускается под поверхность звезды по темным полосам в процессе, известном как конвекция.

Солнечный телескоп Inouye сможет составить карту магнитных полей в солнечной короне, где происходят извержения, которые могут повлиять на жизнь на Земле. Этот телескоп позволит нам лучше понять, что влияет на космическую погоду, и в конечном итоге поможет лучше предсказывать солнечные бури , отмечает Франс Кордова, директор NSF.

Солнце — ближайшая к нам звезда — гигантский ядерный реактор, который сжигает около пяти миллионов тонн водородного топлива в секунду. Он делал это около пяти миллиардов лет и будет продолжать делать это в течение следующих 4,5 миллиардов лет своей жизни. Вся эта энергия излучается в космос во всех направлениях, и та малая ее часть, которая попадает на Землю, позволяет, помимо всего прочего, жить на ней. Еще в 1950-х годах ученые обнаружили, что солнечный ветер дует от Солнца до самых краев Солнечной системы.Но и сегодня, в 21 веке, мы до сих пор не понимаем многих важнейших процессов в центре Солнца и в его атмосфере.

На Земле мы можем очень точно предсказать, будет ли дождь в любой точке мира. Но мы не можем предсказывать космическую погоду таким же образом. По словам ученых, нам необходимо понять физические процессы, лежащие в основе космической погоды, а для этого нам нужно лучше понять Солнце, что и должен обеспечить солнечный телескоп Inouye.

Магнитные поля Солнца постоянно скручиваются и запутываются в результате движений солнечной плазмы. Скрученные магнитные поля могут привести к солнечным бурям, которые, в свою очередь, могут повлиять на наш современный образ жизни, зависящий от технологий. Во время урагана «Ирма» в 2017 году метеорологическое агентство США NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований) сообщило для сравнения, что это одно погодное явление значительно снизило качество радиосвязи, используемой спасателями, и всей воздушной и морской связи в течение первых восьми часов дня. от воздействия урагана.Солнечные бури могут быть гораздо опаснее.

Однако новый телескоп Inouye может измерять и характеризовать магнитные поля Солнца более подробно, чем когда-либо прежде, а также точно определять причины потенциально опасной солнечной активности.

Речь идет о магнитном поле , говорит Томас Риммеле, директор солнечного телескопа Иноуэ. Чтобы открыть величайшие тайны Солнца, мы должны не только ясно увидеть эти крошечные структуры с расстояния 93 миллиона миль, но и очень точно измерить силу магнитного поля в них и его направление вблизи поверхности Солнца, и отследить поля, простирающиеся до самой внешней атмосферы Солнца - его короны.

На фото: Inouye Solar Telescope — четырехметровый солнечный телескоп, расположенный в Мауи, Гавайи, на вершине Халеакали , здесь его можно увидеть на фоне ясного неба, высоко над облаками. Источник: НСО/НСФ/АУРА

Z Понимание причин потенциальных бедствий позволит правительствам и коммунальным службам лучше подготовиться к неизбежным будущим погодным явлениям в космосе.Ожидается, что уведомления о возможных последствиях солнечной активности можно будет отправлять раньше — до 48 часов раньше, чем сегодня. Это даст больше времени для обеспечения безопасности электросетей и критически важной инфраструктуры, а также для перехода спутников в аварийный режим.

Телескоп с полным названием Inouye Solar Telescope расположен на вершине Халеакала на Гавайях, что обеспечивает ему отличные наблюдательные и погодные условия. У него зеркало четырехметрового диаметра — самое большое в мире для солнечного телескопа.

При наблюдении за Солнцем с помощью этого прибора выделяется огромное количество тепла, которое необходимо удерживать или отводить от устройства. Специальная система охлаждения обеспечивает тепловую защиту телескопа и его оптики. Несколько километров трубопровода распределяют теплоноситель по обсерватории. Купол, окружающий телескоп, покрыт тонкими охлаждающими пластинами, которые стабилизируют температуру вокруг телескопа; они поддерживаются жалюзи, установленными внутри купола, обеспечивая тень и правильную циркуляцию воздуха.

Телескоп

также использует современную адаптивную оптику для компенсации размытия, вызванного атмосферой. Конструкция оптики (положение зеркала «вне оси») уменьшает яркий рассеянный свет для получения более качественного изображения и дополняется современной системой точной фокусировки телескопа и устранения искажений, вызванных атмосферой. В настоящее время это самый передовой инструмент для исследования Солнца.

Это прекрасное время для исследователей Солнца , — заключает Валентин Пилле, директор Солнечной обсерватории NSF. Телескоп Inouye позволит нам дистанционно наблюдать и изучать внешние слои Солнца и происходящие в них процессы, связанные с магнетизмом. Эти процессы, в свою очередь, со временем перемещаются в остальную часть Солнечной системы, где космические зонды Parker Solar Probe и Solar Orbiter успешно измеряют их последующие последствия. Все это позволяет ученым использовать действительно целостный подход, чтобы лучше понять, как звезды и их планеты магнитно связаны друг с другом.

Подробнее:


Источник: Национальный научный фонд

.

Подготовила: Эльжбета Кулиговска

На фото выше: Новые изображения Солнца, полученные солнечным телескопом Inouye.Источник: НСО/НСФ/АУРА.

.

Типы телескопов - Информация о космосе

Телескоп - это устройство, используемое для наблюдения за удаленными объектами. Его функционирование основано на двух основных элементах, в зависимости от его типа. В случае линзовидных телескопов это линза и окуляр, а в случае телескопов-рефлекторов — окуляр и зеркало. Два упомянутых типа являются наиболее популярными типами телескопов, кроме них существуют и устройства, работающие в смешанном механизме.

Лентикулярные зрительные трубы, кроме объектива и окуляра, имеют также тубус.Самые известные устройства этого типа — телескоп Галилео и телескоп Кеплера. В первом типе используется рассеивающий окуляр с отрицательным фокусным расстоянием, а во втором — собирающий окуляр с положительным фокусным расстоянием. Таким образом, галилеев телескоп дает прямое изображение, а кеплеровское — перевернутое. В этих устройствах, также известных как рефракторы, используется линза, которая изменяет направление проходящего через нее света, фокусируя его в одной точке, отсюда и название «костер». Современные линзы покрыты слоями покрытий, которые уменьшают блики и улучшают качество изображения.По этой причине, а также из-за своей простой конструкции, долговечности и простоты использования двояковыпуклые телескопы являются наиболее популярными устройствами этого типа, используемыми как любителями, так и учеными. Они идеально подходят для наблюдения за Луной, планетами и двойными звездами, а также для наземных наблюдений.

Зеркальный телескоп или рефлектор — это тип оптического устройства, в котором для фокусировки света используются зеркала вместо линз. Их оптическая эффективность ниже, чем у рефракторов, обычно они дают меньший контраст из-за затемнения центра вторичным зеркалом.Среди наиболее популярных типов телескопов-рефлекторов, например, телескоп Ньютона, состоящий из основного параболоида и малого зеркала, которое как плоский элемент направляет изображение в окуляр, расположенный сбоку трубы. Он лучше всего подходит для наблюдения за более темными объектами, такими как галактики, скопления, туманности.

Телескоп в смешанной системе, иначе известный как зеркально-линзовый катадрип. Он построен таким образом, что перед основным зеркалом размещается дополнительная линза, которая также является корректором.Фокус можно ввести разными способами, прямо на главное зеркало в системе Кассегрена, боком на высоту вторичного зеркала, если оно построено в системе Ньютона или боком на высоту оси вращения, тогда имеем дело по системе Куде.

.

Вселенная в эпоху космического телескопа

Вселенная в эпоху космического телескопа

Вселенная в эпоху космического телескопа

Анджей Вощик
Астрономический центр Университета Николая Коперника в Торуни
Эта лекция будет о современной астрономии, астрономия в эпоху космического телескопа Хаббл. Десяток или около того лет назад астрономы очень хотели иметь телескоп, который мог бы они были бы ограничены только явлением дифракции, а не как это бывает на поверхности Земли, качество погоды в месте расположения телескопа и атмосферное мерцание.Сейчас их строят на поверхности Земли больше и лучше телескопы, которые они дают нам "дешевле" изображения тела и небесных явлений и помогают понять их природу. Некоторые из новых методов исследования современной астрономии хорошо отобраны. объекты Вселенной будут предметом этой лекции.

Окружающая нас Вселенная — это замечательная физическая лаборатория. Мы находим в нем «на халяву» экстремальные физические условия: самые маленькие и максимально возможные расстояния, наименьшая и наибольшая плотности, экстремальные температуры и прерывистые состояния вещества.В космических плотностях вещество находится в пределах 10 90 020 -23 90 021 - 10 90 020 18 90 021 кг/м 3 , температуры от 2,7 до 10 9 и даже 10 11 К, магнитная индукция равна 10 11 Тл (в магнетарах), а поле гравитационное может значение 10 12 м/с 2 . Лучшее на Земле значение вакуума 10 90 020 -10 90 021 кг/м 90 020 3 90 021, поле магнитное достигает всего 6 (а мгновенных 200) Тл. Астрономы - физики, которые изучают материю в этих экстремальных условиях: проверить действие законов физики, открытых в земных лабораториях, в космических условиях, помочь открыть новые законы и новые физические и химические состояния материи.Кстати, Астрономы — это исследователи, которые понимают и сближают нас всех естественная среда обитания человека, имя которому Вселенная. Направляя телескоп на разные объекты, он может исследовать различные состояния материи и достигать ко все большему и большему количеству предметов, они тянутся к все более и более раннему эпохи жизни нашей Вселенной.

Вселенная наполнена очень разными объектами природа. Механизмы излучения разные и разной длины волны электромагнитного излучения, различные предметы раскрывают перед нами ваше существование и ваш «характер».Итак, у нас есть высокоэнергетический источник гамма-лучи, рентгеновские источники, активные галактики и звезды, излучающие в основном в ультрафиолете, мир звезд и галактик, которые мы можем распознать с помощью нашего зрения в видимом свете, объекты инфракрасный, микроволновый и радио. В этих различных спектральных областях мы должны использовать разные инструменты для сбора этого излучения и различные приемники, записывающие их. Для использования нашего сегодняшнего встречи ограничиваются только видимым диапазоном излучения, излучения подчиняется законам Кирхгофа, Планка (и их производным), Больцмана и Sahy и где все, что мы видим, зависит от температуры.Я буду пытается приблизить вас к некоторым условиям, с которыми мы имеем дело в астрономических наблюдениях, и покажет изображения некоторых объектов наш космический район.

Прошло время, когда мы представляли себе астрономов старше, уважаемые господа проникшие окуляром от длинного телескопа вглубь космоса и сделали свои открытия. Сегодня астроном все чаще и чаще Он "отодвинут" от телескопа - управляет телескопом и наблюдает за ним. от этого инструмента с помощью компьютеров.Иногда место работа астронома находится где-то на нижних этажах здания телескопа, иногда, как в случае с польским телескопом в Чили, в отдельном здании рядом с павильоном с телескопом, а иногда и за тысячи километров от телескопа (фото 1).

Фото. 1. Астрономы «наблюдают» в телескоп №2 команды VLT в обсерватории
ESO на горе Параналь в Чили

Почему это происходит? Почему астрономы удалены от ваши телескопы? Это проявление заботы о максимально возможном качестве вели наблюдения, а точнее убирать приходящее излучение с пути к нам со звезд и из окрестностей прибора, принимающего это излучение и создает образ небесного тела, все возмущения, которые могли бы исказить фронт волны достигает фокуса телескопа.Но есть человек источник тепла, который заставляет воздух турбулентно двигаться вокруг вас и инструмент. Более того, он может выполнять какие-то невыгодные качества изображение, движения или деятельность!

Сегодняшние астрономы уже не довольствуются прекрасным Космический телескоп Хаббл. Это правда, что этот телескоп откроет новый эпох в астрономии и будет продолжать доставлять и будет продолжать быть в течение многих лет он дает нам прекрасные изображения самых далеких объектов во Вселенной. Но астрономы хотят идти дальше и видеть все точнее и точнее. понимает процессы, происходящие в бескрайних глубинах космоса.Я хочу знать небесные тела во всех их «цветах»: от высокоэнергетических лучей гамма, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасный, микроволновый и радио. Вот и присылают разные "телескопы" и приемники высоко над поверхностью и атмосферой Земли и даже до далекие планеты нашей Солнечной системы. Достаточно упомянуть корабли космический "Вояджер", работающий рядом с Юпитером станцию ​​"Галилео" или просто несколько недель назад на орбиту вывели спутник наблюдения Рентгеновская Вселенная - Chandr.Создано настоящим телескопом изображение небесного тела подвергается такому же анализу, как и полученное физиком в лаборатории источник излучения: он четко измерен, поступает в спектрограф для спектрального анализа и испытаний на помощью поляриметра.

Крупнейший оптический телескоп в мире, строящийся в настоящее время. это Очень Большой Телескоп (VLT - Very Large Telescope) в игре Paranal на севере Чили (фото 2). В условиях сухой пустыни Атакама, на возвышенностях 2400 м над уровнем моря, в месте с чрезвычайно стабильной атмосферой и отличной видимостью, великолепная обсерватория 21-го века строится на вершине игры.Европейская южная обсерватория (ESO) Он размещает там 4 телескопа диаметром более 8 метров, которые будут работать вместе. К настоящему времени (сентябрь 1999 г.) два из четырех запланированных уже запущены восьмиметровых гигантов, и весь набор будет готов к астрономическим обслуживание в конце 2000 года. Вместе эти телескопы соберут столько света, сколько сколько бы собрал один телескоп с диаметром зеркала 16 метров? Четыре главные телескопы должны сопровождаться сначала тремя, а затем восемью инструменты диаметром около 2 м скользят по рельсам.И вместе будет сформировал интерферометр VLTI, который будет давать изображения небесных тел с разрешающей способностью телескопа диаметром 108 метров!

Фото. 2. Обсерватория VLT на игре Параналь в Чили

В той же пустыне Атакама, на высоте около 5000 м. м над уровнем моря в Чайнанторе, в ближайшие годы будет построено большая международная радиоастрономическая обсерватория ALMA, состоящая из 64 радиоантенны диаметром 12 м, расположенные на расстоянии ок.10 квадратных километров (фото 3). На коротких радиоволнах (в микроволновом поле) этот телескоп будет наблюдать за самыми отдаленными областями Вселенной, формируя новые звезды и планеты, квазары, черные дыры и другие космические явления. И даже сможет обнаруживать возможные следы органической жизни. во внеземном пространстве.

Фото. 3. Художественное видение будущей радиоастрономической обсерватории ALMA (Большой миллиметровый массив Atacama)

Почему астрономы строят большие телескопы? Это случай с две основные причины.Во-первых, мы хотим собрать как можно больше света. (или общее излучение) от очень слабых объектов, т.е. объектов находится в дальних уголках космоса. Количество собранной энергии равно прямо пропорциональна собирающей площади телескопа, или квадрату диаметр его зеркала D 2 . Во-вторых, мы хотим, чтобы эти объекты "видит" лучше, то есть с максимально возможным разрешением во всем спектральном диапазоне, то есть для создания изображения в фокусе телескопа быть максимально «острым». И разрешающая способность лучше, т.е. имеет меньшее значение, чем больше диаметр D , потому что дифракция, это физический эффект, ограничивающий размер изображения в фокусе телескопа, пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна диаметру зеркала телескопа.

Два новых метода используются в современных телескопах формирование образа. Первый — удержание в реальном времени. наблюдение за формой главного зеркала телескопа таким образом, чтобы оно образовалось изображение звезды было как можно меньше. Т-методы мы называем «активной оптикой». Вышеупомянутые телескопы-омиметры Зеркала VLT имеют толщину всего 17 см и опираются на сотни подвижных, брекеты с компьютерным управлением (фото 4). После компьютерного анализа качества изображение, кронштейны регулируют форму зеркала так, чтобы изображение звезды создаваемый в фокусе должен быть минимальным до наименьшей области изображения собрать как можно больше света.

Фото. 4. Схема системы активной оптики телескопа VLT

Медикаментозный метод называется. метод адаптивной оптики, состоящий из об устранении возмущения фронта волны, достигающей телескопа. В этом методе одно из зеркал телескопа куде деформируется при изменении si, возмущаемый в основном земной атмосферой, фронт приходящей световой волны нам от наблюдаемого объекта. Адаптивное зеркало «выпрямляет» фронт волны, поэтому при фокусировке в фокусе получается изображение гораздо лучшего качества (Фото5). Оба описанных здесь метода позволили, среди прочего, стало открытием отдельных звезд в центральных плотных областях звездных скоплений с помощью наземных телескопов.

Фото. 5. Принцип работы адаптивной оптической системы. После с левой стороны фронт световой волны и образец изображения в обычный телескоп, справа — то же изображение, исправленное с помощью адаптивной оптики

Мы прекрасно знаем из повседневной жизни, что трудно видеть ночь что-нибудь за окном, когда в комнате горит весь свет.С тем же Астрономы, пытающиеся наблюдать за небом, твердо сталкиваются с проблемой в городских районах мира, например в Европе. Рядом с городскими районами огни делают практически невозможным увидеть слабые, далекие звезды и галактики. То же самое происходит и в области радио: там, где космос насыщается излучением радиовещательных станций, релейные станции, мобильные телефоны, микроволновые печи и т. д. трудно «услышать» сладкие сигналы, излучаемые небесными телами.В небе нет такого сильного радио, как наш телефон. сотовый телефон находится на Луне! Поэтому астрономы строят свои обсерватории в безлюдных местах, в пустынях и на вершинах гор, где мало пасмурно и где атмосфера спокойная.

Один из самых известных наблюдателей находится на вулканическом на вершине Мауна-Кеа на Гавайях, на высоте 4500 метров. Человеческое тело требует некоторой адаптации, чтобы эффективно функционировать в таких условиях, с пониженным содержанием кислорода в воздухе.Вы можете процитировать настоящие здесь событие, похожее на анекдот. Просто некий астроном, он делает наблюдения с помощью франко-канадско-гавайского телескопа, одного из первых включая обсерваторию. Всю ночь напролет сильно озабоченный тем, какое счастье встретил его, усердно фотографируя спектр далеких галактик. Когда после наблюдений он пошел в фотографическую фотолабораторию, чтобы проявить клише, чтобы быть уверенным, что он засветится весь мир - он боялся ошибиться или проявить фотографии в темноте, и вызвать их в великолепии всех огней! Конечно, результат был обречен...

В последние годы появляется все больше и больше больших омиметрических телескопов. Недавно на Мауна-Кеа установили два телескопа с мозаичными зеркалами диаметром 10 м (телескопы Keck I и Keck II), а в этом году запущен рядом с японским Телескоп National Subaru с монолитным зеркалом диаметром 8,3 м (фото 6). Эти 3 телескопа скоро составят один большой оптический интерферометр. В июне 1999 года начал работу еще один 8-метровый телескоп в Аризоне, и его близнец (отсюда и название группы: Gemini) скоро будет на юге в Аргентине.

Фото. 6. Обзор обсерватории на Мауна-Кеа. После нее в центре изображения серое здание японского телескопа Subaru, слева от два купола двойных телескопов Кека

Как мы уже говорили, в пустынях не строят зданий. только оптические приборы, но и радиотелескопы. В этом случае нам нужно места без помех, создаваемые различными радиопередатчиками и телевидение, передатчики мобильной связи и другие источники радиоволн.Радиотелескопы, расположенные в разных местах и ​​даже на разных континентах, Они объединены в один большой виртуальный прибор, интерферометр например система VLBI (интерферометрия с очень длинной базой) или VLA (Very Large Array, фото. 7). Это когда получаются изображения радиордии, раскрывающие детали около одной тысячной секунды дуги. В 1998 году введен на орбиту вокруг Земли космический радиотелескоп диаметром 8 м, который в сумме с сорока наземными радиотелескопами он создает виртуальный супертелескоп - гигантский интерферометр с базой, в три раза превышающей диаметр Земли.

Фото. 7. Радиоастрономическая обсерватория VLA в Новом штате Мексика (США).

Один из важнейших аргументов в пользу создания телескопа пространства были ограничены разрешающей способностью наземных телескопов, в результате неблагоприятного влияния толстого и турбулентного слоя атмосферы на проходящее через него излучение. Конечно, с одной стороны, через атмосферу передаются не все длины волн, а с другой, те, которые проходят, подвергаются переменным преломлениям, вызывающим мерцание звезды.Именно мерцания ответственны за то, что у земных обсерватории даже в самых благоприятных погодных условиях, наблюдаемые изображения звезд имеют диаметр порядка 1 угловой секунды. это много хуже, чем позволяют размеры и качество оптических систем наземных телескопов. Разрешение изображений, созданных с помощью Elevated атмосфера телескопа зависит только от параметров зеркала и ограничена только дифракция. Для космического телескопа Хаббл, крупногабаритный его звездное изображение имеет размер порядка 0,1 угловой секунды.Десять раз уменьшение размеров изображений звезд в фокусе телескопа означает, что интенсивность Земли, регистрируемой телескопом, увеличивается в сто раз. Благодаря этому мы можем регистрирует в 100 раз более слабые объекты, чем раньше. Так что мы можем добиться успеха в дальнем космосе в 10 раз дальше, чем с наземными телескопами - то есть как будто мы увеличиваем размер наблюдаемой Вселенной в десять раз.

В настоящее время, благодаря новым методам активной оптики, описанным выше и адаптивный, разрешающая способность телескопов значительно улучшена построены на поверхности Земли.Мы можем сделать это с новыми телескопами регулярно делает снимки с разрешением 0,2 угловых секунды. Японский телескоп на Мауна-Кеа, с адаптивной оптикой, практически достигает разрешения 0,06 угловых секунды, лучше, чем у космического телескопа Хаббл. Этому успеху способствует качество исполнения инструмента. современные системы активной и адаптивной оптики, а также хорошая погода преобладает большую часть года на Гавайях.

Стоит строить наземные телескопы, тем более что стоимость выполнить однократное наблюдение с помощью телескопа, расположенного на поверхности Земли менее чем в 500 раз ниже, чем стоимость наблюдения с помощью стационарного телескопа на орбите вокруг света.

Наше место во Вселенной, наше ближайшее космическое окружение, это наша галактика. Звезды, которые мы видим в небе оно похоже на солнце, в нашей галактике летают раскаленные газовые шары. Их наибольшая концентрация и наибольшая концентрация, даже колония, светлая и темная материя, газы и течения, это наш Млечный Путь. Мы, жители Земли, вместе с нашим солнцем находимся где-то в мире периферию этой великой структуры и наши галактики мы видим «изнутри» в виде Млечного Пути (фото8). К нашему ближайшему свет бежит более 4 лет, чтобы бежать по Пути Млечному требуется более 100 000 лет. Таких объектов миллиарды. Наш ближайший галактический сосед, туманность в созвездии Андромеды, это 3 миллиона световых лет от нас. Когда мы наблюдаем галактики 5 миллиардов лет от мира, вот что мы должны сделать с материей из прошлого столько лет, то есть с состоянием материи мироздания на момент рождения и наша Солнечная система. Можем ли мы не сказать, что мы взращиваем своеобразная археология? И наши великие телескопы достигают галактик из них свет проходит 12 - 13 миллиардов и даже больше лет! И мы, вероятно, еще не говорим о материи с первых мгновений нашего существования Вселенная.

Фото. 8. Широкоугольный снимок центральной части Пути. Млечный Путь. Красные области чаще всего представляют собой эмиссионные туманности, состоящие из газообразный водород, нагретый звездами близких мод. В синем Итак, газопылевые туманности, отражающие свет ярких звезд. На На фото вы можете увидеть эти темные участки, заполненные плотной пылью, и просторы местности гало, состоящее из звезд старше сияющих туманностей
Фото.9. Спиральная галактика NGC 1232. Наверное, так и выглядит наша галактика, вид из
внешний Это изображение было получено телескопом №1 команды ВЛТ
Обсерватория ESO на горе Параналь, 21 сентября 1998 г. Галактика это
удалены от нас примерно на 100 миллионов. лет в его размеры достигают 170 тыс. лет
w.Цветное фото получено составными снимками в цвете
ультрафиолетовый U (360 нм), синий B (420 нм) и красный R (600 нм)

Современные астрономы очень часто сосредотачиваются на объектах, которые которые рождаются, умирают или проходят другие интересные этапы его эволюция.Космический телескоп Хаббл предоставит нам множество снимков возникающие звезды. Обнаружены места, где они могут возникнуть в будущем звезды и, возможно, планетные системы. В самой Великой Мгавице Орион (М42), нам известно несколько десятков таких мест. Космический телескоп выполнит эти точные изображения многих объектов Хербига-Аро, которые являются молодыми звездами на самых ранних стадиях эволюции (фото 10). Наблюдаем явление дисков срастания и эякуляции ("detw" или "jetw") материи, товарищ звездообразование в пространственном масштабе, сравнимом с нашим Солнечная система.

Фото. 10. Объект Hh40, прототип звезды моды в окружении тонких, темный диск
материя и излучающие энергетические цели. Диск растягивается примерно 70
миллиардов километров слева направо от изображения и разбивает изображение туманности на
две части. Центральная звезда не видна, но ее свет
рассыпается по нижней и верхней поверхностям диска, образуя пар
красноватые туманности.Газообразный дет зеленоватый
Фото. 11. Туманность M16 в созвездии Ва, фотография 4-метровый англо-австралийский телескоп в Австралии

Туманность — чрезвычайно впечатляющее место рождения звезд М16 в созвездии Ва (фото 11). О красивых фото, полученных в телескоп космос, мы видим большие пылевые суперы, колонны, вырезанные ультрафиолетовым светом с излучением восходящего солнца.Спрячьте пылевые коконы в этой туманности места вновь родившихся звезд (фото 12).

Фото. 12. Центральный участок туманности М16, сфотографированный Космический телескоп Хаббл. При клике на фото оно открывается в увеличенном виде изображение

На фотографиях, полученных с помощью телескопа Хаббл, мы можем любоваться красивыми, очень подробная структура туманности Тарантул (NGC 2070) в Большом Магеллановом заливе (фото 13). Это самое большое облако, известное нам водородный и звездный питомник в местном скоплении галактик.Лей в нашей ближайшей спутниковой галактике БМО вдали всего 180 тысяч лет от нас, а большинство звезд взошло около 3 - 5 миллиардов лет назад (то есть после нашего Солнце с его системой планет). Туманность NGC 2070 светится от возбуждения его газы светятся от близлежащих горячих звезд в основном за счет механизмов флуоресценция. Пылевые туманности обычно возникают из-за дисперсии излучения ближайших звезд. Так, например, в нашей галактике пыли M45 в скоплении Плеяды в созвездии Тельца.

Фото. 13. Мгавица Тарантул в Большом Магеллановом заливе, д. а. изображение, полученное телескопом Хаббл. После нажатия на фото открывается увеличенное изображение

Японский телескоп Subaru на Мауна-Кеа многое сделает за последнее время привлекательные изображения Большой туманности Ориона в инфракрасном спектре (фото 14). В туманности преобладает вода с температурой 2000 К. В инфракрасном особый интерес представляет та часть туманности, которая определяется внесен в каталог как «район KL».Родители были найдены в его центре есть звезды, освещающие пыль своим (беззаботным) юношеским светом и близлежащие газы. Такие процессы занимают миллионы лет.

Рис. 14. Картины великой Мгавицы Орион, снятый в инфракрасном диапазоне японским телескопом Subaru (цвета "ложь"). Верхнюю часть левой фотографии занимает т.н. KL область, видимая увеличено на правом фото. После нажатия на фото открывается си увеличенное изображение
Фото.15. Великая Мгавица в Орионе, место все еще рожающих. си звезда, в
видимое излучение (мозаика, полученная из множества сделанных фотографий
космический телескоп Хаббл Роберт О'Делл)

Интересно также наблюдать за процессами, сопровождающими умирание звезд. Некоторые звезды (этот процесс зависит от массы звезды) на последних стадиях Эволюция взорвет и разбросает вашу материю в космическом пространстве (сверхновые звезды), другие сбрасывают только свои внешние слои.Эти последние наблюдения имеют форму планетарных туманностей. Пример да умирающей звезды — планетарная туманность «Кошачий глаз» (NGC 6543) в созвездии Дракон (фото 16). На фото, полученном с помощью космического телескопа Хаббл, видно сложная система газовых оболочек, выброшенных взорвавшейся звездой на скорости несколько тысяч километров в секунду! Выброшенное звездное вещество сталкивается с веществом, окружающим звезду, перозвездой и далее между звездами, вызывая фронты ударных волн. Всплески звезд могут быть множественны, и таким образом мы являемся свидетелями прекрасного зрелища.Но туманность, которую мы наблюдаем, рассеется очень быстро, всего за несколько тысяч лет.

Фото. 16. Туманность NGC 6543 в созвездии Дракона. Фото
был сделан телескопом Хаббл

Еще более бурные процессы сопровождают умирание массивных звезд в феномене сверхновой звезды: тогда вся звезда взрывается, и ее вещество в основном рассеивается в межзвездном пространстве, становясь строительные блоки новых поколений звезд (фото17). Некоторое количество такого вещества звезды могут сжиматься, образуя нейтронную звезду (пульсар, потому что ее о вращение будет направлено к нам) или опять же в зависимости от первичная масса, черные дыры.

Фото. 17. Остаток сверхновой 1987A. в Великом Магеллановом море. Гало, отвергнутое звездами, можно увидеть в увеличенном виде на фото справа, а его центральная часть в цикле изображений в нижнем углу. Изображения с телескопа Хаббл

Один из впечатляющих остатков взрыва сверхновой. в 1054 году находится известная туманность Краб в созвездии Тельца (фото18). В Внутри есть пульсар, который был первым обнаруженным пульсаром (v 1967). Это все увлекательные предметы, которые изучает современная астрономия. используя разные методы и разные "телескопы" во всех диапазонах спектр электромагнитного излучения. Еще более бурные процессы спутник умирания массивных звезд в явлении, называемом сверхновой: затем вся звезда взрывается и ее вещество в основном разлетается в космос межзвездные, становясь строительными блоками новых поколений звезд.Определенная часть вещество такой звезды может сжиматься, образуя нейтронную звезду (пульсар, когда его вращение обращено к нам) или, опять же в зависимости от исходной массы, черные дыры. Это все увлекательно предметы изучают современную астрономию во всех спектральных диапазонах спектр электромагнитного излучения.

Фото. 18. Крабовидная туманность, то есть остатки Взрыв сверхновой в 1054 году. Левое изображение было сделано в оптическом поле телескоп №2 группы VLT обсерватории ESO на игре Параналь в Чили.На правом снимке показаны Крабовидные туманности в рентгеновском излучении. они будут сняты орбитальным телескопом Чандра. Центральный пульсар окружен кольцами высокоэнергетические частицы. Размер кольца в 200 раз больше, чем наша Солнечная система

С вашими гигантскими телескопами современные астрономы делают все возможное они также уходят как можно дальше в космос. Мы наблюдаем далекий галактики, которые часто принимают весьма своеобразные, неправильные формы. Массивные черные дыры, вероятно, определят внешний вид многих галактик расположены в их ядрах.Вероятно, они являются приводными механизмами, которые нам пока неизвестны. высвобождение огромного количества энергии в квазарах или галактиках с помощью возбудителя сегодня большой интерес у астрономов к активным ядрам, так называемым АГН'в. Галактики очень любят фокусироваться в так называемых скопления галактик. На фотографиях во многих скоплениях мы видим двойные и кратные галактики, а во многих случаях мы имеем дело с явным гравитационным взаимодействием между соседними галактик друг с другом (фото 19). Часто бывает, что мы наблюдаем целые поля галактики, в которых все объекты появляются в сложных взаимодействиях свизкач (фото.20).

Фото. 19. Пример группы галактик, взаимодействующих с гравитацией между вами Фото с телескопа Субару, по клику на фото открывается си увеличенное изображение
Фото. 20. Он находится на расстоянии 8 миллиардов световых лет от нас. скопление галактик MS 1054-03, полученное телескопом Хаббл в 1999 году. Здесь 81 галактика, многие из которых находятся в фазе «столкновения».Несколько пар таких галактик можно увидеть на фотографиях ниже. После при нажатии на фото открывается увеличенное изображение

Желая войти как можно глубже в глубины Вселенной, телескоп космический Хаббл много дней «смотрит» на одном месте: попадет в Таким образом, образ так называемого Хаббл Deep Field (фото 21). Он сделает это в избранных места - одно в северном полушарии, а другое в южном полушарии. Сотни, даже тысячи его поля зрения, всего несколько минут в диаметре галактики, из которых возникли самые дальние в первые эпохи жизни Вселенной и находятся в 12-13 миллиардах мировых лет от нас.Мы со всех сторон окружены галактиками, мы смотрим на них из глубины одной из них, живя в маленькой планету благодаря преимуществам энергии ближайшей к нам звезды, Сока. Мы одни? Вы смотрите вместе с нами и пытаетесь понять? мир звезд и галактик вокруг нас другие разумные существа? На этот вопрос Сегодня у нас нет ответа.

Фото. 21. HDF-S, Deep South Hubble Field - по данным в самую глубокую часть Вселенной.Через 10 дней подряд Телескоп HST подписал наблюдения за галактиками на расстоянии 12-13 миллиардов лет ж.Если бы мы хотели сфотографировать все небо с такой "глубины" с космическим телескопом Хаббла потребуется 900 000. годы. После нажатия на фото открывается увеличенное изображение

Астрономы в ближайшем будущем Поляки смогут участвовать в этой ярости гонки с более широким фронтом. в раскрытии тайн бесконечного Космоса. Похоже, мы будем совладельцы гиганта SALT (Southern African Large Telescope), который будет построен в ЮАР, на плато Сазерленд рядом с другими телескопами местной обсерватории (фото22). Этот телескоп должен быть спектроскопическим телескопом транзитного типа (не его он будет следовать за звездами, но он будет следовать за объектами, шествующими перед ним) с 10-метровым мозаичным зеркалом сферической формы. Его основное оборудование инструментальными будут спектрографы разного разрешения. Оригинал этого телескопа HET уже работает в Северном полушарии в обсерватории Макдональдс в Техасе. SALT будет его близнецом, работающим в южном полушарии. Ожидается до 15% доли Польши в его строительстве и столько же участие в использовании его для научных исследований.

Фото. 22. Компьютерное изображение 10-метрового телескопа SALT, наложенное на фотографии Сандерлендской обсерватории в ЮАР

УРАНИЯ - ПРОГРЕСС АСТРОНОМИИ - публикуется два раза в месяц Polskie Астрономическое общество и Польское астрономическое общество - журнал, который знакомит польского читателя с проблемами, о которых было упомянуто выше: современные достижения астрономии, новейшие открытия и новейшее понимание мира звезд и галактик вокруг нас.Жарко Я рекомендую вам прочитать этот журнал.

Спасибо за ваши комментарии.

.90 000 российских телескопов в космосе. Современные наземные и космические телескопы. Пусконаладочные работы

Телескоп Джеймса Уэбба — это орбитальная инфракрасная обсерватория, которая заменит знаменитый космический телескоп Хаббла.

Это очень сложный механизм. Работа над ним ведется уже около 20 лет! Джеймс Уэбб будет иметь композитное зеркало диаметром 6,5 метра и будет стоить примерно 6,8 миллиарда долларов. Для сравнения, диаметр зеркала Хаббла составляет «всего» 2,4 метра.

Посмотрим?


1. Телескоп Джеймса Уэбба должен быть размещен на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. А в космосе холодно. Здесь показаны испытания, проведенные 30 марта 2012 года для проверки способности выдерживать низкие температуры космоса. (Фото: Крис Ганн | НАСА):



2. «Джеймс Уэбб» будет иметь составное зеркало диаметром 6,5 метра и собирающую площадь 25 м². Много или мало? (Фото: Крис Ганн):

3.Сравните с Хабблом. Зеркала «Хаббл» (слева) и «Уэбб» (справа) в одном масштабе:

4-я полноразмерная модель космического телескопа Джеймса Уэбба в Остине, штат Техас, 8 марта 2013 г. (Фото: Крис Ганн):

5. Проект телескопа представляет собой международное сотрудничество 17 стран под руководством НАСА при значительном вкладе Европейского и Канадского космических агентств. (Фото: Крис Ганн):

6. Изначально запуск планировался на 2007 год, затем его перенесли на 2014 и 2015 годы.Однако первый сегмент зеркала не был установлен на телескоп до конца 2015 года, а основное составное зеркало не было полностью собрано до февраля 2016 года. (фото Криса Ганна):

7. Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером зеркальной поверхности, собирающей свет от объектов. Ученые и инженеры определили, что главное зеркало должно иметь диаметр не менее 6,5 метров, чтобы иметь возможность измерять свет от самых далеких галактик.

Простое создание зеркала, похожего на зеркало Хаббла, но большего размера, было неприемлемо, поскольку его масса была бы слишком велика для запуска телескопа в космос. Группа ученых и инженеров должна была найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала Хаббла на единицу площади. (Фото: Крис Ганн):

8. У нас в стране все дороже первоначальных оценок. Таким образом, стоимость телескопа Джеймса Уэбба превысила предварительные расчеты как минимум в 4 раза.Планировалось, что телескоп будет стоить 1,6 млрд долларов и будет запущен в 2011 году, но по новым оценкам стоимость может составить 6,8 млрд долларов, а запуск ожидается не ранее 2018 года. (Фото: Крис Ганн):

9. Это спектрограф ближнего инфракрасного диапазона. Он проанализирует спектр источников, что позволит получить информацию как о физических свойствах тестируемых объектов (например, температуре и массе), так и об их химическом составе.(Фото: Крис Ганн):

Телескоп обнаружит относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что почти равно температуре поверхности Земли), расположенные дальше 12 а.е. е. от своих звезд и удаленных от Земли на расстояние до 15 световых лет. В зону детального наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звезд. Благодаря «Джеймсу Уэббу» ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии — возможностей телескопа будет достаточно для обнаружения не только самих экзопланет, но даже спутников и спектральных линий этих планет.

11. Инженеры проводят испытания в камере. Система подъема телескопа 9 сентября 2014 г. (Фото: Крис Ганн):

12. Осмотр зеркал, 29 сентября 2014 г. Шестиугольная форма сегментов выбрана не случайно. Он имеет высокий коэффициент заполнения и симметрию шестого порядка. Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты подходят друг к другу без зазоров. В силу симметрии 18 зеркал можно разделить на три группы, в каждой из которых настройки сегментов идентичны.Наконец, желательно, чтобы зеркало было приблизительно круглой формы, чтобы максимально компактно сфокусировать свет на детекторах. Например, овальное зеркало создаст вытянутое изображение, а квадратное зеркало даст много света из центральной области. (Фото: Крис Ганн):

13. Очистка зеркала сухим льдом с углекислым газом. Тряпками здесь никто не натирается. (Фото: Крис Ганн):

14. Камера A — это гигантская вакуумная испытательная камера, которая будет имитировать космос во время испытаний Джеймса Уэбба телескопа Джеймса Уэбба, 20 мая 2015 года.(Фото: Крис Ганн):

17. Размер каждого из 18 шестиугольных зеркальных сегментов составляет 1,32 метра от края до края. (Фото: Крис Ганн):

18. Вес зеркала отдельно в каждом сегменте 20 кг, а вес всего сегмента в сборе 40 кг. (Фото: Крис Ганн):

19. В зеркале телескопа Джеймса Уэбба используется особый тип бериллия. Это мелкий порошок.Порошок помещают в контейнер из нержавеющей стали и прессуют в плоскую форму. После снятия стального контейнера кусок бериллия разрезают пополам, чтобы получить две зеркальные заготовки диаметром около 1,3 метра. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента. (Фото: Крис Ганн):

20. Затем поверхность каждого зеркала шлифуется до формы, аналогичной рассчитанной. Затем зеркало тщательно заглаживается и полируется.Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близкой к идеальной. Затем сегмент охлаждают до температуры -240°С и измеряют размеры сегмента с помощью лазерного интерферометра. Затем зеркало с учетом полученной информации подвергается окончательной полировке. (Фото: Крис Ганн):

21. После обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6-29 мкм, и готовый сегмент повторно испытывается при криогенных температурах.(Фото: Крис Ганн):

22 ноября 2016 г. Работа над телескопом (Фото: Крис Ганн):

23. НАСА завершило сборку космического телескопа Джеймса Уэбба в 2016 году и приступило к его испытаниям. Это фото сделано 5 марта 2017 года. На длинных выдержках машины выглядят как призраки. (Фото: Крис Ганн):

26. Дверь в ту же камеру А с 14 фото, на которой моделируется космическое пространство.(Фото: Крис Ганн):

90 130

90 133

28. Текущие планы предусматривают запуск телескопа Ariane 5 весной 2019 года. На вопрос, что ученые ожидают узнать с помощью нового телескопа, главный научный сотрудник Джон Мазер сказал: «Я надеюсь, что мы найдем что-то, чего никто не знает». УПД. Запуск телескопа Джеймса Уэбба перенесен на 2020 год. (Фото: Крис Ганн).

Космические телескопы — это, как правило, телескопы, работающие за пределами земной атмосферы и поэтому не пытающиеся видеть сквозь эту атмосферу.Самым известным космическим телескопом на сегодняшний день является космический телескоп Хаббла, который открыл сотни экзопланет, показал множество живописных галактик, космических событий и расширил горизонты нашего взгляда в космос. Хаббла заменит космический телескоп Джеймса Уэбба, который будет запущен в космос в 2018 году и чье зеркало будет почти в три раза больше, чем у Хаббла. После Джеймса Уэбба ученые планируют отправить в космос космический телескоп высокого разрешения (HDST), но это пока только на повестке дня.В любом случае космические телескопы отреагируют и зафиксируют большинство наших открытий в космосе.

Мы представляем космос как темное, холодное и безмолвное место, вокруг которого нет ничего, кроме бесконечной вселенной. Однако о безмолвии космоса можно поспорить. Тысячи различных радиосигналов распространяются по всей Вселенной. Они излучаются различными космическими объектами, и большая часть этих сигналов представляет собой не что иное, как шум и помехи. Но есть среди них и такие, которые нельзя отнести к помехам.А недавно был зафиксирован огромный китайский радиотелескоп.

До сих пор развитие оптики и астрономии приводило к использованию различных систем телескопов. Типы телескопов различают по назначению, используемой оптической схеме и устройству крепления.

По конструкции зрительные трубы бывают зрительные и фотографические, последние делятся на инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые и рентгеновские. Есть также солнечные телескопы и коронографы для наблюдения за затмением, инструменты, которые позволяют получать изображения солнечной короны.По используемой оптической схеме все типы телескопов можно разделить на линзовые (рефракторы), зеркальные (рефлекторы) и зеркально-линзовые (катадиоптеры). Телескопическая сборка может быть фиксированной (с внешним перенаправлением света), азимутальной (с вертикальным и горизонтальным вращением) и экваториальной (с вращением относительно синей сферы). Кроме оптических телескопов возможны также радио- и нейтринные телескопы, но посмотреть ни в тот, ни в другой невозможно, а вся информация получается путем электронной обработки сигналов от различных датчиков.

Звездные телескопы профессиональной астрономии в настоящее время достигли апертуры 8 - 11 м. Благодаря своей конструкции они являются рефлекторами для съемки с прямым фокусом, так как из-за малых полей не оснащены какой-либо непрямой оптикой. Их цель — максимально возможное разрешение при наибольшей апертуре, что приводит к необходимости адаптации формы главного зеркала к атмосферным колебаниям.

Так называемая адаптивная оптика впервые появилась в 1980-х годах.в связи с военными лазерными системами, предназначенными для уничтожения спутников, и началось его гражданское использование в телескопах VLT Европейской южной обсерватории, установленных в Чили. Зеркала всех пяти телескопов этой группы с апертурой 8,3 метра могут быть быстро деформированы небольшой величиной с помощью системы гидравлических домкратов, расположенных на их тыльной стороне. Величина искажения рассчитывается компьютером в режиме реального времени по искажению тестового изображения «искусственной звезды», полученного в верхних слоях атмосферы инфракрасным лазером, установленным на телескопе.

Чуть в стороне от тестового шаблона это же зеркало создает рабочий, который идет на исследовательские задачи.
Два телескопа Кека, установленных на Гавайской обсерватории в США и имеющие апертуру более 11 м, используют аналогичный принцип компенсации атмосферных искажений, но вместо неподвижного зеркала изображение на фотоприемнике формируется всей системой из нескольких десятки сегментов, каждый из которых вращается собственным лифтом. Эти инструменты уже превзошли по разрешающей способности космический телескоп Хаббла, но существуют европейские и американские конструкции телескопов с сегментированными зеркалами с апертурой 30-60 метров.

Однако если в общем случае апертура в 20 метров для оптического телескопа еще недостижима, то для некоторых частных задач она может составлять десятки и сотни метров. Речь идет об объединении изображений с двух разных телескопов, направленных на один и тот же участок неба, в одну точку. Этот принцип, называемый в астрономии фокусом Куде, используется в звездной интерферометрии для воссоздания изображений отдельных звезд и точного измерения диаметра их дисков, недостижимого иначе.Тем не менее ни простая фотография, ни визуальное наблюдение по такой схеме ничего не дадут — необходима компьютерная обработка серии снимков. Примером работающего звездного интерферометра является австралийская система с расстоянием между телескопами 188 метров.

Для широкоугольных наблюдений и целенаправленных поисков новых объектов, таких как новые звезды, астероиды и транснептуновые объекты, используются в основном катадиоптрические телескопы - Шмидта, Гамильтона или Максутова.Скорость раскрытия, передачи и обработки данных на компьютере — не последний фактор в организации таких поисков. Некоторые шансы на успех есть у любителя, вооруженного цифровым зеркальным фотоаппаратом с телеобъективом 200-300 мм. Причем по фокусному расстоянию, а не светосиле - профессионалы никогда не смогут наблюдать везде одновременно, а вспышка Новея часто видна в обычный бинокль.

Рефракторы в профессиональной звездной астрономии в настоящее время остаются только в виде упомянутых выше телеобъективов и прицелов более крупных инструментов.Огромные ахроматы прошлого полностью закрыты как визуально, так и фотографически более чем скромными фарами и катадиоптрами. Апохроматы используются в основном для поиска космического мусора и близких к Земле объектов в диапазоне самых маленьких апертур — здесь они оказываются полезными.

Солнечные телескопы

, как следует из их названия, предназначены для наблюдения за одним объектом в космосе. По понятным причинам наблюдения проводятся днем ​​и имеют свою специфику.Во-первых, яркость изображения, создаваемого солнечным телескопом, нужно уменьшить в несколько сотен тысяч раз. Эта проблема решается установкой апертурных солнечных фильтров.

Кроме того, вся оптика солнечных телескопов-рефлекторов не просветлена, но это только уменьшает яркость в десятки раз. Вторая часть получается с использованием сверхнизкого коэффициента апертуры, который растягивает финальное изображение в круг диаметром до метра и более при умеренной апертуре самого телескопа.Последний, однако, не должен быть слишком мал и должен обеспечивать разрешающую способность, достаточную для различения объектов на поверхности Солнца, разделенных расстоянием не более нескольких сотен километров.

Совокупность этих во многом противоречивых требований приводит к тому, что солнечный телескоп часто делают стационарным, для чего сооружают специальную башню. В этом случае лучи дневного света направляются на башню с помощью коэлита — специального устройства из двух плоских зеркал размером больше апертуры телескопа.

Специфика наблюдений с Земли означает, что мы не можем наблюдать обратную сторону Солнца, пока оно не повернется к нам примерно через 29 дней. Этот недостаток полностью устранен в космической системе SOHO, где три солнечных телескопа размещены на станциях, выведенных на гелиоцентрическую орбиту и расположенных в вершинах подвижного равностороннего треугольника.

«Родственники» солнечных телескопов — коронографы без затмений, приборы еще более узкой специализации.В них не видно ни солнечных пятен, ни гранул, но тусклое свечение короны одновременно отрезано от атмосферного освещения и сильного свечения самого диска.

Коронаж был изобретен французским оптиком Лиотой в 1862 году, но по-настоящему интересным он стал во время Второй мировой войны, когда по форме солнечной короны предсказывали магнитные бури. Реализация забытой идеи стала секретом до начала 1950-х годов. С изобретением узкополосных фильтров, настроенных на линии поглощения спектров водорода и кальция, коронограф стал общедоступным и его можно было продать любому желающему.

Ультрафиолетовые телескопы по конструкции аналогичны обычным рефлекторам. Атмосфера Земли пропускает ультрафиолетовое излучение из ближней области с длиной волны до 350 нм, поэтому наземные ультрафиолетовые телескопы размещают в высокогорных районах. Объектами их изучения могут быть как отдельные звезды, так и галактики, которые регистрируются по эмиссии ультрафиолетового излучения при процессах, происходящих в их ядрах. Из-за меньшей длины волны оптика ультрафиолетовых телескопов должна быть сделана точнее, чем у телескопов видимого диапазона.

Светопропускание ограничено преломляющими деталями, которые в случае небольших линз изготовлены из расплавленного кварца. При этом допускается остаточный хроматизм. Создание широкоугольных ультрафиолетовых телескопов является серьезной технологической проблемой, поскольку в обычных камерах Шмидта и Ричи-Кретьена используются рецептурные линзы, которые сложно изготовить из кварца. Одним из решений является так называемый Зеркальная камера Шмидта, в которой корректирующий элемент выполнен в виде наклонно установленного зеркала с профилем, близким к плоскому.Такая система иногда устанавливается на спутники, но очень чувствительна к рассогласованию.

Инфракрасные телескопы

дают уникальную возможность наблюдать за звездами сквозь пылевые облака, уменьшающие их видимую яркость в видимом диапазоне на несколько сотен звездных величин. Это связано с тем, что излучение нагревает пылевые частицы и излучается на них снова уже в инфракрасном диапазоне. В частности, этот метод наблюдения позволил построить замкнутую орбиту звезды, обращающейся близко к центру нашей галактики, что дало надежные доказательства того, что центральный объект является черной дырой.

Помимо звезд, объектами наблюдения в такие телескопы могут быть планеты Солнечной системы и их спутники, что позволяет уточнить структуру их поверхностей за счет характера их теплового излучения. Высокая проникающая способность позволяет использовать инфракрасные телескопы для поиска транснептуновых объектов и околоземных астероидов.

Из-за характера теплового излучения инфракрасный телескоп всегда должен быть очень прохладным. Криостат, устройство, поддерживающее в телескопе постоянную отрицательную температуру, ранее изготавливался на основе «сухого льда» — твердой двуокиси углерода, затем применялся жидкий азот, а теперь — жидкий гелий.Инфракрасная матрица — очень дорогое устройство, которое стоит миллионы долларов. Оптика инфракрасных телескопов в основном зеркальная, а из-за большей длины волны теплового излучения, чем у видимого, оптика может быть изготовлена ​​с меньшей точностью. Крупнейший инфракрасный наземный телескоп установлен в Европейской южной обсерватории в Чили и имеет алюминиевое зеркало с адаптивной оптикой с общей апертурой 12 м.

Рентгеновские телескопы

в основном запускаются в космос потому, что атмосфера Земли значительно ослабляет рентгеновские лучи.Другая особенность принимаемого излучения состоит в том, что оно практически преломляется большинством прозрачных материалов и отражается металлами только под очень острым углом. Это вынуждает фокусировать высокоэнергетические рентгеновские кванты либо внеосевыми параболическими зеркалами со специальным покрытием, либо на основе кодированной апертуры.

В первом случае зеркало расположено почти по касательной к фронту падающей волны и в большинстве случаев покрыто золотом или иридием.Иногда может использоваться диэлектрическое покрытие, достигающее даже нескольких сотен слоев. При использовании апертуры, кодирующей изображение на фотоприемнике, его создают путем пропускания исследуемого излучения через матрицу из прозрачных и непрозрачных ячеек, расположенных в определенном порядке. Полученное изображение воспроизводится бортовым компьютером космического корабля.

Таким образом, типы телескопов в современной астрономии являются мощными средствами наблюдения, которые привели в последние годы к поистине революционным открытиям.

2. Астрономическая обсерватория

Астрономическая обсерватория – учреждение, занимающееся систематическими наблюдениями за небесными телами; Обычно его возводят на возвышенности с широким горизонтом, открывающимся во все стороны. Каждая обсерватория оснащена телескопами, как оптическими, так и работающими в других областях спектра (Радиоастрономия).

Космический телескоп Хаббл


Обычно астрономы строят свои обсерватории на вершинах гор, над облаками и загрязненной атмосферой.Но и тогда картина искажалась воздушными потоками. Наиболее четкая картина доступна только из внеатмосферной обсерватории — космического пространства.


С помощью телескопа вы можете видеть то, что не может увидеть человеческий глаз, потому что телескоп собирает больше электромагнитного излучения. В отличие от телескопа, который использует линзы для сбора и фокусировки света, большие астрономические телескопы делают это с помощью зеркал.


Телескопы с самыми большими зеркалами должны давать лучшее изображение, потому что они собирают больше всего излучения.


Космический телескоп Хаббла — автоматическая орбитальная обсерватория, названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла.



И хотя зеркало Хаббла всего 2,4 метра в диаметре — меньше, чем самые большие телескопы на Земле — оно может видеть объекты в 100 раз менее четко и детализировать в десять раз точнее, чем лучшие наземные телескопы.Это потому, что он находится над искажающей атмосферой.


Телескоп Хаббл — совместный проект НАСА и Европейского космического агентства.


Разместив телескоп в космосе, можно обнаружить электромагнитное излучение в областях, где земная атмосфера непрозрачна, в основном в инфракрасном диапазоне.


Из-за отсутствия влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7-10 раз выше, чем у аналогичного телескопа на Земле.


90 240

Марс

Космический телескоп Хаббл помог ученым многое узнать о строении нашей галактики, поэтому очень сложно судить о ее важности для человечества.


Достаточно взглянуть на список наиболее важных открытий этого оптического прибора, чтобы понять, насколько полезным он был и насколько важным он еще может быть в освоении космоса.


С помощью телескопа Хаббл было изучено столкновение Юпитера с кометой, получено изображение барельефа Плутона, данные с телескопа стали основой для гипотезы о массе черных дыр в центре абсолютно каждого галактика.


Ученым удалось увидеть полярные сияния на некоторых планетах Солнечной системы, таких как Юпитер и Сатурн, и было сделано множество наблюдений и открытий.


Юпитер

Космический телескоп Хаббл заглянул в другую солнечную систему в 25 световых годах от нашей и впервые сделал снимки нескольких ее планет.


Телескоп Хаббл получил изображение новых планет

На одном из снимков, сделанных оптическим или видимым светом, Хаббл запечатлел планету Фомальхот, вращающуюся вокруг яркой звезды Фомальхот, в 25 световых годах (около 250 триллионов километров) от нас в созвездии Шума Рыб.


«Данные Хаббла чрезвычайно важны. Излучение света планеты Фомальхот в миллиард раз слабее света звезды», — прокомментировал изображение новой планеты астроном Пол Калас из Калифорнийского университета. Он и другие ученые начали изучение звезды Фомальхот в 2001 году, когда о существовании планеты вблизи звезды еще не было известно.


В 2004 году Хаббл отправил на Землю первые изображения областей вокруг звезды.


На новых снимках космического телескопа Хаббл астроном получил «документальное» подтверждение своих предположений о существовании планеты Фомальхот.


Используя снимки орбитального телескопа, ученые «увидели» еще три планеты в созвездии Пегаса.
Всего астрономы открыли около 300 планет за пределами нашей Солнечной системы.


Тем не менее, все эти открытия были сделаны на основе косвенных доказательств, в основном путем изучения влияния их гравитационных полей на звезды, вокруг которых они вращаются.


«Каждая планета за пределами нашей Солнечной системы была просто диаграммой», — сказал Брюс Макинтош, астрофизик из Национальной лаборатории в Калифорнии.«Восемь лет безуспешно пытались визуализировать планеты, а теперь у нас есть изображения сразу нескольких планет».


За 15 лет работы на орбите вокруг Земли Хаббл получил 700 000 фотографий 22 000 небесных объектов - звезд, туманностей, галактик, планет.


Однако цена достижений Хаббла очень высока: стоимость содержания космического телескопа в 100 и более раз выше, чем у наземного рефлектора с 4-метровым зеркалом.

Уже в первые недели после ввода телескопа в эксплуатацию в 1990 г. полученные изображения свидетельствовали о серьезной проблеме в оптической системе телескопа. Хотя качество изображения было лучше, чем у наземных телескопов, Хаббл не смог добиться заданной резкости и разрешение фотографий оказалось намного хуже ожидаемого.
Анализ изображения показывает, что источником проблемы является неправильная форма главного зеркала. Он был слишком плоским по краям. Отклонение от заданной формы поверхности составило всего 2 микрометра, но результат оказался катастрофическим - оптический дефект в том, что свет, отраженный от края зеркала, концентрируется не в той точке, где фокусируется свет, отраженный от центра зеркала. .
Потеря большей части светового потока значительно снизила полезность телескопа для наблюдения размытых объектов и получения высококонтрастных изображений. Это означало, что почти все космологические программы были просто неосуществимы, поскольку требовали наблюдения особенно темных объектов.


За первые три года работы телескоп произвел большое количество наблюдений до установки корректирующих устройств. Дефект не оказал существенного влияния на спектроскопические измерения.Несмотря на то, что эксперименты были отменены из-за дефекта, было достигнуто много важных научных результатов.


Обслуживание телескопа.


Космический телескоп Хаббл обслуживается астронавтами, выходящими в открытый космос с космического корабля "Шаттл".


Всего было совершено четыре экспедиции для обслуживания телескопа Хаббл.

В связи с выявленным дефектом зеркала первая экспедиция по обслуживанию телескопа была вынуждена установить на телескоп корректирующую оптику.Экспедиция (2-13 декабря 1993 г.) была одной из самых сложных, состоялось пять длительных выходов в открытый космос. Кроме того, были заменены солнечные батареи, обновлен бортовой компьютер и улучшена орбита.

Второе техническое обслуживание проведено 11-21 февраля 1997 года. Заменена испытательная аппаратура, заменен бортовой самописец, отремонтирована теплоизоляция, улучшена орбита.


Экспедиция 3А проходила 19-27 декабря 1999 года. Часть работ было решено выполнить досрочно.Это произошло из-за отказа трех из шести гироскопов в системе наведения. В экспедиции заменили все шесть гироскопов, датчик точного наведения и бортовой компьютер.


Экспедиция 3Б (Четвертая миссия) завершена 1-12 марта 2002 г. В ходе экспедиции камера для фотографирования размытых объектов заменена на улучшенную обзорную камеру. Солнечные батареи заменены во второй раз. Новые панели имели на треть меньшую площадь поверхности, что значительно снижало потери на трение в атмосфере, но при этом вырабатывало на 30% больше энергии, что позволяло работать со всеми приборами, установленными на борту обсерватории, одновременно. .


Проведенные работы значительно расширили возможности телескопа и позволили получать изображения дальнего космоса.


Ожидается, что Хаббл будет находиться на орбите как минимум до 2013 года.

Основные моменты

* Хаббл предоставил высококачественные изображения столкновения кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером в 1994 году.


* Первые карты поверхности Плутона и Эриды.


* Ультрафиолетовые полярные сияния впервые наблюдались на Сатурне, Юпитере и Ганимеде.


* Получены дополнительные данные о планетах вне Солнечной системы, включая спектрометрические данные.


* Вокруг звезд в туманности Ориона обнаружено большое количество протопланетных дисков. Доказано, что процесс формирования планет происходит у большинства звезд нашей Галактики.


* Частично подтверждена теория сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, на основе наблюдений выдвинута гипотеза о связи массы черных дыр со свойствами галактики.


* Скорректирован возраст Вселенной - 13,7 млрд лет.

космические телескопы

Наблюдение за планетами, звездами, туманностями и галактиками прямо из космоса – астрономы давно мечтали о такой возможности. Дело в том, что атмосфера Земли, защищающая человечество от многих космических проблем, также мешает нам наблюдать за далекими небесными телами. Облачность, нестабильность самой атмосферы искажают получаемые изображения и даже делают невозможными астрономические наблюдения.Поэтому, как только на орбиту начали отправлять специализированные спутники, астрономы стали настаивать на запуске в космос астрономических приборов.

Первенец Хаббла. Решающий прорыв в этом направлении произошел в апреле 1990 года, когда шаттл запустил в космос 11-тонный телескоп «Хаббл», названный в честь известного американского астронома Эдвина Хаббла, впервые заметившего, что галактики рассеиваются. из определенного центра во все стороны.

Космический телескоп Хаббла и его изображение Столпов Творения — рождение новых звезд в туманности Орла

Работа Хаббла началась с неприятностей. Через два месяца после того, как он был выведен на орбиту высотой 613 км, стало очевидно, что главное зеркало изготовлено из брака. Кривизна его по краям отличалась от расчетной на несколько микрон — на одну пятьдесят толщины человеческого волоса. Тем не менее, даже этой малости хватило, чтобы Хаббл оказался близорук, а полученное им изображение было расплывчатым.

Сначала дефекты изображения пытались исправить на Земле с помощью программ компьютерной коррекции, но это мало помогло. Именно тогда было принято решение провести уникальную операцию по исправлению «близорукости» в космосе, прописав Хабблу специальные «очки» — корригирующую оптическую систему.

А ранним утром 2 декабря 1993 года семь астронавтов отправились на шаттле «Индевор» для проведения уникальной операции. На Землю они вернулись через 11 дней, совершив за пять выходов в открытый космос, казалось бы, невозможное — телескоп «прозрел».Это стало очевидно после получения от него очередной партии фотографий. Их качество значительно улучшилось.

За годы своего полета космическая обсерватория совершила десятки тысяч оборотов вокруг Земли, «намотав» миллиарды километров.

Телескоп Хаббл уже позволил наблюдать более 10 000 небесных объектов. Два с половиной триллиона байт информации, собранной телескопом, хранятся на 375 оптических дисках. И продолжает накапливаться. Телескоп позволил обнаружить существование черных дыр в космосе, выявил наличие атмосферы у спутника Юпитера Европы, открыл новые спутники Сатурна и дал возможность заглянуть в самые отдаленные уголки космоса...

Во время второго "технического осмотра" в феврале 1997 г. телескоп был заменен на спектрограф высокого разрешения, спектрограф слабых объектов, звездоуказатель, регистратор информации, электронику солнечной батареи.

По плану Хаббл должен был уйти в отставку в 2005 году. Тем не менее, он по-прежнему хорошо работает сегодня. Тем не менее, ему уже готовится почетная отставка. На смену ветерану в 2015 году космические наблюдения должен взять на себя новый уникальный космический телескоп, названный в честь Джеймса Уэбба, одного из директоров НАСА.Именно при нем астронавты впервые высадились на Луну.

Что нас ждет в грядущий день? Потому что новый телескоп будет иметь составное зеркало диаметром 6,6 м и общей площадью 25 м2. м, полагаю, «Вэбб» будет в 6 раз прочнее своего предшественника. Астрономы смогут наблюдать объекты, светящиеся в 10 миллиардов раз слабее, чем самые темные звезды, видимые невооруженным глазом. Они смогут увидеть звезды и галактики, которые были свидетелями младенчества Вселенной, и определить химический состав атмосфер планет, вращающихся вокруг далеких звезд.

В создании новой орбитальной инфракрасной обсерватории задействовано более 2000 специалистов из 14 стран мира. Работа над проектом началась в 1989 году, когда НАСА предложило мировому научному сообществу проект космического телескопа нового поколения. Диаметр главного зеркала планировался не менее 8 м, но в 2001 году амбиции пришлось смягчить и остановиться на 6,6 м - большое зеркало не влезает в ракету "Ариан-5", а шаттлы, как известно , уже перестали летать.

«Джеймс Уэбб» будет запущен в космос под прикрытием «звездного зонта». Его гигантский диск в форме цветка защитит телескоп от звездного излучения, из-за которого трудно увидеть далекие галактики. Огромные 150 кв.м. м будет состоять из пяти слоев полиамидной пленки, каждый не толще человеческого волоса. В течение шести лет эту пленку проверяли, сможет ли она выдержать бомбардировку микрометеоритами. Три внутренних слоя будут покрыты сверхтонким слоем алюминия, а два внешних слоя будут покрыты сплавом кремния.Солнцезащитный экран будет действовать как зеркало, отражая солнечное излучение и другие приборы обратно в космос.

Как известно, в космосе так холодно, что через полгода телескоп остынет ниже -225°С. Но это слишком много для MIRI, прибора среднего инфракрасного диапазона, состоящего из камеры, коронографа и спектрометра. MIRI придется дополнительно охлаждать с помощью холодильного оборудования на основе гелия до -266 °C, всего на 7 °C выше абсолютного нуля.

Кроме того, астрономы пытались найти точку в космосе, где телескоп мог бы оставаться годами, одновременно поворачиваясь «задом наперед» к Земле, Луне и Солнцу, заслоняясь от их излучения на экране.За год, который займет один оборот вокруг Солнца, телескоп сможет исследовать все небесное пространство.

Недостатком этой точки возлияния Лагранжа L2 является ее удаленность от нашей планеты. Так что если вдруг обнаружится поломка телескопа, как это было с Хабблом, вряд ли его удастся починить в ближайшие годы — сейчас ремонтной бригаде просто не на чем летать; корабли следующего поколения появятся лет через пять, не раньше.

Это заставляет ученых, дизайнеров и тестировщиков, которые в настоящее время адаптируют Webb к стандартам, уделять пристальное внимание.В конце концов, телескоп Уэбба будет работать в 2500 раз дальше от Хаббла и почти в четыре раза дальше от Луны до Земли.

Главное зеркало диаметром 6,6 м в собранном виде не поместится ни на один из существующих космических аппаратов. Поэтому он состоит из более мелких частей, чтобы его можно было легко собрать. В результате телескоп состоит из 18 шестигранных зеркал меньшего размера с длиной стороны 1,32 м. Зеркала изготовлены из легкого и прочного металла бериллия.Каждое из 18 зеркал плюс три запасных весит примерно 20 кг. Как говорится, почувствуйте разницу между ними и тонной, которую весит 2,4-метровое зеркало Хаббла.

Зеркала отшлифованы и отполированы с точностью до 20 нанометров. Звездный свет будет отражаться от главного зеркала на дополнительное зеркало, установленное над ним, которое можно автоматически регулировать по мере необходимости. Через отверстие в центре главного зеркала свет снова будет отражаться — уже на приборы.

На Земле свежеотполированные зеркала помещают в гигантскую морозильную камеру НАСА, где создаются космические условия - лютый холод и вакуум.Понижая температуру до -250°С, техники должны добиться того, чтобы зеркала приняли ожидаемую форму. Если нет, то их будут заново полировать, пытаясь добиться идеала.

Готовые зеркала затем золотят, так как именно золото лучше всего отражает инфракрасные тепловые лучи. Затем зеркала снова заморозятся, пройдите финальное тестирование. Затем телескоп будет окончательно собран и испытан не только на точность всех узлов, но и на устойчивость к вибрациям и перегрузкам, неизбежным при запуске ракеты в космос.

Поскольку золото поглощает синюю часть спектра видимого света, телескоп Уэбба не сможет запечатлеть небесные объекты так, как они воспринимаются невооруженным глазом. Но сверхчувствительные датчики MIRI, NIRCam, NIRSpec и FGS-TFI могут обнаруживать инфракрасный свет с длиной волны от 0,6 до 28 микрон, что позволяет запечатлеть первые звезды и галактики Большого взрыва.

Ученые предполагают, что первые звезды образовались через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва, а затем эти гиганты с излучением в миллионы раз мощнее Солнца взорвались как сверхновые.Чтобы увидеть, так ли это на самом деле, достаточно взглянуть на самые окраины Вселенной.

Однако новый космический телескоп предназначен не только для наблюдения за самыми дальними, а значит, древними объектами во Вселенной. Ученых также интересуют пыльные районы галактики, где постоянно рождаются новые звезды. Инфракрасное излучение может проникать сквозь пыль, и благодаря Джеймсу Уэббу астрономы смогут понять формирование звезд и сопутствующих им планет.

Ученые надеются не только заснять сами планеты, вращающиеся вокруг нас в бесконечных световых годах от нас, но и проанализировать свет от экзопланет земной группы, чтобы определить состав их атмосфер.Например, водяной пар и CO2 посылают специфические сигналы, которые можно использовать для определения наличия жизни на далеких планетах.

"Радиоастрон" готовится к работе. У этого космического телескопа непростая судьба. Работа над ним началась более десяти лет назад, но довести ее до конца так и не удалось — то не было денег, то преодоление каких-то технических трудностей занимало больше времени, чем предполагалось изначально, то был очередной перерыв в космических запусках...

Но, наконец, в июле 2011 г. появился спутник «Спектр-Р» грузоподъемностью около 2600 кг, из которых 1500 кг пришлось на складную параболическую антенну, а остальное на электронный комплекс, содержащий приемники космических лучей, усилители, блоки управления, преобразователи сигналов, передача научной информации и др.

Сначала ракетой "Зенит-2СБ", а затем разгонным блоком "Фрегат-2СБ" спутник был выведен на протяженную орбиту вокруг Земли высотой около 340 000 км.

Казалось бы, создатели оборудования из НПО Лавочкина вместе с главным конструктором Владимиром Бабишкиным могли вздохнуть свободно.Да не было!..

«Ракета-носитель отработала без замечаний», — заявил на пресс-конференции Владимир Бабышкин. - Потом было два включения разгонного блока. Орбита аппарата немного необычная с точки зрения взлета, так как есть довольно много ограничений, которые нам пришлось соблюсти"...

В итоге обе активации верхнего уровня произошли за пределами прямой видимости российских наземных станций, что усилило волнение наземной команды. Наконец, телеметрия показала, что и первая, и вторая активация прошли успешно, все системы работали нормально.Солнечные панели открылись, и система управления удержала устройство в этом положении.

Изначально операция по вскрытию антенны, состоящей из 27 лепестков, сложенных при транспортировке, была запланирована на 22 июля. Процесс раскрытия лепестков занимает примерно 30 минут. Однако процесс начался не сразу, и открытие параболической антенны радиотелескопа не закончилось до 23 июля. Осенью «зонтик» диаметром 10 м раскрылся полностью. «В результате можно будет получать изображения, координаты и угловые смещения различных объектов Вселенной с исключительно высоким разрешением», — заключили специалисты первого этапа эксперимента.

После открытия зеркала приемной антенны требуется около трех месяцев для синхронизации космического радиотелескопа с наземными радиотелескопами. Дело в том, что он должен работать не сам по себе, а «в комплексе» с наземными приборами. В качестве синхронных радиотелескопов на Земле планируется использовать двухсотметровые радиотелескопы в Грин-Бэнке, Западная Вирджиния, США и Эффельсберге, Германия, а также в знаменитой радиообсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико.

Одновременное наведение на один и тот же звездный объект будет работать в режиме интерферометра.То есть, говоря упрощенно, с помощью компьютерных методов обработки информации будут собираться полученные данные, и полученное изображение будет соответствовать тому, которое можно получить с радиотелескопа, диаметр антенны которого будет 340 тысяча. км больше диаметра Земли.

Наземно-пространственный интерферометр с такой базой обеспечит условия для получения изображений, координат и угловых перемещений различных объектов Вселенной с исключительно высоким разрешением - от 0,5 угловых миллисекунд до нескольких микросекунд.«Телескоп будет иметь исключительно высокое угловое разрешение, что позволит получать недостижимые ранее изображения изучаемых космических объектов», — заявил академик РАН Николай Кардашев, директор Академического космического центра. Лебедев. Институт физики, головная организация комплекса спутниковой научной аппаратуры «Радиоастрон».

Для сравнения, разрешение, которое может быть достигнуто с помощью Радиоастрона, будет как минимум в 250 раз выше, чем возможное с наземной сетью радиотелескопов, и более чем в 1000 раз выше, чем с космическим телескопом Хаббла, работающим в оптическом диапазоне.

Все это позволит исследовать окрестности сверхмассивных черных дыр в активных галактиках, динамически учитывая структуру областей звездообразования в нашем Млечном Пути; изучать нейтронные звезды и черные дыры в нашей галактике; изучать структуру и распределение межзвездной и межпланетной плазмы; построить точную модель гравитационного поля Земли и провести множество других наблюдений и исследований.

Из книги Занимательная анатомия роботов автора Мацкевич Вадим Викторович

Космические роботы В 1822 году великий английский поэт Дж.Байрон писал в своей поэме «Дон Жуан»: «Скоро мы, владыки природы, пошлем наши машины на Луну»… Гениальное пророчество Дж. Байрона сбылось во второй половине ХХ века. Мы очевидцы невидимого

Из книги Полеты экипажа на Луну автора Шунейко Иван Иванович

Американские космические программы Беспилотные космические аппараты для освоения космоса и использования космических технологий в практических целях 1970-е гг. наше внимание сосредоточено на изучении внутренних планет Меркурия и Венеры, а также планет

Из книги Битва за Звезды-2.Космическое противостояние (Часть I) Первушина Антона Ивановича

Из книги Битва за Звезды-2. Космическое противостояние (Часть II) Первузина Антона Ивановича

4.2. Летные испытания пилотируемых кораблей «Аполлон-7», 8, 9, 10 «Аполлон-7» 11 октября 1968 г. в 15:02:45 по Гринвичу основной блок космического корабля «Аполлон» массой 18 777 кг выведен на орбиту ракетой-носителем «Сатурн-1Б» с Вальтером. Экипаж Ширри, Дойн Эйзель и Уолтер

Из книги Освоение промышленного космоса автора Циолковский Константин Эдуардович

Крылатые космические корабли «М-2» и «ХЛ-10» Печально известный финал программы «Дайна-Сор» не подавил энтузиазма тех американских конструкторов, которые связывали будущее космонавтики с развитием авиации.У каждой уважающей себя западной авиакомпании с начала 1960-х годов

.

Из книги Баллистическая теория Ритца и картина Вселенной автора Семиков Сергей Александрович

Круизные космические системы «Сатурн» В начале 1960-х годов самой многообещающей ракетой-носителем в Соединенных Штатах была ракета «Сатурн», разработанная и усовершенствованная Центром космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, под руководством

.

Из книги Взлет 2011 04 автора Автор неизвестен

Авиационные аппараты Мясищева Для оценки перспектив создания космического корабля, способного планировать, Сергей Королев обратился не только к Цибину, но и к Владимиру Мясищеву.В 1958 году ОКБ-23 приступило к работе над

.

Из книги Обитаемые космические станции автора Бубнов Игорь Николаевич

Ракеты "Космические" - Джеральд Булл Как известно, все новое хорошо забыто. На материале предыдущей главы мы убедились, что развитие техники во многом базируется на этом известном предположении.

Из книги Новые космические технологии автора Фролов Александр Владимирович

Космическое путешествие * Не позволяйте любителям искусства жаловаться на меня.Вы не увидите его здесь. Цель данной работы - заинтересовать образами будущего космического существования человечества, побудить читателя к его достижению и соответствующей работе.

Из книги Эта удивительная подушка автора Гильзин Кароль Александрович

§ 2.16 Вращающиеся звезды и космические дуги Следует руководствоваться мудростью природы, которая, кажется, больше всего боится создать что-то лишнее или бесполезное, но часто обогащает одну вещь многими действиями. Николай Коперник, "На рубеже небесных сфер"

над нами

Из книги автора

§ 2.21 Радиогалактики и другие космические аномалии Вот так перед нами открывается одно из ярчайших откровений Вселенной, что все эти «монстры»: радиогалактики, квазары и прочие объекты аномального излучения — не что иное, как обычные оптические галактики

Из книги автора

§ 5.11 Космические лучи - путь к звездам... Планета - колыбель разума, но нельзя жить вечно в колыбели. ... Человечество не останется на Земле навсегда, но в погоне за светом и космосом оно сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем покорит все вокруг Солнца

Из книги автора

Из книги автора

ЧТО НУЖНО ОРБИТАЛЬНЫМ СТАНЦИЯМ? Пилотируемые космические станции, как искусственные спутники Земли, будут двигаться по орбитам за пределами атмосферы Земли.Соответственно, все научно-технические задачи, которые будут решать околоземные орбитальные станции, могут быть:

Из книги автора

Александр Владимирович Фролов Новые космические технологии Есть только один настоящий закон - тот, который помогает стать свободным. Ричард Бах "Чайка Джонатана Ливингстона"

.

Смотрите также