Наука и Техника

Грядет эпоха гигантских телескопов

( Проголосуй первым! ) 

teleskop1Одна из версий закона Мура гласит, что оптические телескопы, являющиеся главными наблюдательными инструментами астрономов, удваивают свои размеры каждые несколько десятков лет. Но время идет и вносит свои коррективы: сейчас конструкторы телескопов обещают увеличить их размеры в течение ближайших десяти лет в три, пять и даже в десять раз!

Сооружается рекордсмен

В настоящее время сооружается провозвестник гигантских инструментов такого рода в чилийской обсерватории Паранал. Его так и назвали — «Очень большой телескоп». Инструмент представляет собой платформу, на которой устанавливаются четыре телескопа с зеркалами диаметром по восемь метров и с управляющими машинами общим весом 430 тонн! Подобно другим нынешним великанам, к примеру, орбитальному телескопу «Хаббл», новый инструмент вобрал в себя самые современные технологии с участием миллиона (!) инженеров, техников и рабочих. «Очень большой телескоп» еще не завершен, а астрономы уже думают о его последователях с зеркалами диаметром 25, 30 и даже 100 метров!

Осознанная необходимость

teleskop2Имеется в виду необходимость увеличения размеров телескопов. Подобно многим другим инструментам познания, нынешние телескопы с диаметром зеркала 8 и 10 метров не только ответили на вопросы, поставленные их создателями, но и выдвинули более глубокие и вызывающие на размышления. Среди них такие, как: «Есть ли жизнь на внесолнечных планетах?», «Что из себя представляют первые, только появившиеся галактики?», «В чем состоит разгадка природы темной материи и темной энергии?» и многие другие. А для их разрешения потребовались более крупные телескопы.

Закон Мура

На протяжении своей истории телескопы следовали уже упоминавшемуся закону Мура, гласившему, что эти инструменты удваивают свои размеры каждые несколько десятков лет. Проиллюстрируем сказанное на примере так называемой «калифорнийской прогрессии»: в 1917 году на горе Маунт-Уилсон вошел в строй телескоп Хукера с диаметром зеркала 2,5 метра, в 1948 году на горе Паломар — пятиметровый телескоп Хзйла и в 1993 году на горе Мауна, Кеа на Гавайях — сдвоенный 10-метровый телескоп «Кек». Следуя этому закону, к 2025 году в распоряжение астрономов должен поступить телескоп с диаметром зеркала 25 метров!

Пределы совершенствования

Со временем астрономы сосредоточились на идее улавливания излучений небесных тел. В зеркальных телескопах свет сначала отражается от первого, основного зеркала, а, отражаясь от второго, фокусируется в точке, удобной для наблюдения или для спектроскопического 

анализа. Говоря о диаметре телескопа. астрономы имеют в виду диаметр именно первого, основного зеркала. Благодаря увеличению этого диаметра телескопы стали более чувствительными к слабо светящимся небесным телам. В свое время пятиметровый телескоп Хукера был оснащен фотокамерой, регистрирующей лишь несколько процентов падающего на фотопластинку света. Сегодня электронные детекторы регистрируют почти сто процентов падающего на них света, что эквивалентно увеличению диаметра телескопа в пять раз!

Традиционно размеры новых телескопов лимитируются технологией производства зеркального стекла — отливкой точного размера и ее шлифовкой. Видимый свет имеет более короткую волну, чем радиоизлучение, так что огромные размеры радиоантенн не требуют столь жесткого контроля, как зеркальные. Кстати, параболическое зеркало пятиметрового телескопа Хукера имеет неровности поверхности в пределах 50 нанометров (миллиардных долей метра). Такая полировка продолжалась аж 11 лет! Для наглядности скажем, что при размерах Атлантического океана эта «волна»» не превышала бы пяти сантиметров! Сегодня под компьютерным контролем подобная обработка зеркала значительно сокращается. По крайней мере, полировка каждого из 8-метровых зеркал «Очень большого телескопа» заняла «всего» год!

Проблемы технологии

Одна из основных технологических проблем заключается в изготовлении самого стекла. Для отливки 8-метровых кусков этого материала потребовалось отвести целый заводской участок. Но даже вполовину меньшие куски изготовить не удавалось. Выручила идея итальянского астронома Гвидо Хорн Артуро, высказанная им еще в 1932 году: составлять зеркала из сегментов! Идея была реализована, в частности, в зеркалах сдвоенного телескопа «Кек»», составленных из 36 шестиугольных сегментов размерами по 1,8 метра. В конструкции гигантского 24- метрового телескопа «Магеллан» решено использовать более крупные сегменты размером по 8,4 метра, составленные в мозаику, в количестве семи штук. Правда, подобная технология требует особой тщательности при выравнивании сегментов с нижней стороны точно по форме купола.

Разрешающая способность

teleskop5Кроме чувствительности телескопов к слабо светящимся объектам, от них требуется высокая разрешающая способность. В принципе большие телескопы справляются и с той, и с другой задачей. Чем крупнее этот инструмент, тем меньше получаемое изображение искажается диффракцией — затуманиванием световыми волнами, отражающимися от зеркала. До недавнего времени это явление было сущим бедствием для наблюдателей.

Орбитальные телескопы имеют другую проблему — обладают недостаточной чувствительностью по отношению к слабо светящимся небесным телам, хотя имеют высокую разрешающую способность. Соответствующий компромисс между этими свойствами доставляет головную боль конструкторам орбитальных телескопов. Такой компромисс важен также при поисках земноподобных внесолнечных планет, называемых астрономами экзопланетами. Чтобы увидеть такую планету светимостью в миллиард раз слабее светимости центральной звезды, астрономы прибегают к использованию непрозрачного маленького диска (коронаграфа), прикрывающего звезду. Минимальный же размер телескопа, способного «углядеть» экзопланету, составляет около 80 метров!

В последнее время для повышения разрешающей способности телескопов применяют так называемую адаптивную оптику, ликвидирующую искажения от атмосферных возмущений. Основными ее элементами служат так называемая «опорная звезда»», создаваемая искусственно лазерным лучом в верхних слоях атмосферы, и специальный механизм, управляющий вторым зеркалом таким образом, чтобы «опорная звезда» все время оставалась в его фокусе. Эта система обеспечивает работу телескопа на пределе его разрешающей способности. Как считают специалисты, проектируемый сейчас в США стометровый телескоп с применением адаптивной оптики сможет «разглядеть» детали на удаленных небесных телах размером с тысячную долю дуговой секунды, что в 40 раз выше разрешающей способности орбитального телескопа «Хаббл».

Деньги

Сооружение упомянутого выше стометрового телескопа обойдется американской казне в 1 миллиард 200 миллионов долларов, 30-метрового — в 700 миллионов и 20-метрового телескопа «Магеллан» — в 400 миллионов долларов. Немалые, мягко выражаясь, деньги, что побуждает американских астрономов надеяться на финансовое участие европейских астрономических организаций. Однако и сооружаемые объекты неслабые: стометровый комплекс будет иметь вес от 10 до 15 тысяч тонн (для сравнения: Эйфелева башня весит 10 тысяч тонн!), «Очень большой телескоп» потянет аж на полмиллиона тонн. Как будут тащить этих гигантов к месту установки, даже трудно вообразить!


Мнение администрации "АТЗ портала" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций.

Оставьте свой комментарий

0 Ограничение символов
Размер текста должен быть больше 30 символов
правилами и условиями.

Люди, участвующие в этой беседе

  • Гость (Ирина)

    Прямая ссылка

    С детства люблю смотреть на звезды. Папа даже купил мне небольшой телескоп когда-то - это было завораживающее зрелище. Вот бы хоть раз взглянуть на небо в гигантский телескоп!

Обсуждений ещё не было. Пожалуйста, начните его со своего комментария.
Besucherzahler seniorpeoplemeet.com
счетчик посещений
Яндекс.Метрика
для детей старше 16 лет