История телескопа — создание и развитие

Что общего может быть у человеческого глаза, увеличительного стекла и фотоаппарата? Всё просто — это оптические системы. С ними каждый из нас знаком с детства. Вспомните, например, калейдоскоп, в котором, если приложить его к глазу и покрутить, разноцветные стёклышки складывались в причудливые узоры.

Фото: история телескопа — интересные факты

Замечательная линза

А помните, как солнечным летним днём вы сидели на корточках во дворе и держали увеличительное стекло над клочком газеты? Вот на газетной бумаге появилось тёмное пятно, вот вверх витиевато потянулась тонкая струйка дыма. Ещё секунда — и бумажка вспыхивает ярким пламенем, вызывая восторг ребятни. О таком способе добывания огня ещё в V веке до нашей эры писал древнегреческий поэт Аристофан.
Мы росли. На смену увеличительному стеклу в нашу жизнь вошли фотоаппараты, бинокли и телевизоры. А некоторые из нас даже научились рассматривать глубины космоса сквозь окуляры телескопов или разгадывать загадки микромира с помощью микроскопов.
Очень быстро на смену одним сложным оптическим приборам приходят другие, более сложные. Но объединяет их все один и тот же принцип действия — преобразование различных видов электромагнитного излучения.
В обычной жизни мы чаще всего пользуемся одним видом такого преобразования — оптическими изображениями. Их получают с помощью различных линз, объективов, зеркал и светофильтров. А самые сложные оптические приборы — это, конечно, космические телескопы. Оптические телескопы подразделяются на рефракторные, в которых используются линзы, и рефлекторные — с использованием зеркал. Все большие астрономические телескопы — рефлекторы.

Что такое рефлектор?

Рефлекторные телескопы популярны и у астрономов-любителей, потому что не столь дороги, как рефракторы, и их легче изготовить самостоятельно. Такой прибор включает систему зеркал, через которую собранный пучок света направляется в удобное для наблюдения место. Основное зеркало может быть сферической, параболической или гиперболической формы. Оно изготавливается из стекла или керамики, не чувствительных к перепадам температуры. Поверхность зеркала тщательно обрабатывается с высочайшей точностью — до долей длины волны света. Чтобы стекло отражало излучение, его покрывают тонким слоем серебра или алюминия.
Окуляр любительского телескопа может состоять из одной линзы. Но в таком случае начинающему астроному придётся смириться с явлением, которое называется хроматической аберрацией — цветным контуром вокруг наблюдаемого предмета.
Самый первый телескоп-рефлектор был построен в XVII веке знаменитым английским математиком, физиком и астрономом Исааком Ньютоном, и состоял он сразу из двух линз. В дальнейшем борьбу с цветовыми искажениями, использовав свои модели телескопов, продолжили шотландец Джеймс Грегори, француз Лоран Кассегрен, англичанин Уильям Гершель и наш соотечественник Михаил Ломоносов. В настоящее время самыми большими телескопами-рефлекторами являются «Кек-1» и «Кек-2», расположенные на Гавайских островах. Оба были введены в эксплуатацию в середине 90-х годов прошлого века с разницей в три года. Каждый из них имеет зеркало диаметром 9,8 метра.
Самый большой в Евразии телескоп находится на территории России, в горах Северного Кавказа, и называется БТА (большой телескоп альтазимутальный). Диаметр его зеркала — 6 метров. В 2005 году в ЮАР запустили Большой южно-африканский телескоп, главное зеркало которого состоит из 91 шестиугольника. А в 2007 году вступил в строй Большой Канарский телескоп с диаметром зеркала 10,4 метра.
С развитием ракетостроения появилась возможность запускать телескопы в космос. Зачем? Дело в том, что оттуда лучший обзор — не мешает атмосфера Земли.
По мере того как мы больше узнаем о строении Вселенной, амбиции учёных растут. Им нужны всё более «зоркие» телескопы.
Каждый из них способен видеть объект только в одном диапазоне, например, инфракрасном, рентгеновском или ультрафиолетовом. Поэтому астрономы стремятся запустить как можно больше разных аппаратов.
Рассмотрим некоторые из них.

Космическая обсерватория «Хаббл»

Американцы первыми разработали идею запуска орбитального телескопа. Её автором стал астрофизик Лайман Спитцер, работавший в университетах Принстона и Нью-Джерси и возглавивший в 1965 году комитет по определению научных задач для будущего космического телескопа.
Начиная с 1966 года NASA запустило несколько орбитальных астрономических аппаратов. Проект оказался удачным, и в 1968 году специалисты NASA приступили к реализации программы по запуску космического телескопа-рефлектора. После того как в 1978 году Конгресс США утвердил её финансирование, начались полномасштабные работы по проектированию.
24 апреля 1990 года «Хаббл» был запущен. В итоге на реализацию проекта была потрачена сумма 2,5 миллиарда долларов, что превышало первоначальный бюджет более чем в шесть раз. Несмотря на огромную стоимость работ, зеркало оказалось отполировано с дефектом, и разрешение снимков получалось значительно хуже ожидаемого.
Чтобы исправить положение, в 1993 году на орбиту была доставлена система оптической коррекции, установка которой продолжалась десять дней. Эта экспедиция была сложнейшей за всю историю космонавтики — экипажу пришлось сделать пять длительных выходов в открытый космос.
С 1997 по 2009 год на «Хаббле» осуществили ещё четыре техобслуживания с заменой ряда приборов на усовершенствованные модели.
Несмотря на сложности с запуском и обслуживанием, проект оправдал себя. «Хаббл» наблюдает космические объекты в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах. За 15 лет работы обсерватории было получено более миллиона изображений космических объектов, а по результатам наблюдений опубликовано около 4000 научных статей.

«Комптон», «Кеплер» и другие

В апреле 1991 года NASA запустило свою вторую большую космическую лабораторию — телескоп «Комптон» (CGRO). Он весит больше 15 тонн и является одним из самых тяжёлых аппаратов на околоземной орбите. Объекты его исследований — чёрные дыры, квазары и вспышки гамма-излучения от источников большой энергии. Дело в том, что атмосфера Земли не пропускает гамма-излучения, поэтому изучение астрономических явлений в этом волновом диапазоне может осуществляться только космическими телескопами типа CGRO.
Третьей большой космической обсерваторией США на орбите Земли стал аппарат «Чандра» (CHANDRA), запущенный в июле 1999 года. Его задача — изучение рентгеновских лучей, а также спектральный анализ излучения из высокоэнергетичных областей Вселенной. Длина обсерватории почти 14 метров, а вес более 4,5 тонны.
Ещё одна крупная обсерватория США — «Спитцер» (SPITZER) была запущена в августе 2003 года. Она наблюдает космос в инфракрасном диапазоне излучения, испускаемого слабосветящимся веществом во Вселенной: тусклыми коричневыми карликами, гигантскими молекулярными облаками, протопланетами. «Спитцер» стал последним аппаратом, запущенным в рамках большой программы обсерваторий NASA.
Однако NASA не поставило на этом точку. В марте 2009 года был запущен телескоп «Кеплер» (KEPLER), задача которого — поиск экзопланет на орбитах более чем ста тысяч звёзд. А в 2013 году NASA планирует заменить «Хаббл» новым мощнейшим телескопом «Джеймс Вебб» (JWST). Его огромное зеркало диаметром 6,5 метра будет сканировать космос в поисках света самых первых звёзд и галактик, появившихся после Большого взрыва.

Наш ответ NASA

Справедливости ради следует отметить, что и Россия вносит достойную лепту в изучение космоса. В июле 2011 года был запущен спутник «РадиоАстрон» (RADIOASTRON). На сегодняшний день это самый мощный радиотелескоп в мире. С орбиты на расстоянии более 300 тысяч километров от Земли он будет обрабатывать радиосигналы, поступающие от наземных телескопов. Причём чем большим будет расстояние между источниками сигналов, тем с большей точностью «РадиоАстрон» сможет сканировать самые загадочные объекты Вселенной. Телескоп имеет беспрецедентное разрешение — до миллионных долей угловой секунды. Кроме того, на борту спутника находится экспериментальный прибор «Плазма-Ф», с помощью которого российские учёные планируют изучать так называемую космическую погоду — солнечную активность и её влияние на нашу планету.
Пожелаем им удачи!

Журнал: Тайны 20-го века №28, июль 2012 года
Рубрика: Первопроходцы
Автор: Сергей Суханов

Метки: Тайны 20 века, астрономия, наука, Ломоносов, телескоп, Ньютон, линза, инструмент, наблюдение, Грегори, Кассегрен, Гершель



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —