Журнал "Вокруг Света" №11 за 2001 год
Шрифт:
Немецкий оптик Й.Фраунгофер ввел в широкую практику научный метод изготовления линзовых объективов и контроль за их качеством. Он конструировал и изготавливал первоклассные ахроматические объективы. Венцом его оптического искусства стал 25-сантиметровый рефрактор, купленный у него Россией и установленный в Тартуской обсерватории.
К середине XIX века фраунгоферовские рефракторы стали основными инструментами наблюдательной астрономии. Казалось, что у них безоблачное будущее. Но по мере расширения спектрального диапазона наблюдений вновь стал проявляться главный недостаток линзовых объективов — хроматизм. Большие проблемы вызывало и дальнейшее увеличение диаметра объектива рефрактора. Было невозможно получить однородные большие блоки стекла для линз, а толстые линзовые объективы поглощали слишком много света.
И тут создатели телескопов снова вспомнили о рефлекторах. В середине XIX века получил известность химический метод серебрения стеклянных поверхностей. Это позволило изготавливать зеркала из стекла. Серебряная пленка — фильм наносилась на стеклянное зеркало путем воздействия виноградного сахара на соли азотнокислого серебра.
Такие зеркала со свежим серебряным фильтром отражали уже не 60% упавшего света, как бронзовые, а от 90 до 95%, а значит, были более светосильными при том же размере зеркала.
Вскоре Л. Фуко разработал метод определения формы и качества поверхности зеркал. Благодаря его исследованиям появились рефлекторы с параболическими зеркалами.
Новым толчком в дальнейшем развитии телескопостроения стало использование алюминированных зеркал. Они, в отличие от серебренных, медленнее старились и лучше отражали ультрафиолетовые лучи.
В конце XIX века начало первому поколению новых рефлекторов положил состоятельный человек, любитель астрономии Кросслей, который приобрел вогнутое стеклянное параболическое зеркало диаметром 91 см и изготовил телескоп. Следующий телескоп такого же типа с диаметром зеркала 1,5 м был установлен на обсерватории Маунт Вилсон. В 1918 году здесь же был построен 2,5-метровый рефрактор, а в 1947-м в Паломарской обсерватории был введен в строй телескоп с 5-метровым зеркалом. И все же проблемы, возникшие при создании этого телескопа, заставили специалистов в дальнейшем продвигаться в сторону увеличения диаметров более осторожными шагами. Особенно с учетом того, что работа на крупных телескопах показала, что 3-метровый диаметр с применением высококачественной оптики в пункте со спокойной атмосферой может оказаться гораздо эффективнее 5-метрового. А потому в 50 — 80-е годы в основном строились 3 — 4-метровые телескопы. Единственный 6-метровый был построен в СССР и установлен в Специальной астрономической обсерватории на Кавказе.
Параллельно с развитием оптической части совершенствуются и механические конструкции, управление телескопом доверяется компьютерам. Сейчас уже все готово к созданию больших телескопов, но из-за отсутствия достаточных средств обсерватории, институты и даже страны объединяются для совместного строительства.
Весь имеющийся арсенал телескопов ученые используют для решения важных астрономических вопросов, таких как происхождение планет, звезд, Солнечной системы, квазаров и активных галактик. Судя по всему, будущие разработки в телескопостроении обещают быть поистине грандиозными. Уже сейчас предлагаются проекты 50- и 100-метровых телескопов, оснащенных самой современной приемно-регистрирующей аппаратурой, способной обеспечить качество наблюдений, о котором сейчас можно только мечтать.
Совместный проект восьми европейских стран, названный Очень большой телескоп (VLT), также близок к завершению. Его основной идеей стало создание четырех однотипных телескопов с диаметром главного зеркала 8,2 м и установка их в одном месте с максимально благоприятным астроклиматом. Каждый из них может работать как в автономном режиме, так и в комбинации с другими телескопами, обеспечивая в этом случае собирательную способность 16-метрового телескопа. Эти телескопы имеют цельные зеркала из особого сорта стекла, их толщина всего 175 мм, поэтому специально для них была разработана сложная система разгрузки. В перспективе эти телескопы будут работать в режиме интерферометра для получения высокого разрешения.
Общий вид механической структуры, приводящей в движение зеркало телескопа YEPUN.
Первыми «ласточками» нового поколения больших телескопов стали два 10-метровых близнеца для оптических инфракрасных
История зеркально-линзовых телескопов не столь богата, как история рефракторов и рефлекторов, и восходит к 1930 году, когда эстонский оптик, сотрудник Гамбургской обсерватории Барнхард Шмидт предложил зеркально-линзовую систему, состоящую из сферического зеркала и прозрачной коррекционной пластины, поставленной в центре его кривизны. Эта пластина имеет сложную асферическую поверхность, позволяющую устранять аберрации сферического зеркала и получать как можно большее поле зрения.
Фотографическая камера Шмидта имела единственную аберрацию — кривизну поля. Причем, чем больше светосила камеры, тем лучше изображение и тем больше неискаженное поле зрения!
Телескопы Шмидта и сейчас применяются в качестве инструментов для широкоугольного обзора неба, один из них до сих пор успешно работает на Паломарской обсерватории с 1948 года.
В 1935-м Франклин Райт расположил пластину относительно зеркала так, что поле зрения стало плоским, хотя светосила и поле зрения уменьшились по сравнению с камерой Шмидта. Причем камера Райта может быть и фотографической, и визуальной.
Позже эта система была видоизменена и стала одной из самых совершенных в мире. Телескопы такого типа устанавливались на американских автоматических межпланетных станциях.
В 1946-м Джеймс Бэкер установил в камере Шмидта выпуклое вторичное зеркало и получил плоское поле.
В отличие от обычного рефлектора бинокулярный телескоп имеет два первичных зеркала. Вращение вторичных зеркал дает возможность быстро переключать телескоп с одного типа наблюдений на другой. Короткое фокусное расстояние первичных зеркал позволяет создать компактную, но достаточно жесткую структуру. Механическая система телескопа была смонтирована в Италии, а затем перевезена и установлена в Аризоне. Зеркала для телескопа сделаны в лаборатории зеркал Университета Аризоны в Таксоне из специального стекла, произведенного в Японии. После установки зеркал и окончательной настройки телескоп станет частью международной обсерватории Грэхема.
Телескопы «Джемини»
Близится к завершению большой международный проект, получивший название «Джемини» — два идентичных телескопа с диаметром главного зеркала 8,1 м. Они установлены в Северном и Южном полушариях Земли (соответственно в Мануа Кеа, Гавайи, и Церро Пачон, Чили), чтобы охватить наблюдениями всю небесную сферу.
Главное зеркало каждого из них изготовлено из 42 шестиугольных блоков, выполненных из стекла с очень низким коэффициентом теплового расширения и сваренных в один тонкий диск, который затем был отполирован. Эти телескопы могут работать как в видимой, так и в инфракрасной областях спектра. Инфракрасные изображения будут сравнимы с оптическими, а возможно, и лучше, чем полученные с космического телескопа «Хаббл».