👁 4 552
Большой телескоп азимутальный (БТА)
Большой Телескоп Азимутальный (БТА)
У подножья горы Пастухова на горе Семиродники в Специальной астрофизической обсерватории (САО) установлен Большой Телескоп Азимутальный. Его также по-простому называют – БТА. Этот находится на высоте 2070 метров над уровнем моря и по принципу действия является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 605 см и имеет параболическую форму. Фокусные расстояние главного зеркала – 24 метра. БТА является крупнейшим телескопом в Евразии. В настоящее время Специальная астрофизическая обсерватория является крупнейшим российским астрономическим центром наземных наблюдений за .
Возвращаясь к телескопу БТА стоит упомянуть несколько весьма впечатляющих цифр. Так, например, вес главного зеркала телескопа без учета оправы составляет 42 тонны, масса подвижной части телескопа - около 650 тонн, а общая масса всего телескопа БТА - около 850 тонн! В настоящее время телескоп БТА имеет несколько рекордов, относительно других телескопов на нашей . Так, главное зеркало БТА является крупнейшем в мире по массе, а купол БТА является крупнейшим астрономическим куполом в мире!
В поисках следующего телескопа мы отправляемся в Испанию, на Канарские острова, а если быть совсем точнее, то на остров Ла Пальма. Здесь на высоте 2267 метров над уровнем моря расположен Большой Канарский телескоп (GTC). Этот телескоп был построен в 2009 году. Как и телескоп БТА, Большой Канарский телескоп (GTC) по принципу действия является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 10,4 метра.
Большой Канарский телескоп (GTC) может наблюдать за звездным небом в оптическом и в среднем инфракрасном диапазоне. Благодаря инструментам Osiris и CanariCam он может проводить поляриметрические, спектрометрические и коронографические исследования космических объектов.
Далее мы отправляемся на Африканский континент, а точнее – в Южно-Африканскую республику. Здесь на вершине холма, в полупустынной местности близ деревушки Сутерланд на высоте 1798 метров над уровнем моря расположен Большой Южно-африканский телескоп (SALT). Как и предыдущие телескопы, по принципу действия Большой Южно-африканский телескоп (SALT) является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 11 метров. Любопытно, но данный телескоп не является крупнейшим в мире, однако, Большой Южно-африканский телескоп (SALT) на сегодняшний день – самый большой телескоп южного полушария. Главное зеркало данного телескопа – это не цельный кусок стекла. Главное зеркало состоит из 91 шестиугольного элемента, каждый из которых имеет диаметр в 1 метр. Для улучшения качества изображения все отдельные сегментные зеркала могут регулироваться по углу. Таким образом, достигается точнейшая форма. Сегодня, такая технология строения главных зеркал (набор отдельных подвижных сегментов) получила широкое распространение при строительстве крупных телескопов.
Большой Южно-африканский телескоп (SALT) был создан для спектрометрического и визуального анализа излучения, исходящего от астрономических объектов, находящихся вне поля видимости телескопов, расположенных в северном полушарии. В настоящее время данный телескоп обеспечивает наблюдение за , дальними и близкими , а также отслеживает эволюцию .
Пришло время отправиться на противоположную часть . Наша следующая цель – гора Грэхем, которая находится в юго-восточной части штата Аризона (США). Здесь на высоте 3300 метров расположен один из наиболее технологически передовых и обладающих наивысшим разрешением оптических телескопов в мире! Знакомьтесь – это Большой бинокулярный телескоп! Название уже говорит само за себя. Данный телескоп обладает двумя главными зеркалами. Диаметр каждого зеркала составляет 8,4 метра. Как и в простейшем бинокле, зеркала Большого бинокулярного телескопа установлены на общем креплении. Благодаря бинокулярному устройству данный телескоп по своей светосиле эквивалентен телескопу с одним зеркалом диаметром 11,8 метра, а его разрешающая способность эквивалентна телескопу с одним зеркалом диаметром 22,8 метра. Здорово, не правда ли?!
Телескоп является частью международной обсерватории Маунт-Грэм. Это совместный проект Аризонского университета и Арчетрийской астрофизической обсерватории во Флоренции (Италия). С помощью своего бинокулярного устройства Большой Бинокулярный Телескоп получает очень детальные изображения далеких объектов, давая необходимую наблюдательную информацию для космологии, внегалактической астрономии, физики звёзд и планет и решает многочисленные астрономические вопросы. Первый свет телескоп увидел 12 октября 2005 года, запечатлев объект NGC 891 в .
Телескопы Вильяма Кека (Keck Observatory)
Теперь мы отправляемся на знаменитейший остров вулканического происхождения – Гавайи (США). Одна из самых известных гор – Мауна-Кеа. Здесь нас встречает целая обсерватория – (Keck Observatory). Данная обсерватория расположена на высоте 4145 метров над уровнем моря. И если у предыдущего большого бинокурярного телескопа имелось два главных зеркала, то в обсерватории Кека мы имеем два телескопа! Каждый из телескопов может работать по отдельности, но телескопы также могут работать совместно в режиме астрономического интерферометра. Это возможно благодаря тому, что телескопы “Кек I” и “Кек II” находятся на расстоянии около 85 метров друг от друга. При таком использовании они имеют разрешение, эквивалентное телескопу с 85-метровым зеркалом. Общая масса каждого телескопа составляет приблизительно 300 тонн.
Как телескоп “Кек I”, так и телескоп “Кек II” имеют главные зеркала, которые выполнены по системе Ричи-Кретьена. Главные зеркала состоят из 36 сегментов, которые образуют отражательную поверхность, диаметр которой равен 10 метрам. Каждый такой сегмент оборудован специальной системой поддержки и наведения, а также системой, защищающей зеркала от деформации. Оба телескопа оборудованы адаптивной оптикой для компенсации атмосферных искажений, которая позволяет получить более качественное изображение. Наибольшее количество экзопланет открыто именно в этой обсерватории с помощью спектрометра высокого разрешения. Открытие новых , этапы зарождения и эволюции нашей изучает данная обсерватория в настоящее время!
Телескоп “Субару”
Телескоп “Субару”
На горе Мауна-Кеа, помимо обсерватории Кека, нас встречает и . Данная обсерватория расположена на высоте 4139 метров над уровнем моря. Любопытно, но название телескопа как никогда космическое! Все дело в том, что Субару в переводе с японского языка означает Плеяды! Строительство телескопа было начало в далеком 1991 году и продолжилось до 1998 года, а уже в 1999 году телескоп «Субару» заработал в полную силу!
Как многие известные телескопы мира, «Субару» по принципу действия является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 8,2 метра. В 2006 году на данном телескопе «Субару» была применена система адаптивной оптики с лазерной гидирующей звездой. Это позволило увеличить угловое разрешение телескопа в 10 раз. Спектрограф Coronagraphic High Angular Resolution Imaging Spectrograph (CHARIS), установленный на телескопе «Субару», предназначен для обнаружения экзопланет, исследования их света с целью установления размера планет, а также газов преобладающих в их .
Теперь мы отправляемся в штат Техас Соединенных Штатов Америки. Здесь расположена обсерватория МакДональда. В этой обсерватории расположен телескоп «Хобби-Эберли». Телескоп назван в честь бывшего губернатора Техаса Билла Хобби и Роберта Эберли, благодетеля из штата Пенсильвания. Телескоп расположен на высоте 2026 метров над уровнем моря. Телескоп был запущен в эксплуатацию в 1996 году. Главное зеркало, как и на телескопах Кека, состоит из 91 отдельных сегментов и имеет общий диаметр 9,2 метра. В отличие от многих крупных телескопов в телескопе «Хобби-Эберли» применены дополнительные и уникальные функции. Одной из таких функций можно назвать отслеживание объекта путем перемещения инструментов в фокусе телескопа. Это обеспечивает доступ к 70-81% неба и позволяет отслеживать один астрономический объект до двух часов.
Телескоп «Хобби-Эберли» широко используется для изучения космоса, начиная с нашей Солнечной системы и заканчивая звёздами в нашей галактике и для изучения остальных галактик. Телескоп «Хобби-Эберли» успешно используется и для поиска экзопланет. Используя низкую разрешающую способность спектрографа, телескоп «Хобби-Эберли» используется для идентификации суперновых для измерения ускорения Вселенной. У данного телескопа есть и «визитная карточка», отличающая этот телескоп от остальных! Рядом с телескопом имеется башня, которая называется центром кривизны выравнивания зеркал. Эта Башня используется для калибровки отдельных сегментов зеркала.
Очень большой телескоп – Very Large Telescope (VLT)
Очень большой телескоп – Very Large Telescope (VLT)
И в завершение рассказа о крупнейших телескопах мира мы отправляемся в Южную Америку, где в Республике Чили на горе Серро Параналь расположен . Да, да! Телескоп так и называется – «Очень Большой телескоп»! Дело в том, что данный телескоп состоит сразу из 4 телескопов, каждый из которых имеет диаметр апертуры в 8,2 метра. Телескопы могут работать как раздельно друг от друга, выполняя съёмку с часовой выдержкой, так и совместно, позволяя увеличить разрешение для ярких объектов, а также для увеличения светимости слабых или сильно удалённых объектов.
«Очень Большой телескоп» был построен Европейской Южной Обсерваторией (ESO). Этот телескоп находится на высоте 2635 метров над уровнем моря. «Очень Большой телескоп» способен производить наблюдения волн разного диапазона - от ближнего ультрафиолетового до среднего инфракрасного. Наличие системы адаптивной оптики позволяют телескопу практически полностью исключить влияние турбулентности атмосферы в инфракрасном диапазоне. Это позволяет получить в этом диапазоне изображения в 4 раза более чёткие, чем телескоп Хаббла. Для интерферометрических наблюдений используются четыре вспомогательных 1,8-метровых телескопа способных передвигаться вокруг основных телескопов.
Вот такие вот они – самые крупные телескопы в мире! К не названным телескопам можно отнести два восьмиметровых телескопа «Джемини-Север» и «Джемини-Юг» на Гавайях и в Чили, принадлежащие Обсерватории Джемини, 5-метровый рефлектор имени Джорджа Хейла в Паломарской обсерватории, 4,2-метровый альт-азимутальный отражательный телескоп Вильяма Гершеля, входящий в группу Исаака Ньютона в Обсерватории дель Рок де лос Мучачос (Ла-Пальма, Канарские острова), 3,9-метровый Англо-Австралийский телескоп (AAT), находящийся в Обсерватории Сайдинг-Спринг (штат Новый Южный Уэльс, Австралия), 4-метровый оптический отражательный телескоп имени Николаса Майолла в Национальной обсерватории Китт-Пик, принадлежащей к Национальным оптическим астрономическим обсерваториям США и некоторые другие.
На сегодняшний день телескопы по-прежнему остаются одними из основных инструментов астрономов, как любителей, так и профессионалов. Задача оптического инструмента собрать на приемнике света как можно больше фотонов.
В данной статье мы затронем оптические телескопы, кратко ответим на вопрос: «почему размер телескопа имеет значение?» и рассмотрим список самых больших телескопов в мире.
Прежде всего следует отметить различия между телескопом рефлектором и . Рефрактор – это самый первый тип телескопа, который был создан в 1609 году Галилеем. Принцип его работы заключается в сборе фотонов при помощи линзы или системы линз, с последующим уменьшением изображения и передачей его в окуляр, в который астроном смотрит во время наблюдения. Одной из важных характеристик такого телескопа – апертура, высокое значение которой достигается в том числе и с помощью увеличения размера линзы. Наряду с апертурой имеет большое значение и фокусное расстояние, величина которого зависит от длины самого телескопа. По этим причинам астрономы стремились увеличить свои телескопы.
На сегодняшний день самые большие телескопы-рефракторы находятся в следующих учреждениях:
- В Йеркской обсерватории (Висконсин, США) — диаметром 102 см, созданный в 1897 году;
- В Ликской обсерватории (Калифорния, США) – диаметром 91 см, созданный в 1888 году;
- В Парижской обсерватории (Медон, Франция) – диаметром 83 см, созданный в 1888 году;
- В Потсдамском институте (Потсдам, Германия) – диаметром 81 см, созданный в 1899 году;
Современные рефракторы хоть и шагнули заметно дальше изобретения Галилея, все же обладают таким недостатком как хроматическая аберрация. Кратко говоря, так как угол преломления света зависит от его длины волны, то, проходя через линзу, свет разной длины как-бы расслаивается (дисперсия света), в результате чего изображение выглядит нечетким, расплывчатым. Несмотря на то, что ученые разрабатывают все новые технологии для повышения четкости, например, стекло со сверхнизкой дисперсией, рефракторы все же во многом уступают рефлекторам.
В 1668 году Исаак Ньютон разработал первый . Основная особенность такого оптического телескопа состоит в том, что собирающим элементом является не линза, а зеркало. В силу искажения зеркала, падающий на него фотон отражается в другое зеркало, которое, в свою очередь, направляет его в окуляр. Различные конструкции рефлекторов отличаются взаимным расположением этих зеркал, однако так или иначе рефлекторы избавляют наблюдателя от последствий хроматической аберрации давая на выходе более четкое изображение. Кроме того, рефлекторы можно делать значительно больших размеров, так как линзы рефрактора диметром более 1 м деформируются под собственным весом. Также прозрачность материала линзы рефрактора заметно ограничивает диапазон длин волн, по сравнению с устройством рефлектора.
Говоря о телескопах-рефлекторах, следует также отметить, что с увеличением диаметра главного зеркала растет и его апертура. По описанным выше причинам астрономы стараются заполучить оптические телескопы-рефлекторы наибольших размеров.
Список самых больших телескопов
Рассмотрим семь комплексов телескопов с зеркалами диаметром более 8 метров. Здесь мы пытались их упорядочить по такому параметру как апертура, однако это не определяющий параметр качества наблюдения. Каждый из перечисленных телескопов имеет свои достоинства и недостатки, определенные задачи и требуемые для их выполнения характеристики.
- Большой Канарский телескоп, открытый в 2007-м году, является оптическим телескопом с наибольшей апертурой в мире. Диаметр зеркала составляет 10,4 метра, собирающая площадь 73 м², а фокусное расстояние — 169,9 м. Телескоп находится в Обсерватории Роке де лос Мучачос, которая расположена на пике потухшего вулкана Мучачос, примерно 2400 метров над уровнем моря, на одном из Канарских островов под названием Пальма. Местный астроклимат считается вторым наиболее качественным для астрономических наблюдений (после Гавайи).
Большой Канарский телескоп — самый большой телескоп в мире
- Два телескопа Кек имеют зеркала диаметром по 10 метров каждый, собирающая площадь по 76 м² и фокусное расстояние 17,5 м. Принадлежат обсерватории Мауна-Кеа, которая располагается на высоте 4145 метров, на пике горы Мауна-Кеа (Гавайи, США). В обсерватории Кека было обнаружено наибольшее количество экзопланет.
- Телескоп Хобби - Эберли находится в Обсерватории Макдональда (Техас, США) на высоте 2070 метров. Его апертура равна 9,2 м, хотя физически основное зеркало рефлектора имеет размеры 11 х 9,8 м. Собирающая площадь 77,6 м², фокусное расстояние 13,08 м. Особенность этого телескопа заключается в ряде нововведений. Одно из них — подвижные инструменты, находящиеся в фокусе, которые перемещаются вдоль неподвижного основного зеркала.
- Большой южно-африканский телескоп, принадлежащий Южно-африканской астрономической обсерватории, имеет зеркало наибольших размеров – 11,1 х 9,8 метров. При этом его эффективная апертура несколько меньше — 9.2 метра. Собирающая площадь составляет 79 м². Телескоп находится на высоте 1783 метра в полупустынном регионе Кару, ЮАР.
- Большой бинокулярный телескоп является одним из наиболее технологически развитых телескопов. Он обладает двумя зеркалами («бинокулярный»), каждое из которых имеет диаметр 8,4 метра. Собирающая площадь 110 м², а фокусное расстояние 9,6 м. Телескоп находится на высоте 3221 метр и принадлежит Международной обсерватории Маунт-Грэм (Аризона, США).
- Телескоп Субару, построенный в далеком 1999-м году, имеет диаметр 8,2 м, собирающую площадь 53 м² и фокусное расстояние 15 м. Принадлежит обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), той же, что и телескопы Кек, но находится шестью метрами ниже – на высоте 4139 м.
- VLT (Very Large Telescope – с англ. «Очень большой телескоп») состоит из четырех оптических телескопов с диметрами по 8,2 м и четырех вспомогательных – по 1,8 м. Телескопы располагаются на высоте 2635 м в пустыне Атакама, Чили. Находятся под контролем Европейской Южной Обсерватории.
«Очень большой телескоп» (VLT)
Направление развития
Так как строительство, установка и эксплуатация гигантских зеркал является достаточно энергозатратным дорогостоящим мероприятием имеет смысл повышать качество наблюдения иными способами, помимо увеличения размеров самого телескопа. По этой причине ученые также работают в направлении развития самих технологий наблюдения. Одной из таких технологий является адаптивная оптика, которая позволяет минимизировать искажения полученных изображений в результате различных атмосферных явлений.
Если рассмотреть подробнее, то телескоп фокусируется на достаточно яркой звезде для определения текущих атмосферных условий, в результате чего получаемые изображения обрабатываются с учетом текущего астроклимата. В случае, если на небосводе нет достаточно ярких звезд, телескоп излучает лазерный луч в небо, формируя на нем пятно. По параметрам этого пятна ученые определяют текущую атмосферную погоду.
Часть оптических телескопов работает также в инфракрасном диапазоне спектра, что позволяет получать более полную информацию об исследуемых объектах.
Проекты будущих телескопов
Инструменты астрономов постоянно совершенствуются и ниже представлены наиболее масштабные проекты новых телескопов.
- планируется возвести в Чили, на высоте 2516 метров, к 2022 году. Собирающий элемент состоит из семи зеркал по 8,4 м диаметром, при этом эффективная апертура достигнет 24,5 м. Собирающая площадь — 368 м². Разрешающая способность Гигантского Магелланова телескопа в 10 превысит таковую телескопа Хаббл. Способность собирать свет будет вчетверо превышать таковую любого современного оптического телескопа.
- Тридцатиметровый телескоп будет относиться к обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), к которой также относятся телескопы Кек и Субару. Данный телескоп намерены возвести к 2022-му году на высоте 4050 метров. Как видно из названия, диаметр его главного зеркала будет составлять 30 метров, собирающая площадь — 655 м 2 , а фокусное расстояние – 450 метров. Тридцатиметровый телескоп будет способен собирать вдевятеро больше света, чем любой существующий, его четкость превысит четкость Хаббла в 10-12 раз.
- (E-ELT) на сегодня является наиболее масштабным проектом телескопа. Он будет расположен на горе Армасонес на высоте 3060 метров, Чили. Диаметр зеркала E-ELT составит 39 м, собирающая площадь 978 м 2 и фокусное расстояние до 840 метров. Собирающая способность телескопа превысит в 15 раз таковую любого существующего сегодня, а качество изображения будет в 16 раз лучше, чем у Хаббла.
Перечисленные телескопы выходят за пределы видимого спектра и способны улавливать изображения также и в инфракрасной области. Сравнение этих наземных телескопов с орбитальным телескопом Хаббл означает то, что ученые преодолели барьер из помех, образованный в результате атмосферных явлений, при этом превзойдя мощный орбитальный телескоп. Все три перечисленные аппарата, вместе с Большим бинокулярным телескопом и Большим Канарским телескопом будут относиться к новому поколению так называемых Экстремально больших телескопов (Extremely Large Telescope — ELT).
Самый детальный снимок соседней галактики. Андромеду сфотографировали при помощи новой камеры сверхвысокого разрешения Hyper-Suprime Cam (HSC), установленной на японском телескопе “Субару”. Это один из самых больших в мире работающих оптических телескопов – с диаметром главного зеркала более восьми метров. В астрономии размер часто имеет решающее значение. Давайте поближе познакомимся с другими гигантами, расширяющими границы наших наблюдений за космосом.
1. “Субару”
Телескоп “Субару” расположен на вершине вулкана Мауна-Кеа (Гавайи) и работает вот уже четырнадцать лет. Это телескоп-рефлектор, выполненный по оптической схеме Ричи – Кретьена с главным зеркалом гиперболической формы. Для минимизации искажений его положение постоянно корректирует система из двухсот шестидесяти одного независимого привода. Даже корпус здания имеет особую форму, снижающую негативное влияние турбулентных потоков воздуха.
Телескоп “Субару” (фото: naoj.org).Обычно изображение с подобных телескопов недоступно непосредственному восприятию. Оно фиксируется матрицами камер, откуда передаётся на мониторы высокого разрешения и сохраняется в архив для детального изучения. “Субару” примечателен ещё и тем, что ранее позволял вести наблюдения по старинке. До установки камер был сконструирован окуляр, в который смотрели не только астрономы национальной обсерватории, но и первые лица страны, включая принцессу Саяко Курода – дочь императора Японии Акихито.
Сегодня на “Субару” может быть одновременно установлено до четырёх камер и спектрографов для наблюдений в диапазоне видимого и инфракрасного света. Самая совершенная из них (HSC) была создана компанией Canon и работает с 2012 года.
Камера HSC проектировалась в Национальной астрономической обсерватории Японии при участии множества партнерских организаций из других стран. Она состоит из блока линз высотой 165 см, светофильтров, затвора, шести независимых приводов и CCD матрицы. Её эффективное разрешение составляет 870 мегапикселей. Используемая ранее камера Subaru Prime Focus обладала на порядок меньшим разрешением – 80 мегапикселей.
Поскольку HSC разрабатывалась для конкретного телескопа, диаметр её первой линзы составляет 82 см – ровно в десять раз меньше диаметра главного зеркала “Субару”. Для снижения шумов матрица установлена в вакуумной криогенной камере Дьюара и работает при температуре -100 °С.
Телескоп “Субару” удерживал пальму первенства вплоть до 2005 года, когда завершилось строительство нового гиганта – SALT.
2. SALT
Большой южно-африканский телескоп (SALT) расположен на вершине холма в трёхстах семидесяти километрах к северо-востоку от Кейптауна, близ городка Сазерленд. Это самый крупный из действующих оптических телескопов для наблюдений за южной полусферой. Его главное зеркало с размерами 11,1×9,8 метра состоит из девяносто одной шестиугольной пластины.
Первичные зеркала большого диаметра исключительно сложно изготовить как монолитную конструкцию, поэтому у крупнейших телескопов они составные. Для изготовления пластин используются различные материалы с минимальным температурным расширением, такие как стеклокерамика.
Основная задача SALT – исследование квазаров, далёких галактик и других объектов, свет от которых слишком слаб для наблюдения с помощью большинства других астрономических инструментов. По своей архитектуре SALT подобен “Субару” и паре других известных телескопов обсерватории Мауна-Кеа.
3. Keck
Десятиметровые зеркала двух главных телескопов обсерватории Кека состоят из тридцати шести сегментов и уже сами по себе позволяют достичь высокого разрешения. Однако главная особенность конструкции в том, что два таких телескопа могут работать совместно в режиме интерферометра. Пара Keck I и Keck II по разрешающей способности эквивалентна гипотетическому телескопу с диаметром зеркала 85 метров, создание которого на сегодня технически невозможно.
Впервые на телескопах Keck была опробована система адаптивной оптики с подстройкой по лазерному лучу. Анализируя характер его распространения, автоматика компенсирует атмосферные помехи.
Пики потухших вулканов – одна из лучших площадок для строительства гигантских телескопов. Большая высота над уровнем моря и удалённость от крупных городов обеспечивают отличные условия для наблюдений.
4. GTC
Большой Канарский телескоп (GTC) также расположен на пике вулкана в обсерватории Ла-Пальма. В 2009 году он стал самым большим и самым совершенным наземным оптическим телескопом. Его главное зеркало диаметром 10,4 метра состоит из тридцати шести сегментов и считается самым совершенным из когда-либо созданных. Тем сильнее удивляет сравнительно низкая стоимость этого грандиозного проекта. Вместе с камерой инфракрасного диапазона CanariCam и вспомогательным оборудованием на строительство телескопа было затрачено всего $130 млн.
Благодаря CanariCam выполняются спектроскопические, коронографические и поляриметрические исследования. Оптическая часть охлаждается до 28 К, а сам детектор – до 8 градусов выше абсолютного нуля.
5. LSST
Поколение больших телескопов с диаметром главного зеркала до десяти метров заканчивается. В рамках ближайших проектов предусмотрено создание серии новых с увеличением размеров зеркал в два–три раза. Уже в следующем году в северной части Чили запланировано строительство широкоугольного обзорного телескопа-рефлектора Large Synoptic Survey Telescope (LSST).
LSST – Большой обзорный телескоп (изображение: lsst.org).Ожидается, что он будет обладать самым большим полем зрения (семь видимых диаметров Солнца) и камерой с разрешением 3,2 гигапикселя. За год LSST должен делать более двухсот тысяч фотографий, общий объём которых в несжатом виде превысит петабайт.
Основной задачей станут наблюдения за объектами со сверхслабой светимостью, включая астероиды, угрожающие Земле. Запланированы также измерения слабого гравитационного линзирования для обнаружения признаков тёмной материи и регистрация кратковременных астрономических событий (таких как взрыв сверхновой). По данным LSST предполагается строить интерактивную и постоянно обновляемую карту звёздного неба со свободным доступом через интернет.
При надлежащем финансировании телескоп будет введён строй уже в 2020 году. На первом этапе требуется $465 млн.
6. GMT
Гигантский Магелланов телескоп (GMT) – перспективный астрономический инструмент, создаваемый в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Главным элементом этого телескопа нового поколения станет составное зеркало из семи вогнутых сегментов общим диаметром 24,5 метра.
Даже с учётом вносимых атмосферой искажений детальность сделанных им снимков будет примерно в десять раз выше, чем у орбитального телескопа “Хаббл”. В августе 2013 года завершается отливка третьего зеркала. Ввод телескопа в эксплуатацию намечен в 2024 году. Стоимость проекта сегодня оценивается в $1,1 млрд.
7. TMT
Тридцатиметровый телескоп (TMT) – ещё один проект оптического телескопа нового поколения для обсерватории Мауна-Кеа. Главное зеркало диаметром в 30 метров будет выполнено из 492 сегментов. Его разрешающая способность оценивается как в двенадцать раз превышающая таковую у “Хаббла”.
Начало строительства запланировано на следующий год, завершение – к 2030-му. Расчётная стоимость – $1,2 млрд.
8. E-ELT
Европейский чрезвычайно большой телескоп (E-ELT) сегодня выглядит наиболее привлекательным по соотношению возможностей и затрат. Проектом предусмотрено его создание в пустыне Атакама в Чили к 2018 году. Текущая стоимость оценивается в $1,5 млрд. Диаметр главного зеркала составит 39,3 метра. Оно будет состоять из 798 шестиугольных сегментов, каждое из которых – около полутора метров в поперечнике. Система адаптивной оптики будет устранять искажения при помощи пяти дополнительных зеркал и шести тысяч независимых приводов.
Европейский чрезвычайно большой телескоп – E-ELT (фото: ESO).Расчётная масса телескопа составляет более 2800 тонн. На нём будет установлено шесть спектрографов, камера ближнего ИК-диапазона MICADO и специализированный инструмент EPICS, оптимизированный для поиска планет земного типа.
Основной задачей коллектива обсерватории E-ELT станет детальное исследование открытых к настоящему времени экзопланет и поиск новых. В качестве дополнительных целей указывается обнаружение признаков наличия в их атмосфере воды и органических веществ, а также изучение формирования планетарных систем.
Оптический диапазон составляет лишь малую часть электромагнитного спектра и обладает рядом свойств, ограничивающих возможности наблюдения. Многие астрономические объекты практически не обнаруживаются в видимом и ближнем инфракрасном спектре, но при этом выдают себя за счёт радиочастотных импульсов. Поэтому в современной астрономии большая роль отводится радиотелескопам, размер которых напрямую влияет на их чувствительность.
9. Arecibo
В одной из ведущих радиоастрономических обсерваторий Аресибо (Пуэрто-Рико) расположен крупнейший радиотелескоп на одной апертуре с диаметром рефлектора триста пять метров. Он состоит из 38 778 алюминиевых панелей суммарной площадью около семидесяти трёх тысяч квадратных метров.
Радиотелескоп обсерватории Аресибо (фото: NAIC – Arecibo Observatory).С его помощью уже был сделан ряд астрономических открытий. К примеру, в 1990 году обнаружен первый пульсар с экзопланетами, а в рамках проекта распределённых вычислений Einstein@home за последние годы были найдены десятки двойных радиопульсаров. Однако для ряда задач современной радиоастрономии возможностей “Аресибо” уже едва хватает. Новые обсерватории будут создаваться по принципу масштабируемых массивов с перспективой роста до сотен и тысяч антенн. Одними из таких станут ALMA и SKA.
10. ALMA и SKA
Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решётка (ALMA) представляет собой массив из параболических антенн диаметром до 12 метров и массой более ста тонн каждая. К середине осени 2013 года число антенн, объединённых в единый радиоинтерферометр ALMA, достигнет шестидесяти шести. Как и у большинства современных астрономических проектов, стоимость ALMA превышает миллиард долларов.
Квадратная километровая решётка (SKA) – другой радиоинтерферометр из массива праболических антенн, расположенных в Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии на общей площади около одного квадратного километра.
Антенны радиоинтерферометра “Квадратная километровая решётка” (фото: stfc.ac.uk).Его чувствительность примерно в пятьдесят раз превосходит возможности радиотелескопа обсерватории Аресибо. SKA способен уловить сверхслабые сигналы от астрономических объектов, расположенных на удалении 10–12 млрд световых лет от Земли. Начать первые наблюдения планируется в 2019 году. Проект оценивается в $2 млрд.
Несмотря на огромные масштабы современных телескопов, их запредельную сложность и многолетние наблюдения, исследование космоса только начинается. Даже в Солнечной системе до сих пор обнаружена лишь малая часть объектов, заслуживающих внимания и способных повлиять на судьбу Земли.
March 23rd, 2018
Телескоп «Джеймс Уэбб» — это орбитальная инфракрасная обсерватория, которая должна заменить тот самый знаменитый космический телескоп «Хаббл». «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6,5 метров в диаметре и стоить около 6.8 млрд долларов. Для сравнения, диаметр зеркала «Хаббла» — «всего» 2.4 метра.
Работа над его идет около 20 лет! Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился на 2014 и на 2015 год. Однако первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года. Потом объявили о запуске в 2018, но по последним сведениям телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» весной 2019 года.
Давайте посмотрим как собирали это уникальное устройство:
Сама система очень сложная, ее собирают поэтапно, проверяя работоспособность многих элементов и уже собранной конструкции в ходе каждого этапа. Начиная с середины июля телескоп стали проверять на работоспособность при сверхнизких температурах — от 20 до 40 градусов Кельвина. В течение нескольких недель тестировалась работа 18 главных зеркальных секций телескопа для того, чтобы убедиться в возможности их работы в качестве единого целого. Диаметр составного зеркала телескопа равен 6,5 метров.
Позже, после того, как оказалось, что все хорошо, ученые проверили систему ориентирования, эмулируя свет далекой звезды. Телескоп смог обнаружить этот свет, все оптические системы работали в штатном режиме. Затем телескоп смог определить местоположение «звезды», отследив ее характеристики и динамику. Ученые убедились, что в космосе телескоп будет работать вполне корректно.
Телескоп «Джеймс Уэбб» должен быть размещен на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля. А в космосе холодно. Здесь показаны испытания, проводимые 30 марта 2012, направленные на изучение возможности противостоять холодным температурам пространства. (Фото Chris Gunn | NASA):
в 2017 году телескоп «Джеймс Уэбб» опять провел в экстремальных условиях. Его поместили в камеру, температура в которой достигала всего 20 градусов Цельсия выше абсолютного нуля. Кроме того, в этой камере не было воздуха — ученые создали вакуум для того, чтобы поместить телескоп в условия открытого космоса.
«Теперь мы убедились в том, что НАСА и партнеры агентства создали отличный телескоп и набор научных инструментов», — заявил Билл Очс, руководитель проекта «Джеймс Уэбб» в Центре космических полетов имени Годдарда.
«Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6.5 метров в диаметре с площадью собирающей поверхности 25 м². Много это, или мало? (Фото Chris Gunn):
Но и это еще не все, телескопу предстоит пройти еще много проверок, прежде, чем его признают полностью готовым к отправке. Недавние тесты показали, что устройство может работать в вакууме при сверхнизких температурах. Именно такие условия царят в точке L2 Лагранжа в системе Земля-Солнце.
В начале Февраля «Джеймс Уэбб» перевезут в Хьюстон, где он будет помещен в самолет Локхид C-5 «Гэлэкси». На борту этого гиганта телескоп полетит в Лос-Анжелес, где его соберут окончательно, смонтировав солнцезащитный экран. Ученые после этого проверят, работает ли вся система с таким экраном, и нормально ли выдерживает устройство вибрации и нагрузки в ходе полета.
Сравним с «Хабблом». Зеркало «Хаббла» (слева) и «Уэбба» (справа) в одном масштабе:
4. Полномасштабная модель космического телескопа Джеймса Уэбба в Остине, штат Техас, 8 марта 2013. (Фото Chris Gunn):
5. Проект телескопа представляет собой международное сотрудничество 17 стран, во главе которых стоит NASA, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств. (Фото Chris Gunn):
6. Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился на 2014 и на 2015 год. Однако первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года.(Фото Chris Gunn):
7. Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6.5 метра, чтобы измерить свет от самых далёких галактик.
Простое изготовление зеркала, подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади. (Фото Chris Gunn):
8. Не только у нас всё дорожает от начальной сметы. Так, стоимость телескопа «Джеймс Уэбб» превысила изначальные расчёты по меньшей мере в 4 раза. Планировалось, что телескоп обойдётся в 1,6 млрд долл. и будет запущен в 2011 году, однако по новым оценкам стоимость может составить 6.8 млрд, но уже есть сведения о превышении и этого лимита до 10 млрд. (Фото Chris Gunn):
9. Это спектрограф ближнего инфракрасного диапазона. Он будет анализировать спектр источников, что позволит получать информацию как о физических свойствах исследуемых объектов (например, температуре и массе), так и об их химическом составе. (Фото Chris Gunn):
Телескоп позволит обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что практически равно температуре поверхности Земли), находящиеся дальше 12 а. е. от своих звёзд, и удалённые от Земли на расстояние до 15 световых лет. В зону подробного наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звезд. Благодаря «Джеймсу Уэббу» ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии — возможностей телескопа будет достаточно не только для того, чтобы обнаруживать сами экзопланеты, но даже спутники и спектральные линии этих планет.
11. Инженеры тестируют в камере. систему подъема телескопа, 9 сентября 2014. (Фото Chris Gunn):
12. Исследование зеркал, 29 сентября 2014. Шестиугольная форма сегментов была выбрана не случайно. Она обладает высоким коэффициентом заполнения и имеет симметрию шестого порядка. Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты подходят друг к другу без зазоров. Благодаря симметрии 18 сегментов зеркала можно разделить на три группы, в каждой из которых настройки сегментов идентичны. Наконец, желательно, чтобы зеркало имело форму, близкую к круговой — для максимально компактного фокусирования света на детекторах. Овальное зеркало, например, дало бы вытянутое изображение, а квадратное послало бы много света из центральной области. (Фото Chris Gunn):
13. Очистка зеркала сухим льдом из двуокиси углерода. Тряпками здесь никто не трет. (Фото Chris Gunn):
14. Камера A — это гигантская испытательная камера с вакуумом, которая будет моделировать космическое пространства при испытаниях телескопа «Джеймса Уэбба», 20 мая 2015. (Фото Chris Gunn):
17. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов зеркала составляет 1.32 метра от ребра до ребра. (Фото Chris Gunn):
18. Масса непосредственно самого́ зеркала в каждом сегменте — 20 кг, а масса всего сегмента в сборе — 40 кг. (Фото Chris Gunn):
19. Для зеркала телескопа «Джеймса Уэбба» используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1.3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента. (Фото Chris Gunn):
20. Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы, близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку. (Фото Chris Gunn):
21. По завершению обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6—29 мкм, и готовый сегмент проходит повторные испытания при криогенных температурах. (Фото Chris Gunn):
22. Работа над телескопом в ноябре 2016 года. (Фото Chris Gunn):
23. НАСА завершило сборку космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2016 году и приступило к его испытаниям. Это снимок от 5 марта 2017 года. На длинной выдержке техники выглядят призраками. (Фото Chris Gunn):
26. Дверь в ту самую камеру А с 14-й фотографии, в которой моделируется космическое пространство. (Фото Chris Gunn):
28. Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» весной 2019 года. Отвечая на вопрос о том, что ученые ожидают узнать с помощью нового телескопа, ведущий научный сотрудник проекта Джон Мэтер сказал: «Надеюсь, мы найдем что-то, о чем никто ничего не знает». (Фото Chris Gunn):
«Джеймс Уэбб» очень сложная система, которая состоит из тысяч отдельных элементов. Они формируют зеркало телескопа и его научные инструменты. Что касается последних, то это такие устройства:
Камера ближнего инфракрасного диапазона (Near-Infrared Camera);
- Прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения (Mid-Infrared Instrument);
- Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (Near-Infrared Spectrograph);
- Датчик точного наведения c устройством формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевым спектрографом (Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph).
Очень важно защитить телескоп экраном, который закроет его от Солнца. Дело в том, что именно благодаря этому экрану «Джеймс Уэбб» сможет обнаружить даже очень слабый свет самых удаленных звезд. Для развертывания экрана создана сложная система из 180 разных устройств и других элементов. Размеры его составляют 14*21 метр. «Это заставляет нас нервничать», — признал глава проекта разработки телескопа.
Основными задачами телескопа, который сменит в строю «Хаббл» являются: обнаружение света первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва, изучение формирования и развития галактик, звёзд, планетных систем и происхождения жизни. Также «Уэбб» сможет рассказать о том, когда и где началась реионизация Вселенной и что её вызвало.
источники
За последние 20-30 лет спутниковая антенна стала неотъемлемым атрибутом в нашей жизни. Множество современных городов имеют доступ к спутниковому телевидению. Массово-популярными спутниковые тарелки стали в начале 1990-х. Для таких антенн-тарелок, используемых, в качестве радио-телескопов для получения информации с разных уголков планеты, размер действительно имеет значение. Вашему вниманию представляются десять самых больших телескопов на Земле, расположенных в самых больших обсерваториях мира
10 Спутниковый телескоп Стэнфорда, США
Диаметр: 150 футов (46 метров)
Расположен в предгорьях Стэнфорда, Калифорния, радио-телескоп, известный, как тарелка-достопримечательность. Его посещают приблизительно 1 500 человек каждый день. Построенный Стэнфордским Научно-исследовательским институтом в 1966, в 150 футов диаметром (46 метров) радио-телескоп был первоначально предназначен для исследования химического состава нашей атмосферы, но, с такой сильной радарной антенной, позже использовался для коммуникации со спутниками и космическими кораблями.
9 Обсерватория Алгонкин, Канада
Диаметр: 150 футов (46 метров )
Эта обсерватория находится в провинциальном парке Алгонкин в Онтарио, Канада. Главная центральная часть обсерватории - 150-футовая (46 м) параболическая тарелка, о которой стало известно в 1960-м году в период ранних технических тестов VLBI. VLBI учитывает одновременные наблюдения за многими телескопами, которые объединены между собой.
8 Большой Телескоп LMT, Мексика
Диаметр: 164 фута (50 метров)
Большой Телескоп LMT является относительно недавним дополнением к списку самых больших радиотелескопов. Построенный в 2006, этот 164-футовый (50 m) инструмент представляет собой лучший телескоп для того, чтобы посылать радиоволны в его собственном частотном диапазоне. Предоставляя астрономам ценную информацию относительно звездного формирования, LMT расположен в горной цепи Негра - это пятая по высоте гора в Мексике. Это объединенный мексиканский и американский проект обошелся в $116 миллионов.
7 Обсерватория Паркса, Австралия
Диаметр: 210 футов (64 метра)
Постройка была закончена в 1961 году, Обсерватория Паркса в Австралии была одной из нескольких, используемых чтобы передавать телевизионные сигналы в 1969 году. Обсерватория предоставляла НАСА ценную информацию во время их лунных миссий, передавая сигналы и предоставляя необходимую помощь, когда наш единственный естественный спутник был на австралийской стороне Земли. Больше 50-и процентов известных пульсаров -нейтронных звезд - были обнаружены в Парксе.
6 Авантюриновый Коммуникационный Комплекс, США
Диаметр: 230 футов (70 метров)
Известный, как Авантюриновая Обсерватория, этот комплекс расположен в Пустыне Мохаве, Калифорния. Это один из 3-х подобных комплексов - другие два расположены в Мадриде и Канберре. Авантюрин известен, как антенна Марса, которая составляет 230 футов (70 м) в диаметре. Этот очень чувствительный радио-телескоп - который был фактически смоделирован и позже модернизирован, чтобы быть больше чем, тарелка из Обсерватории Паркса Австралии, и предоставлять больше информации, которая поможет в картографии квазаров, комет, планет, астероидов и многих других небесных тел. Авантюриновый комплекс также доказал свою ценность в поиске высокоэнергетических передач нейтрино на луне.
5 Евпатория, Радио-Телескоп RT-70, Украина
Диаметр: 230 футов (70 метров)
Телескоп в Евпатории использовался, чтобы обнаруживать астероиды и космический мусор. Именно отсюда 9 октября 2008 года был отправлен сигнал к планете Gliese 581c под названием "Суперземля". Если Gliese 581населена разумными существами, возможно они пошлют нам обратный сигнал! Однако, мы должны будем ждать, пока сообщение достигает планеты в 2029 году
4 Телескоп Ловелл, Великобритания
Диаметр: 250 футов (76 метров)
Ловелл - Телескоп Соединенного Королевства, расположен в Обсерватории Джорделл-Бэнк на северо-западе Англии. Построенный в 1955, он был назван в честь одного из создателей, Бернарда Ловелла. Среди самых известных достижений телескопа было подтверждение существования пульсара. Телескоп также способствовал открытию квазаров.
3 Эффельсберг Радио-Телескоп в Германии
Радиотелескоп Эффельсберг расположен в западной Германии. Построенный в период между 1968 и 1971, телескоп находится в распоряжении Института Радиоастрономии Макса Планка, в Бонне. Оборудованный, чтобы наблюдать за пульсарами, звездными формированиями и ядрами отдаленных галактик, Эффельсберг - один из самых важных в мире суперсильных телескопов.
2 Зеленый Телескоп Банка, США
Диаметр: 328 футов (100 метров)
Зеленый Телескоп Банка расположен в Западной Вирджинии, в центре Национальной Тихой Зоны Соединенных Штатов - это область ограниченных или запрещенных радио-передач, который очень помогает телескопу в достижении его самого высокого потенциала. Телескоп, который был закончен в 2002 году, строился в течении 11 лет.
1. Обсерватория Аресибо, Пуэрто-Рико
Диаметр: 1 001 фут (305 метров)
Самый большой телескоп на Земле безусловно находится в Обсерватории Аресибо (Arecibo) близ одноименного города в Пуэрто-Рико. Управляемая SRI International - научно-исследовательским институтом от Стэнфордского университета, Обсерватория участвует в радиоастрономии, радарных наблюдениях за солнечной системой и в исследовании атмосфер других планет. Огромная тарелка была построена в 1963 году.
