Самый большой зеркальный телескоп в мире. Самые большие телескопы в мире

Благодаря телескопам ученые сделали удивительные открытия: обнаружили огромное количество планет за пределами Солнечной системы, узнали о существовании черных дыр в центрах галактик. Но Вселенная настолько огромна, что это - лишь крупица знаний. Вот десять существующих и будущих гигантов среди наземных телескопов, которые дают ученым возможность изучать прошлое Вселенной и узнавать новые факты. Возможно, с помощью одного из них даже удастся обнаружить Девятую планету.

Большой южноафриканский телескоп (SALT)

Этот 9,2-метровый телескоп - крупнейший наземный оптический прибор в южном полушарии. Он функционирует с 2005 года и концентрируется на спектроскопических съемках (регистрирует спектры различных видов излучения). Прибор может просматривать около 70% неба, наблюдаемого в Сатерленде, ЮАР.

Телескопы Keck I и II

Двойные 10-метровые телескопы в обсерватории Кека находятся на втором месте по величине среди оптических приборов на Земле. Они расположены недалеко от вершины горы Мауна-Кеа на Гавайях. Keck I начал функционировать в 1993 году. Спустя несколько лет, в 1996, был запущен Keck II . В 2004 году на объединенных телескопах была развернута первая система адаптивной оптики с лазерной направляющей звездой. Она создает искусственное звездное пятно в качестве ориентира для коррекции атмосферных искажений при просмотре неба.

Фото: ctrl.info

Большой Канарский телескоп (GTC)

10,4-метровый телескоп расположен на пике потухшего вулкана Мучачос на Канарском острове Пальма. Он известен как оптический прибор с самым крупным зеркалом в мире. Оно состоит из 36 шестиугольных сегментов. GTC имеет несколько вспомогательных инструментов. Например, камеру CanariCam, способную исследовать инфракрасный свет среднего диапазона, излучаемый звездами и планетами. CanariCam также обладает уникальной способностью блокировать яркий звездный свет и делать слабые планеты на фотоснимках более заметными.

Фото: astro.ufl

Радиотелескоп обсерватории Аресибо

Это один из самых узнаваемых в мире наземных телескопов. Он функционирует с 1963 года и представляет собой огромную 30-метровую радиоотражающую тарелку рядом с городом Аресибо в Пуэрто-Рико. Огромный отражатель делает телескоп особо чувствительным. Он способен обнаружить слабый радиоисточник (отдаленные квазары и галактики, которые излучают радиоволны) всего за несколько минут наблюдения.

Фото: physicsworld

Комплекс радиотелескопов ALMA

Один из крупнейших наземных астрономических инструментов представлен в виде 66 12-метровых радиоантенн. Комплекс находится на высоте 5000 метров в пустыне Атакама в Чили. Первые научные исследования были проведены в 2011 году. У радиотелескопов ALMA есть одно важное предназначение. С их помощью астрономы хотят изучить процессы, которые происходили на протяжении первых сотен миллионов лет после Большого Взрыва.

Фото: Википедия

До этого момента мы говорили об уже существующих телескопах. Но сейчас строится много новых. Совсем скоро они начнут функционировать и значительно расширят возможности науки.

LSST

Это широкоугольный телескоп-рефлектор, который будет снимать определенную область неба каждые несколько ночей. Расположен он будет в Чили, на вершине горы Серо-Пачон. Пока проект находится только в разработке. Полноценное функционирование телескопа планируется к 2022 году. Тем не менее, на него уже возлагают большие надежды. Астрономы ожидают, что LSST даст им наилучшее представление о находящихся на большом удалении от Солнца небесных телах. Также ученые предполагают, что этот телескоп сможет замечать космические камни, которые теоретически могут столкнуться с Землей в будущем.

Фото: LSST

Гигантский Магелланов телескоп

Телескоп, строительство которого планируют завершить к 2022 году, будет находиться в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Ученые полагают, что телескоп в четыре раза превысит способность собирать свет по сравнению с существующими на данный момент оптическими приборами. С его помощью астрономы смогут открывать экзопланеты (планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы) и изучать свойства тёмной материи.

Фото: Википедия

Тридцатиметровый телескоп

Тридцатиметровый телескоп будет расположен на Гавайях, рядом с обсерваторией Кека. Планируется, что его начнут эксплуатировать в 2025-2030 годах. Диафрагма прибора способна обеспечить разрешение в 12 раз выше, чем у космического телескопа Хаббла.

Фото: Википедия

Радиотелескоп SKA

Антенны SKA будут размещены в ЮАР и Австралии. Сейчас проект находится еще на стадии строительства. Но первые наблюдения запланированы уже на 2020 год. Чувствительность SKA будет в 50 раз превышать чувствительность любого когда-либо созданного радиотелескопа. С его помощью астрономы смогут исследовать сигналы из более молодой вселенной - времени, когда происходило формирование первых звезд и галактик.

Фото: Википедия

Чрезвычайно большой телескоп (ELT)

Телескоп будет расположен на горе Серро-Амазоне в Чили. Планируется, что он начнет работать только в 2025 году. Тем не менее, он уже прославился огромным зеркалом, которое будет состоять из 798 шестиугольных сегментов диаметром 1,4 метра каждый. Технические характеристики ELT позволят ему изучать состав атмосфер внесолнечных планет.

Фото: Википедия

Мне в комментариях сразу же напомнили, что нужно обязательно написать и про БТА-6. Выполняю пожелания:-)

В течении многих лет самый большой в мире телескоп БТА (Большой Телескоп Азимутальный) принадлежал именно нашей стране, причем сконструирован и построен он был полностью с использованием отечественных технологий, продемонстрировав лидерство страны в области создания оптических инструментов. В начале 60-х советские учёные получили от правительства «особое задание» - создать телескоп больше чем у американцев (телескоп Хейла - 5 м.). Посчитали, что на метр больше будет достаточно, так как американцы вообще считали бессмысленным создание цельных зеркал размером более 5 метров из-за деформации под собственным весом.

Какова же история создания этого уникального научного объекта?

Сейчас мы узнаем …

Кстати, первое фото из очень , посмотрите его обязательно тоже.

Фото 3.

М. В. Келдыш, Л. А. Арцимович, И. М. Копылов и другие на стройплощадке БТА. 1966 г.

История Большого телескопа азимутального (БТА, Карачаево-Черкесия) началась 25 марта 1960 года, когда по предложению АН СССР и Государственного комитета по оборонной технике Совет министров СССР принял постановление о создании комплекса с телескопом-рефлектором, имеющим главное зеркало диаметром 6 метров.

Его назначение – «исследование структуры, физической природы и эволюции внегалактических объектов, детальное изучение физических характеристик и химического состава нестационарных и магнитных звезд». Головным исполнителем был назначен Государственный оптико-механический завод им. ОГПУ (ГОМЗ), на базе которого вскоре было образовано ЛОМО, а главным конструктором – Баграт Константинович Иоаннисиани. БТА являлся новейшей для своего времени астрономической техникой, содержавшей в себе много поистине революционных решений. С тех пор монтировка всех больших телескопов мира осуществляется по блестяще оправдавшей себя альт-азимутальной схеме, впервые в мировой практике примененной нашими учеными в БТА. Над его созданием трудились специалисты самого высокого класса, что обеспечило высокое качество гигантского прибора. Вот уже более 30 лет БТА несет свою звездную вахту. Этот телескоп способен различать астрономические объекты 27-ой величины. Представьте, что земля плоская; и тогда, если в Японии кто-нибудь прикуривал бы сигарету, при помощи телескопа это можно было бы ясно увидеть.

Фото 4.

Очистка дна котлована. Февраль 1966 г

После анализа всех данных, площадкой для телескопа БТА стало место на высоте 2100 метров возле горы Пастухова, недалеко от станицы Зеленчукская, которая расположена в Карачаево-Черкессии — Нижний Архыз.

По проекту был выбран азимутальный тип монтировки телескопа. Полный наружный диаметр зеркала составлял 6.05 метра при толщине 65 см, равномерной по всей площади.

Сборка конструкции телескопа производилась в помещении ЛОМО. Специально для этого был построен корпус высотой свыше 50 метров. Внутри корпуса были установлены подъемные краны грузоподъемностью 150 и 30 тонн. Перед началом сборки был изготовлен специальный фундамент. Сама сборка началась в январе 1966 года и продолжалась более полутора лет, до сентября 1967 года.

Фото 5.

Строительство фундаментов телескопа и башни. Апрель 1966 г.

К моменту изготовления заготовки зеркала диаметром 6 м накопленный опыт обработки крупногабаритных оптических заготовок был невелик. Для обработки отливки 6-метрового диаметра, когда потребовалось снять с заготовки около 25 т стекла, имеющийся опыт оказался непригодным, как из-за низкой производительности труда, так и из-за наличия реальной опасности выхода заготовки из строя. Поэтому при обработке заготовки диаметром 6 м было принято решение о применении алмазного инструмента.

Многие из узлов телескопа являются уникальными для своего времени, такие как главный спектрограф телескопа, имеющий диаметр 2 метра, система гидирования, включающая в себя телескоп-гид и комплексную фото и телевизионную систему, а также специализированную ЭВМ для управления работой системы

Фото 6.

Лето 1968 г. Доставка деталей телескопа

БТА является телескопом мирового класса. Большая светособирающая способность телескопа дает возможность проводить исследование структуры, физической природы и эволюции внегалактических объектов, детальное изучение физических характеристик и химического состава пекулярных, нестационарных и магнитных звезд, исследование процессов звездообразования и эволюции звезд, изучение поверхностей и химического состава атмосфер планет, траекторные измерения искусственных небесных тел на больших расстояниях от Земли и многое другое.

С его помощью были проведены многочисленные уникальные исследования космического пространства: изучены самые далекие из наблюдавшихся когда-либо с Земли галактик, оценена масса местного объема Вселенной, разгадано множество других загадок космоса. Петербургский ученый Дмитрий Вышелович с помощью БТА искал ответ на вопрос, дрейфуют ли фундаментальные постоянные во Вселенной. По итогам наблюдений он сделал важнейшие открытия. Астрономы со всего мира записываются в очередь, чтобы провести наблюдения с помощью знаменитого русского телескопа. Отечественные телескопостроители и ученые накопили благодаря БТА огромный опыт, позволивший открыть пути к новым технологиям изучения Вселенной.

Фото 7.

Монтаж металлоконструкций купола. 1968 г

Разрешающая способность телескопа в 2000 раз большеразрешающей способности человеческого глаза, а его радиус «зрения» в 1,5 раза превышает аналогичный показа-тель крупнейшего на тот момент телескопа США в Маунт-Паломаре (8-9 млрд. световых лет против 5-6 соответственно). Не случайно БТА называют «Оком планеты». Его размеры поражают воображение: высота – 42 метра, вес – 850 тонн. Благодаря специальной конструкции гидравлических опор телескоп как бы «плавает» на тончайшей масляной подушке толщиной 0,1 мм, и человек в состоянии повернуть его вокруг своей оси без применения техники и дополнительных инструментов.

Постановлением Правительства от 25 марта 1960 г. Лыткаринский завод оптического стекла был утвержден головным исполнителем по разработке технологического процесса на отливку из стекла заготовки зеркала диаметром 6 м и по изготовлению заготовки зеркала. Специально для этого проекта было построено два новых производственных корпуса. Предстояло отлить заготовку стекла массой 70 т, отжечь ее и произвести сложную обработку всех поверхностей с изготовлением 60 посадочных глухих отверстий на тыльной стороне, центрального отверстия и др. Спустя три года с момента выхода Постановления Правительства был создан опытно-производственный цех. В задачу цеха входило монтаж и отладка оборудования, отработка промышленного техпроцесса и изготовление заготовки зеркала.

Фото 8.

Проведенный специалистами ЛЗОС комплекс поисковых работ по созданию оптимальных режимов обработки позволил разработать и реализовать технологию изготовления промышленной заготовки главного зеркала. Обработка заготовки велась в течение почти полутора лет. Для обработки зеркала Коломенским заводом тяжелого станкостроения в 1963 г. был создан специальный карусельный станок КУ-158. Параллельно проводилась большая научно-исследовательская работа по технологии и контролю этого уникального зеркала. В июне 1974 года зеркало было готово для проведения аттестации, которая была успешно выполнена. В июне 1974 г. начался ответственный этап транспортировки зеркала в обсерваторию. 30 декабря 1975 г. утвержден акт Государственной межведомственной комиссии по приемке в эксплуатацию Большого азимутального телескопа.

Фото 9.

1989 г. Сборка 1-метрового телескопа Цейс-1000

Фото 10.

Транспортировка верхней части трубы БТА. Август 1970 г.

Сегодня существуют новые, более эффективные астрономические системы с более крупными, в том числе сегментными, зеркалами. Но по своим параметрам наш телескоп до сих пор считается одним из лучших в мире, поэтому он по сей день пользуется повышенным спросом у отечественных и зарубежных ученых. За прошедшие годы он проходил неоднократную модернизацию, совершенствовалась прежде всего система управления. Сегодня осуществлять наблюдения можно при помощи оптоволоконного соединения прямо из расположенного в долине городка астрономов.

Фото 11.

Советская оптическая промышленность тех времён не была рассчитана на решение таких задач, поэтому для создания 6-метрового зеркала был специально построен завод в подмосковном Лыткарино на базе небольшого цеха по изготовлению зеркальных отражателей.

Заготовка для такого зеркала весит 70 тонн, первые несколько были «запороты» из-за спешки, так как чтобы не треснуть должны были остывать очень долго. «Удачная» заготовка остывала 2 года и 19 дней. Затем при её шлифовке было выработано 15000 карат алмазного инструмента и «стёрто» почти 30 тонн стекла. Полностью готовое зеркало стало весить 42 тонны.

Доставка зеркала на Кавказ стоит отдельного упоминания.. Сначала к месту назначения был отправлен муляж такого же размера и веса, в маршрут были внесены некоторые коррективы - построены 2 новых речных порта, 4 новых моста и укреплено и расширено 6 уже существующих, проложено несколько сотен километров новых дорог с идеальным покрытием.

Механические детали телескопа были созданы на Ленинградском Оптико-Механическом заводе. Общая масса телескопа составила - 850 тонн.

Фото 12.

Но несмотря на все усилия, «переплюнуть» по качеству (то есть по разрешению) американский телескоп Хейла БТА-6 не удалось. Частично из-за дефектов главного зеркала (первый блин всё-таки комом), частично из-за худших климатических условий в месте его расположения.

Фото 13.

Установка в 1978 году нового, уже третьего по счёту зеркала, заметно улучшила ситуацию, но погодные условия остались прежними. К тому же, осложняет работу слишком большая чувствительность цельного зеркала к незначительным температурным колебаниям. «Не видит» - это конечно громко сказано, до 1993 года БТА-6 оставался крупнейшим в мире телескопом, а крупнейшим в Евразии он является и по сей день. С новым зеркалом удалось добиться разрешающей способности практически, как у «Хейла», а «проницающая сила», то есть способность видеть слабые объекты у БТА-6 даже больше (всё таки на целый метр больше диаметр).

Фото 14.

Фото 15.

Фото 16.

Фото 17.

Фото 18.

За 30-летний период эксплуатации телескопа его зеркало несколько раз перепокрывалось, что привело к существенному повреждению поверхностного слоя, его коррозии, и, вследствие чего было утрачено до 70% отражающей способности зеркала. И все же, БТА был и остается уникальным инструментов ученых-астрономов, как российских, так и зарубежных. Но для сохранения его работоспособности и повышения эффективности возникла необходимость в реконструкции и обновлении главного зеркала. В настоящее время технология формообразования и разгрузки зеркала, которой владеют специалисты ОАО ЛЗОС, позволяет троекратно улучшить его оптические характеристики, в том числе и по угловому разрешению.

Фото 19.

Сегодня технологический процесс формообразования поверхностей астрономических оптических деталей на Лыткаринском заводе оптического стекла выведен на новый уровень, достигаемое качество отклонений формы поверхностей от теоретической повысилось на порядок за счет автоматизации и модернизации производства и компьютерного управления. Существенно улучшилась и механическая база, и технология облегчения и разгрузки зеркал с использованием современного компьютерного оборудования. Станки для фрезерования, шлифования и полирования 6-метрового зеркала также модернизированы в соответствии с современными требованиями. Существенно улучшены и средства контроля оптики.

Главное зеркало доставлено на Лыткаринский завод оптического стекла. В настоящее время завершен этап фрезерования. С рабочей поверхности удален верхний слой толщиной около 8 мм. Зеркало транспортировано в термостабилизированный корпус и установлено на автоматизированный станок для шлифования и полирования рабочей поверхности. По словам технического директора – главного инженера предприятия С.П.Белоусова, это будет наиболее сложный и ответственный этап обработки зеркала, – необходимо получить форму поверхности с гораздо меньшими отклонениями от идеального параболоида, чем это было достигнуто в семидесятых годах. После этого зеркало телескопа с улучшенными на порядок разрешающей способностью и проницающей силой сможет прослужить российской и мировой науке еще не менее 30 лет.

Фото 20.

Среди специалистов, кто участвовал в изготовлении зеркала – механик Жихарев А.Г., оптик Каверин М.С., слесарь Панов В.Г., фрезеровщик Писаренко Н.И. – они работают и поныне, передают богатый опыт крупногабаритного оптического приборостроения молодежи. Совсем недавно ушли на заслуженный отдых оптик Бочманов Ю.К., фрезеровщик Егоров Е.В. (он выполнял повторную фрезеровку зеркала в прошлом и в этом году).

Подобную работу в России больше никто выполнить не сможет. В мире, кроме ЛЗОСа, есть всего лишь две фирмы, которые изготавливают крупногабаритные зеркала. Это Оптическая лаборатория обсерватории Стюарда (Аризона, США) и фирма SAGEM-REOSC (Франция) (диаметром 8 м) но и там башни для контроля зеркал короче, чем требуется, поскольку радиус зеркала БТА 48 метров.

Б.М. Шустов, доктор физико-математических наук,
Институт астрономии РАН

Основной объем знаний о Вселенной человечество почерпнуло используя оптические инструменты - телескопы. Уже первый телескоп, изобретенный Галилеем в 1610 году, позволил сделать великие астрономические открытия. Следующие столетия астрономическая техника непрерывно совершенствовалась и современный уровень оптической астрономиии определяется данными, полученными с помощью инструментов, в сотни раз превышающими по размерам первые телескопы.

Тенденция создания все более крупных инструментов особенно четко проявилась в последние десятилетия. Телескопы с зеркалом диаметром 8 - 10 м становятся обычными в практике наблюдений. Проекты 30-м и даже 100-м телескопов оцениваются как вполне осуществимые уже через 10 - 20 лет.

Зачем их строят

Необходимость построения таких телескопов определяют задачи, требующие предельной чувствительности инструментов для регистрации излучения от самых слабых космических объектов. К таким задачам относятся:

происхождение Вселенной;
механизмы образования и эволюции звезд, галактик и планетных систем;
физические свойства материи в экстремальных астрофизических условиях;
астрофизические аспекты зарождения и существования жизни во Вселенной.

Чтобы получить максимум информации об астрономическом объекте, современный телескоп должен иметь большую поверхность собирающей оптики и высокую эффективность приемников излучения . Кроме того, помехи при наблюдениях должны быть минимальны .

В настоящее время эффективность приемников в оптическом диапазоне, понимаемая как доля регистрируемых квантов от общего числа пришедших на чувствительную поверхность, приближается к теоретическому пределу (100%), и дальнейшие пути совершенствования связаны с увеличением формата приемников, ускорением обработки сигнала и т.д.

Помехи при наблюдениях - весьма серьезная проблема. Помимо помех природного характера (например, облачность, пылевые образования в атмосфере) угрозу существованию оптической астрономии как наблюдательной науки представляет нарастающая засветка от населенных пунктов, промышленных центров, коммуникаций, техногенное загрязнение атмосферы. Современные обсерватории строят, естественно, в местах с благоприятным астроклиматом. Таких мест на земном шаре очень мало, не более десятка. К сожалению, на территории России мест с очень хорошим астроклиматом нет.

Единственным перспективным направлением развития высокоэффективной астрономической техники остается увеличение размеров собирающих поверхностей инструментов.

Крупнейшие телескопы: опыт создания и использования

В последнее десятилетие в мире реализованы или находятся в процессе разработки и создания более десятка проектов крупных телескопов. Некоторыми проектами предусмотрено строительство сразу нескольких телескопов с зеркалом размером не менее 8 м. Стоимость инструмента определяется в первую очередь размером оптики. Столетия практического опыта в телескопостроении привели к простому способу сравнительной оценки стоимости телескопа S с зеркалом диаметром D (напомню, что все инструменты с диаметром главного зеркала больше 1 м - телескопы-рефлекторы). Для телескопов со сплошным главным зеркалом как правило S пропорционально D 3 . Анализируя таблицу, можно заметить, что это классическое соотношение для самых больших инструментов нарушается. Такие телескопы дешевле и для них S пропорционально D a , где a не превышает 2.

Именно потрясающее снижение стоимости и дает возможность рассматривать проекты сверхгигантских телескопов с диаметром зеркала в десятки и даже сотню метров не как фантазии, а как вполне реальные в недалеком будущем проекты. Мы расскажем о нескольких наиболее экономичных проектах. Один из них, SALT, вводится в строй в 2005 г., строительство гигантских телескопов 30-метрового класса ELT и 100-метрового - OWL , еще не начато, но, возможно, они появятся через 10 - 20 лет.

ТЕЛЕСКОП	Диаметр зеркала, м	Параметры главного зеркала	Место установки телескопа	Участники проекта	Стоимость проекта, млн. $ USD	Первый свет
KECKI KECK II		параболическое многосегмент-ное активное	Mauna Kea, Гавайи, США	США
VLT (четыре телескопа)		тонкое активное	Paranal, Чили	ESO, кооперация девяти стран Европы
GEMINI North GEMINI South		тонкое активное	Mauna Kea, Гавайи, США Cerro Pachon, Чили	США (25%), Англия (25%), Канада (15%), Чили (5%), Аргентина (2,5%), Бразилия (2,5%)
SUBARU		тонкое активное	Mauna Kea, Гавайи, США	Япония
LBT (бинокулярный)		сотовое толстое	Mt. Graham , Аризона, США	США, Италия
HET(Hobby&Eberly)	11 (реально 9.5)	сферическое много-сегментное	Mt. Fowlkes , Texac, США	США, Германия
MMT		сотовое толстое	Mt. Hopkins , Аризона, США	США
MAGELLAN два телескопа		сотовое толстое	Las Cаmpanas , Чили	США
БТА САО РАН		толстое	Гора Пастухова, Карачаево-Черкесия	Россия
GTC		аналог KECK II	La Palma , Канарские острова, Испания	Испания 51%
SALT		аналог НЕТ	Sutherland , Южная Африка	Южно-Африканская Республика
ELT	35 (реально 28)	аналог НЕТ		США	150-200 аванпроект
OWL		сферическое многосег- ментное		Германия, Швеция, Дания и др.	Около 1000 аванпроект

Большой Южно-Африканский Телескоп SALT

В 1970-х гг. главные обсерватории ЮАР были объединены в Южно-Африканскую Астрономическую Обсерваторию. Штаб-квартира находится в г. Кейптауне. Основные инструменты - четыре телескопа (1.9-м, 1.0-м, 0.75-м и 0.5-м) - расположены в 370 км от города в глубине страны, на холме, возвышающемся на сухом плато Кару (Karoo ).

Южно-Африканская Астрономическая Обсерватория.
Башня Большого Южно-Африканского телескопа
показана в разрезе. Перед ней видны три основных
действующих телескопа.(1,9м, 1,0м и 0,75м).

В 1948 г. в ЮАР построили 1,9-м телескоп, это был самый большой инструмент в Южном полушарии. В 90-х гг. прошлого века научные круги и правительство ЮАР решили, что южно-африканская астрономия не может оставаться конкурентоспособной в XXI столетии без современного большого телескопа. Первоначально рассматривался проект 4-м телескопа, подобного ESO NTT (New Technology Telescope - Телескоп Новой Технологии) или более современному, WIYN, - на обсерватории Китт-Пик. Однако, в конце концов выбрана концепция большого телескопа - аналога установленного на обсерватории Мак-Дональд (США) телескопа Хобби-Эберли (Hobby-Eberly Telescope - HET). Проект получил название - Большой Южно-Африканский Телескоп , в оригинале - Southern African Large Telescope (SALT ).

Стоимость проекта для телескопа такого класса весьма низка - всего 20 млн. долларов США. Причем стоимость самого телескопа составляет лишь половину этой суммы, остальное - затраты на башню и инфраструктуру. Еще в 10 млн. долларов, по современной оценке, обойдется обслуживание инструмента в течение 10 лет. Столь низкая стоимость обусловлена и упрощенной конструкцией, и тем, что он создается как аналог уже разработанного.

SALТ (соответственно и HET) радикально отличаются от предыдущих проектов больших оптических (инфракрасных) телескопов. Оптическая ось SALT установлена под фиксированным углом 35° к зенитныму направлению, причем телескоп способен поворачиваться по азимуту на полный круг. В течение сеанса наблюдений инструмент остается стационарным, а следящая система, расположенная в его верхней части, обеспечивает сопровождение объекта на участке 12° по кругу высот. Таким образом, телескоп позволяет наблюдать объекты в кольце шириной 12° в области неба, отстоящей от зенита на 29 - 41°. Угол между осью телескопа и зенитным направлением можно менять (не чаще чем раз в несколько лет), изучая разные области неба.

Диаметр главного зеркала - 11 м. Однако его максимальная область, используемая для построения изображений или спектроскопии, соответствует 9,2-м зеркалу. Оно состоит из 91 шестиугольного сегмента, каждый диаметром 1 м. Все сегменты имеют сферическую поверхность, что резко удешевляет их производство. Кстати, заготовки сегментов сделаны на Лыткаринском заводе оптического стекла, первичную обработку выполняли там же, окончательную полировку проводит (на момент написания статьи еще не закончена) фирма Кодак. Корректор Грегори убирающий сферическую аберрацию, эффективен в области 4?. Свет может по оптическим волокнам передаваться к спектрографам различных разрешений в термостатируемых помещениях. Возможно также установить легкий инструмент в прямом фокусе.

Телескоп Хобби-Эберли, а значит и SALT, разработаны, по существу, как спектроскопические инструменты для длин волн в интервале 0.35-2.0 мкм. SALT наиболее конкурентоспособен с научной точки зрения при наблюдении астрономических объектов, равномерно распределенных по небу или располагающихся в группах размером несколько угловых минут. Поскольку работа телескопа будет осуществляться в пакетном режиме (queue-scheduled ), особенно эффективны исследования переменности в течение суток и более. Спектр задач для такого телескопа очень широк: исследования химического состава и эволюции Млечного Пути и близлежащих галактик, изучение объектов с большим красным смещением, эволюция газа в галактиках, кинематика газа, звезд и планетарных туманностей в удаленных галактиках, поиск и изучение оптических объектов, отождествляемых с рентгеновскими источниками. Телескоп SALT расположен на вершине, где уже размещены телескопы Южно-Африканской Обсерватории, приблизительно в 18 км к востоку от поселка Сазерленд (Sutherland ) на высоте 1758 м. Его координаты - 20°49" восточной долготы и 32°23" южной широты. Строительство башни и инфраструктуры уже закончено. Дорога автомобилем из Кейптауна занимает приблизительно 4 часа. Сазерленд расположен далеко от всех главных городов, поэтому здесь очень ясное и темное небо. Статистические исследования результатов предварительных наблюдений, которые проводились более 10 лет, показывают, что доля фотометрических ночей превышает 50%, а спектроскопических составляет в среднем 75%. Поскольку этот большой телескоп прежде всего оптимизирован для спектроскопии, 75% - вполне приемлемый показатель.

Среднее атмосферное качество изображения, измеренное Дифференциальным Монитором Движения Изображения (DIMM), составило 0.9". Эта система, размещается немного выше 1 м над уровнем почвы. Отметим, что оптическое качество изображения SALT-0.6". Этого достаточно для работ по спектроскопии.

Проекты Чрезвычайно Больших Телескопов ELT и GSMT

В США, Канаде и Швеции разрабатывается сразу несколько проектов телескопов 30-м класса - ELT, MAXAT, CELT и др. Таких проектов не менее шести . По моему мнению, наиболее продвинутые из них - американские проекты ELT и GSMT.

Проект ELT (Extremely Large Telescope - Чрезвычайно Большой Телескоп ) - более масштабная копия телескопа HET (и SALT), будет иметь диаметр входного зрачка 28 м при диаметре зеркала 35 м. Телескоп достигнет проницающей силы на порядок выше, чем у современных телескопов 10-м класса. Общая стоимость проекта оценивается примерно в 100 млн. долларов США. Он разрабатывается в Техасском университете (г. Остин), где уже накоплен опыт по созданию телескопа HET, Пенсильванском университете и обсерватории Мак-Дональд. Это наиболее реальный проект для осуществления не позднее середины следующего десятилетия.

Проект GSMT (Giant Segmented Mirror Telescope - Гигантский Сегментированный Зеркальный Телескоп ) можно считать в какой-то степени объединяющим проекты MAXAT (Maximum Aperture Telescope) и CELT (California Extremely Lerge Telescope). Конкурентный способ разработки и проектирования таких дорогих инструментов чрезвычайно полезен и используется в мировой практике. Окончательное решение по GSMT еще не принято.

Телескоп GSMT существенно более совершенен, чем ELT, причем его стоимость составит около 700 млн. долларов США. Это намного выше, чем у ELT, что обусловлено введением асферичного главного зеркала, и планируемой полноповоротностью

Ошеломляюще Большой Телескоп OWL

Амбициознейший проект начала XXI в. - это, конечно, проект OWL (OverWhelmingly Large Telescope - Ошеломляюще Большой Телескоп ) . OWL проектируется Европейской Южной Обсерваторией как альт-азимутальный телескоп с сегментированным сферическим главным зеркалом и плоскими вторичными. Для исправления сферической аберрации вводится 4-элементный корректор диаметром около 8 м. При создании OWL используются уже наработанные в современных проектах технологии: активная оптика (как на телескопах NTT, VLT, Subaru, Gemini), позволяющая получить изображение оптимального качества; сегментация главного зеркала (как на Keck, HET, GTC, SALT), конструкции низкой стоимости (как на HET и SALT) и разрабатывается многоступенчатая адаптивная оптика ("Земля и Вселенная", 2004, № 1 ).

Ошеломляюще Большой Телескоп (OWL) проектируется Европейской Южной Обсерваторией. Его основные характеристики: диаметр входного зрачка - 100 м, площадь собирающей поверхности свыше 6000 кв. м, многоступенчатая система адаптивной оптики, дифракционное качество изображения для видимого участка спектра - в поле 30", для ближнего инфракрасного - в поле 2"; поле, ограниченное качеством изображения, допускаемым атмосферой (seeing), - 10"; относительное отверстие f/8; рабочий спектральный диапазон - 0.32-2 мкм. Телескоп будет весить 12.5 тыс. т.

Нужно отметить, что этот телескоп будет иметь огромное рабочее поле (сотни миллиардов обычных пикселей!). Сколько же мощных приемников можно разместить на этом телескопе!

Принята концепция постепенного ввода OWL в строй. Предлагается начать использовать телескоп еще за 3 года до заполнения главного зеркала. Планируется заполнить 60 м апертуру к 2012 г. (если финансирование откроется в 2006 г). Стоимость проекта - не более 1 млрд. евро (последняя оценка 905 млн. евро).

Российские перспективы

Около 30 лет назад в СССР построен и введен в эксплуатацию 6-м телескоп БТА (Большой Телескоп Азимутальный ) . Долгие годы он оставался крупнейшим в мире и, естественно, был гордостью отечественной науки. БТА продемонстрировал ряд оригинальных технических решений (например, альт-азимутальную установку с компьютерным ведением), ставших впоследствии мировым техническим эталоном. БТА по-прежнему мощный инструмент (особенно для спектроскопических исследований), но в начале XXI в. он уже оказался лишь во втором десятке крупных телескопов мира. Кроме того, постепенная деградация зеркала (сейчас его качество ухудшилось на 30% по сравнению с первоначальным) выводит его из числа эффективных инструментов.

С распадом СССР БТА остался практически единственным крупным инструментом, доступным для российских исследователей. Все наблюдательные базы с телескопами умеренного размера на Кавказе и в Средней Азии существенно потеряли свою значимость как регулярные обсерватории в силу ряда геополитических и экономических причин. Сейчас начаты работы по восстановлению связей и структур, но исторические перспективы этого процесса туманны, и в любом случае потребуется много лет только для частичного восстановления утраченного.

Разумеется, развитие парка крупных телескопов в мире предоставляет возможность российским наблюдателям для работы в так называемом гостевом режиме. Выбор такого пассивного пути неизменно означал бы, что российская астрономия будет всегда играть только второстепенные (зависимые) роли, а отсутствие базы для отечественных технологических разработок приведет к углублению отставания, и не только в астрономии. Выход очевиден - коренная модернизация БТА, а также полноценное участие в международных проектах.

Стоимость крупных астрономических инструментов как правило, исчисляется десятками и даже сотнями миллионов долларов. Такие проекты, за исключением нескольких национальных проектов, осуществляемых богатейшими странами мира, могут реализовываться только на основе международной кооперации.

Возможности кооперации в строительстве телескопов 10-м класса появились в конце прошлого века, но отсутствие финансирования, а точнее государственного интереса к развитию отечественной науки, привело к тому, что они были потеряны. Несколько лет назад Россия получила предложение стать партнером в строительстве крупного астрофизического инструмента - Большого Канарского Телескопа (GTC) и еще более финансово привлекательного проекта SALT. К сожалению, эти телескопы строятся без участия России.

Во вторник мы начали испытание нового прибора на нашем телескопе "Цейсс-1000". Второй по размеру оптический телескоп нашей обсерватории (в просторечии - "метровик") куда менее известен, чем 6-метровый БТА и теряется на фоне его башни. Но несмотря на относительно скромный диаметр, это довольно затребованный инструмент, активно используемый как нашими астрономами, так и внешними заявителями. Много времени на нем уделяется мониторингу - отслеживанию изменений яркости и вида спектра переменных объектов: активных галактических ядер, источников гамма-всплесков, двойных систем с белыми карликами, нейтронными звездами, черными дырами, и прочими вспыхивающими объектами. С недавнего времени в список добавились еще и транзиты внесолнечных планет.
В давние времена, когда мы еще не наблюдали дистанционно, приходя псоле ночи утром в комнату на башне БТА, иногда делал традиционный "усталый снимок с БТА" - рассвет над аккуратной башней "Цейсс-1000". Как-то так, когда облака лежать внизу до горизонта и сливаются со снегом, если дело зимой:

Работать на метровике самому приходилось до этого лишь несколько раз и очень давно, в частности на нем получил данные для первой свой публикации (фотометрия запыленной галатики NGC972).

Небольшой фоторассказ по местам, где не часто бывают экскурсанты.

Телескоп в редкой конфигурации - фокус Кассегрена свободен от аппаратуры:

Пользуюсь случаем сделать фото собственного отражения во вторичном зеркале:

Выхожу на площадку вокруг купола и фоткаю телескоп через открытое забрало. Обратите внимание на деревянную обшивку купола. Телескоп поставлялся из ГДР в комплекте со зданием:

C другой стороны на крыше стоят all-sky камеры, картинка с которых транслируется в сеть . Внизу - долина реки Большой Зеленчук:

Правее - купол нашего третьего телескопа, самого маленького - "Цейсс-600". Луна восходит рядом с Эльбрусом.

Оба крупным планом:

Панорама комплекса башни БТА с мегакраном, солнце заходит где-то над

Привет, камрады. Чего-то я пощу вам в основном потраченные объекты, да помойки. Давайте побываем на действующем объекте - на настоящей астрофизической обсерватории с телескопом огромным.

Итак, вот она, специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук, известная, как объект под кодом 115.
Расположена она на Северном Кавказе у подножия горы Пастуховая в Зеленчукском районе Карачаево-Черкесской Республики России (п. Нижний Архыз и станица Зеленчукская). В настоящее время обсерватория является крупнейшим российским астрономическим центром наземных наблюдений за Вселенной, который располагает крупными телескопами: шестиметровым оптическим рефлектором БТА и кольцевым радиотелескопом РАТАН-600. Основана в июне 1966 года.

Фото 2.

С помощью этого козлового крана крана строили обсерваторию.

Фото 3.

Более подробно вы можете почитать http://www.sao.ru/hq/sekbta/40_SAO/SAO_40/SAO_40.htm тут.

Фото 4.

Обсерватория создавалась как центр коллективного пользования для обеспечения работы оптического телескопа БТА (Большой Телескоп Азимутальный) с диаметром зеркала 6 метров и радиотелескопа РАТАН-600 с диаметром кольцевой антенны 600 метров, тогда крупнейших в мире астрономических инструментов. Они были введены в строй в 1975-1977 годах и предназначены для изучения объектов ближнего и дальнего космоса методами наземной астрономии.

Фото 5.

Фото 6.

Фото 7.

Фото 8.

Фото 9.

Фото 10.

Фото 11.

Глядя на эту футуристическую дверь так и хочется зайти внутрь и ощутить всю мощь.

Фото 12.

Фото 13.

Вот мы внутри.

Фото 14.

Фото 15.

Перед нами старая панель управления. Судя по всему, она не работает.

Фото 16.

Фото 17.

Фото 18.

Фото 19.

Фото 20.

Фото 21.

Фото 22.

Фото 23.

А вот и самое интересное. БТА - «большой телескоп азимутальный». Это чудо является самым большим телескопом в мире с 1975 года, когда он превзошёл 5-метровый телескоп Хейла Паломарской обсерватории, и по 1993, когда заработал телескоп Кека с 10-метровым сегментированным зеркалом.

Фото 24.

Да,

этого самого Кека.

БТА является телескопом-рефлектором. Главное зеркало диаметром 605 см имеет форму параболоида вращения. Фокусное расстояние зеркала 24 метра, вес зеркала без учёта оправы - 42 тонны. Оптическая схема БТА предусматривает работу в главном фокусе главного зеркала и двух фокусах Несмита. В обоих случаях можно применять корректор аберраций.

Телескоп установлен на альт-азимутальной монтировке. Масса подвижной части телескопа - около 650 тонн. Общая масса телескопа - около 850 тонн.

Фото 25.

Главный конструктор - д. т. н. Баграт Константинович Иоаннисиани (ЛОМО).

Фото 26.

Оптическая система телескопа изготавливалась на Ленинградском оптико-механическом объединении им. В.И. Ленина (ЛОМО), Лыткаринском заводе оптического стекла (ЛЗОС), Государственном оптическом институте им. С. И. Вавилова (ГОИ).
Для его изготовления строились даже отдельные цеха, не имевшие аналогов.
Знаете ли вы, что?
- Заготовка для зеркала, отлитая в 1964 году остывала более двух лет.
- Для обработки заготовки использовалось 12 000 карат натуральных алмазов в виде порошка, обработка шлифовальным станком, изготовленном на Коломенском заводе тяжелого станкостроения велась в течении 1,5 лет.
- Масса заготовки для зеркала составила 42 тонн.
- В общей сложности создание уникального зеркала продолжалось в течение 10 лет.

Фото 27.

Фото 28.

Главное зеркало телескопа подвергается температурной деформации, как и у всех огромных телескопов подобного типа. Если температура зеркала изменяется быстрее, чем на 2° в сутки, разрешение телескопа падает в полтора раза. Поэтому внутри установлены специальные кондиционеры, поддерживающие оптимальный температурный режим. Запрещено открывать купол телескопа при разности температур снаружи и внутри башни больше чем 10°, так как такие перепады температуры могут привести к разрушению зеркала.

Фото 29.

Фото 30.

Отвес

Фото 31.

К сожалению, Северный Кавказ не самое лучшее место для подобного мегадевайса. Дело в том, что в горах, открытых всем ветрам очень высокая турбулентность атмосферы, что значительно ухудшает видимость и не позволяет использовать всю мощь данного телескопа.

Фото 32.

Фото 33.

11 мая 2007 года начата перевозка первого главного зеркала БТА на изготовивший его Лыткаринский завод оптического стекла (ЛЗОС) с целью глубокой модернизации. Сейчас на телескопе установлено второе главное зеркало. После обработки в Лыткарино - удаления с поверхности 8 миллиметров стекла и переполировки телескоп должен войти в десятку самых точных в мире. Модернизация завершена в ноябре 2017 года. Установка и начало исследований запланированы на 2018.

Фото 34.