Maailman suurin peiliteleskooppi. BTA - maailman suurin teleskooppi

Ensimmäisen kaukoputken rakensi vuonna 1609 italialainen tähtitieteilijä Galileo Galilei. Tiedemies hollantilaisen kaukoputken keksinnöstä saatujen huhujen perusteella selvitti sen laitteen ja teki näytteen, jota käytettiin ensin avaruushavainnointiin. Galileon ensimmäisellä kaukoputkella oli vaatimattomat mitat (putken pituus 1245 mm, linssin halkaisija 53 mm, okulaari 25 dioptria), epätäydellinen optinen järjestelmä ja 30-kertainen suurennus. Mutta se mahdollisti koko sarjan merkittäviä löytöjä: havaita neljä planeetan satelliitit Aurinko, vuoret kuun pinnalla, lisäkkeiden esiintyminen Saturnuksen levyssä kahdessa vastakkaisessa pisteessä.

Yli neljäsataa vuotta on kulunut - maan päällä ja jopa avaruudessa modernit teleskoopit auttavat maan asukkaita katsomaan kaukaisiin kosmisiin maailmoihin. Mitä suurempi kaukoputken peilin halkaisija on, sitä tehokkaampi optinen asetus.

monipeiliteleskooppi

Sijaitsee Mount Hopkinsilla, 2606 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella, Arizonan osavaltiossa Yhdysvalloissa. Tämän kaukoputken peilin halkaisija on 6,5 metriä.. Tämä teleskooppi rakennettiin vuonna 1979. Vuonna 2000 sitä parannettiin. Sitä kutsutaan monipeiliksi, koska se koostuu kuudesta tarkasti sovitetusta segmentistä, jotka muodostavat yhden suuren peilin.

Magellan-teleskoopit

Kaksi teleskooppia, Magellan-1 ja Magellan-2, sijaitsevat Las Campanasin observatoriossa Chilessä, vuoristossa, 2400 metrin korkeudessa. kunkin peilin halkaisija on 6,5 m. Teleskoopit aloittivat toimintansa vuonna 2002.

Ja 23. maaliskuuta 2012 aloitettiin toisen tehokkaamman Magellan-teleskoopin, Giant Magellan -teleskoopin, rakentaminen, sen pitäisi olla käytössä vuonna 2016. Tällä välin yhden vuoren huipulta tuhoutui räjähdys rakennuspaikan vapauttamiseksi. Jättiläinen teleskooppi koostuu seitsemästä peilistä 8,4 metriä jokainen, joka vastaa yhtä peiliä, jonka halkaisija on 24 metriä, josta hän jo sai lempinimen "Seitsemänsilmä".

Erotetut kaksoset Gemini-teleskoopit

Kaksi veliteleskooppia, joista jokainen sijaitsee eri osassa maailmaa. Yksi - "Gemini North" seisoo sammuneen tulivuoren Mauna Kea päällä Havaijilla 4200 metrin korkeudessa. Toinen - "Gemini South" sijaitsee Serra Pachon -vuorella (Chile) 2700 metrin korkeudessa.

Molemmat kaukoputket ovat identtisiä niiden peilien halkaisijat ovat 8,1 metriä, ne rakennettiin vuonna 2000 ja kuuluvat Gemini-observatorioon. Teleskoopit sijaitsevat eri puolilla maapalloa niin, että koko tähtitaivas on havainnoitavissa. Teleskooppiohjausjärjestelmät on sovitettu toimimaan Internetin kautta, joten tähtitieteilijöiden ei tarvitse matkustaa eri puolilla maapalloa. Jokainen näiden kaukoputkien peili koostuu 42 kuusikulmaisesta kappaleesta, jotka on juotettu ja kiillotettu. Nämä teleskoopit on rakennettu uusinta tekniikkaa käyttäen, mikä tekee Gemini Observatoriosta yhden maailman edistyneimmistä tähtitieteellisistä laboratorioista.

Pohjoinen "Gemini" Havaijilla

Subaru-teleskooppi

Tämä teleskooppi kuuluu Japanin kansalliselle tähtitieteelliselle observatoriolle. A sijaitsee Havaijilla 4139 metrin korkeudessa yhden Gemini-teleskoopin vieressä. Sen peilin halkaisija on 8,2 metriä. "Subaru" on varustettu maailman suurimmalla "ohuella" peilillä .: sen paksuus on 20 cm, paino 22,8 tonnia. Tämä mahdollistaa käyttöjärjestelmän käytön, joista jokainen siirtää voimansa peiliin antaen sille ihanteellinen pinta missä tahansa asennossa parhaan kuvanlaadun saavuttamiseksi.

Tämän terävän teleskoopin avulla löydettiin kaukaisin tähän mennessä tunnettu galaksi, joka sijaitsee 12,9 miljardin valovuoden etäisyydellä. vuotta, 8 uutta Saturnuksen satelliittia, protoplanetaariset pilvet valokuvattu.

Muuten, "Subaru" japaniksi tarkoittaa "Plejadeja" - tämän kauniin tähtijoukon nimi.

Japanilainen kaukoputki "Subaru" Havaijilla

Hobby-Eberle Telescope (NO)

Sijaitsee Yhdysvalloissa Mount Faulksilla 2072 metrin korkeudessa ja kuuluu McDonaldin observatorioon. Sen peilin halkaisija on noin 10 m.. Huolimatta vaikuttavasta koostaan Hobby-Eberle maksoi tekijöilleen vain 13,5 miljoonaa dollaria. Budjettia oli mahdollista säästää joidenkin suunnitteluominaisuuksien ansiosta: tämän kaukoputken peili ei ole parabolinen, vaan pallomainen, ei kiinteä - se koostuu 91 segmentistä. Lisäksi peili on kiinteässä kulmassa horisonttiin nähden (55°) ja voi kääntyä vain 360° akselinsa ympäri. Kaikki tämä vähentää merkittävästi rakennuskustannuksia. Tämä kaukoputki on erikoistunut spektrografiaan, ja sitä käytetään menestyksekkäästi eksoplaneettojen etsimiseen ja avaruusobjektien pyörimisnopeuden mittaamiseen.

Suuri Etelä-Afrikan teleskooppi (SUOLA)

Se kuuluu Etelä-Afrikan tähtitieteelliseen observatorioon ja sijaitsee Etelä-Afrikassa, Karoon tasangolla, 1783 metrin korkeudessa. Sen peilin mitat ovat 11x9,8 m. Se on planeettamme eteläisen pallonpuoliskon suurin. Ja se tehtiin Venäjällä, Lytkarinskyn optisessa lasitehtaassa. Tästä kaukoputkesta on tullut analoginen Hobby-Eberle-teleskooppi Yhdysvalloissa. Mutta se on modernisoitu - peilin pallopoikkeamaa on korjattu ja näkökenttää on lisätty, minkä ansiosta tämä kaukoputki pystyy ottamaan spektrografitilassa työskentelyn lisäksi erinomaisia korkearesoluutioisia valokuvia taivaallisuudesta. esineitä.

Maailman suurin teleskooppi ()

Se seisoo sammuneen tulivuoren Muchachos päällä yhdellä Kanariansaarista 2396 metrin korkeudessa. Pääpeilin halkaisija - 10,4 m. Espanja, Meksiko ja Yhdysvallat osallistuivat tämän kaukoputken luomiseen. Muuten, tämä kansainvälinen projekti maksoi 176 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria, josta Espanja maksoi 51 prosenttia.

Suuren Kanarian teleskoopin peili, joka koostuu 36 kuusikulmaisesta osasta, on suurin nykyisistä maailmassa. Vaikka tämä on peilikoolla mitattuna maailman suurin teleskooppi, sitä ei voida kutsua optisen suorituskyvyn kannalta tehokkaimmaksi, koska maailmassa on järjestelmiä, jotka ylittävät sen valppaudeltaan.

Sijaitsee Mount Grahamilla, 3,3 km:n korkeudessa, Arizonan osavaltiossa (USA). Tämän kaukoputken omistaa Mount Graham International Observatory ja se rakennettiin Yhdysvalloista, Italiasta ja Saksasta saaduilla rahoilla. Rakenne on järjestelmä kahdesta peilistä, joiden halkaisija on 8,4 metriä, mikä vastaa valoherkkyydeltään yhtä peiliä, jonka halkaisija on 11,8 metriä. Kahden peilin keskipisteet ovat 14,4 metrin etäisyydellä, mikä tekee kaukoputken resoluutiosta 22 metriä, mikä on lähes 10 kertaa suurempi kuin kuuluisan Hubble-avaruusteleskoopin. Suuren kiikariteleskoopin molemmat peilit ovat osa yhtä optista instrumenttia ja yhdessä ne muodostavat yhden valtavan kiikarin - maailman tällä hetkellä tehokkaimman optisen instrumentin.

Keck I ja Keck II ovat toinen pari kaksoisteleskooppeja. Ne sijaitsevat Subaru-teleskoopin vieressä Havaijin tulivuoren Mauna Kean huipulla (korkeus 4139 m). Jokaisen Keksin pääpeilin halkaisija on 10 metriä - jokainen niistä on yksittäin maailman toiseksi suurin teleskooppi Suuren Kanarian jälkeen. Mutta tämä teleskooppijärjestelmä ylittää Kanarian "valppauden" suhteen. Näiden teleskooppien paraboliset peilit koostuvat 36 segmentistä, joista jokainen on varustettu erityisellä tietokoneohjatulla tukijärjestelmällä.

Very Large Telescope sijaitsee Atacaman autiomaassa Chilen Andeilla, Paranal-vuorella, 2635 metriä merenpinnan yläpuolella. Ja kuuluu Euroopan eteläiseen observatorioon (ESO), johon kuuluu 9 Euroopan maata.

Neljän 8,2-metrisen teleskoopin ja neljän 1,8-metrisen lisäteleskoopin järjestelmä vastaa aukkosuhteeltaan yhtä laitetta, jonka peilin halkaisija on 16,4 metriä.

Jokainen neljästä kaukoputkesta voi toimia myös erikseen ja vastaanottaa valokuvia, joissa näkyy tähtiä 30. magnitudiin asti. Kaikki teleskoopit toimivat harvoin kerralla, se on liian kallista. Useammin jokainen suuri teleskooppi on paritettu sen 1,8 metrin avustajan kanssa. Jokainen aputeleskooppeista voi liikkua kiskoja pitkin suhteessa "isoveljeensä" ottamalla suotuisimman asennon tämän kohteen tarkkailemiseen. Very Large Telescope on maailman edistyksellisin tähtitieteellinen järjestelmä. Siitä tehtiin paljon tähtitieteellisiä löytöjä, esimerkiksi saatiin maailman ensimmäinen suora kuva eksoplaneettasta.

Avaruus Hubble-teleskooppi

Hubble-avaruusteleskooppi on NASAn ja Euroopan avaruusjärjestön yhteinen projekti, automaattinen maapallon kiertoradalla sijaitseva observatorio, joka on nimetty amerikkalaisen tähtitieteilijän Edwin Hubblen mukaan. Sen peilin halkaisija on vain 2,4 m, joka on pienempi kuin maan suurimmat teleskoopit. Mutta ilmakehän vaikutuksen puutteen vuoksi kaukoputken resoluutio on 7-10 kertaa suurempi kuin vastaavan maan päällä sijaitsevan kaukoputken resoluutio. "Hubble" omistaa monia tieteellisiä löytöjä: Jupiterin törmäys komeetan kanssa, kuva Pluton kohokuviosta, Jupiterin ja Saturnuksen revontulet ...

Hubble-teleskooppi maan kiertoradalla

Ensimmäiset 1600-luvun alussa ilmestyneet kaukoputket, joiden halkaisija oli hieman yli 20 mm ja suurennos alle 10x, tekivät todellisen vallankumouksen ympärillämme olevan kosmoksen tuntemisessa. Nykyään tähtitieteilijät valmistautuvat ottamaan käyttöön jättimäisiä optisia instrumentteja, joiden halkaisija on tuhansia kertoja suurempi.

26. toukokuuta 2015 oli todellinen loma tähtitieteilijöille ympäri maailmaa. Tänä päivänä Havaijin kuvernööri David Egay valtuutti rakentamisen nollasyklin aloittamisen lähellä sukupuuttoon kuolleen Mauna Kea -tulivuoren huippua jättimäisen instrumenttikompleksin, josta tulee muutaman vuoden kuluttua yksi maailman suurimmista optisista teleskoopeista.

2000-luvun ensimmäisen puoliskon kolme suurinta teleskooppia käyttävät erilaisia optisia järjestelmiä. TMT on rakennettu Ritchey-Chrétienin kaavion mukaan koveralla primääripeilillä ja kuperalla toissijaisella peilillä (molemmat hyperboliset). E-ELT:ssä on kovera ensisijainen peili (elliptinen) ja kupera toissijainen peili (hyperbolinen). GMT käyttää Gregoryn optista suunnittelua koverilla peileillä: ensisijainen (parabolinen) ja toissijainen (elliptinen).

Jättiläiset areenalla

Uutta teleskooppia kutsutaan nimellä Thirty Meter Telescope (TMT), koska sen aukko (halkaisija) tulee olemaan 30 m. Jos kaikki menee suunnitelmien mukaan, TMT näkee ensimmäisen valon vuonna 2022 ja säännölliset havainnot alkavat vielä vuoden kuluttua. Rakenne tulee olemaan todella jättimäinen - 56 m korkea ja 66 m leveä Pääpeili koostuu 492 kuusikulmaisesta segmentistä, joiden kokonaispinta-ala on 664 m². Tämän indikaattorin mukaan TMT ohittaa 80 prosentilla 24,5 metrin aukon Giant Magellan Telescope (GMT), joka otetaan käyttöön vuonna 2021 Chilen Las Campanasin observatoriossa, jonka omistaa Carnegie Institution.

30-metrinen TMT-teleskooppi rakennettiin Ritchey-Chrétien-kaavan mukaan, jota käytetään monissa nykyisin käytössä olevissa suurissa teleskoopeissa, mukaan lukien tällä hetkellä suurin Gran Telescopio Canarias, jonka pääpeili on halkaisijaltaan 10,4 m. Ensimmäisessä vaiheessa TMT varustetaan kolmella IR- ja optisella spektrometrillä, ja tulevaisuudessa niihin on tarkoitus lisätä useita tieteellisiä instrumentteja.

Maailmanmestari TMT ei kuitenkaan viivy pitkään. Ennätyksellisen halkaisijaltaan 39,3 metrin eurooppalaisen äärimmäisen suuren teleskoopin (E-ELT) avajaiset on suunniteltu vuonna 2024, ja siitä tulee Euroopan eteläisen observatorion (ESO) lippulaivainstrumentti. Sen rakentaminen on jo aloitettu kolmen kilometrin korkeudessa Cerro Armazones -vuorella Chilen Atacaman autiomaassa. Tämän jättiläisen pääpeili, joka koostuu 798 segmentistä, kerää valoa 978 m²:n alueelta.

Tämä upea kolmikko muodostaa ryhmän seuraavan sukupolven optisia superteleskooppeja, joilla ei ole kilpailijoita pitkään aikaan.

Superteleskooppien anatomia

TMT:n optinen suunnittelu juontaa juurensa järjestelmään, jonka amerikkalainen tähtitieteilijä George Willis Ritchie ja ranskalainen Henri Chrétien ehdottivat itsenäisesti sata vuotta sitten. Se perustuu koveran pääpeilin ja halkaisijaltaan pienemmän koaksiaalisen kuperan peilin yhdistelmään, joilla molemmilla on pyörimishyperboloidin muoto. Toissijaisesta peilistä heijastuneet säteet suunnataan pääheijastimen keskellä olevaan reikään ja kohdistetaan sen taakse. Toisen peilin käyttö tässä asennossa tekee kaukoputkesta kompaktimman ja lisää sen polttoväliä. Tämä rakenne on toteutettu monissa toiminnassa olevissa teleskoopeissa, erityisesti tällä hetkellä suurimmissa Gran Telescopio Canariasissa, joiden pääpeili on halkaisijaltaan 10,4 m, Hawaiian Keckin observatorion 10 metrin kaksoisteleskoopeissa ja neljässä 8,2 metrin teleskoopissa. Cerro Paranal Observatory, jonka omistaa ESO.

E-ELT:n optinen järjestelmä sisältää myös koveran pääpeilin ja kuperan toissijaisen peilin, mutta siinä on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia. Se koostuu viidestä peilistä, joista tärkein ei ole hyperboloidi, kuten TMT:ssä, vaan ellipsoidi.

GMT on suunniteltu täysin eri tavalla. Sen pääpeili koostuu seitsemästä identtisestä monoliittisesta peilistä, joiden halkaisija on 8,4 m (kuusi muodostavat renkaan, seitsemäs on keskellä). Toissijainen peili ei ole kupera hyperboloidi, kuten Ritchey-Chrétien -kaaviossa, vaan kovera ellipsoidi, joka sijaitsee ensisijaisen peilin fokuksen edessä. 1600-luvun puolivälissä tällaista konfiguraatiota ehdotti skotlantilainen matemaatikko James Gregory, ja Robert Hooke otti sen ensimmäisen kerran käyttöön vuonna 1673. Gregoriaanisen suunnitelman mukaan suuri kiikariteleskooppi (Large Binocular Telescope, LBT) rakennettiin kansainväliseen observatorioon Mount Grahamille Arizonassa (sen molemmat "silmät" on varustettu samoilla ensisijaisilla peileillä kuin GMT-peilit) ja kaksi identtistä Magellanic-teleskoopit, joiden aukko on 6,5 m, jotka ovat toimineet Las Campanasin observatoriossa 2000-luvun alusta lähtien.

Vahvuus on työkaluissa

Jokainen kaukoputki itsessään on vain erittäin suuri kaukoputki. Jotta siitä voidaan tehdä tähtitieteellinen observatorio, se on varustettava erittäin herkillä spektrografeilla ja videokameroilla.

Yli 50 vuoden käyttöikään suunniteltu TMT varustetaan ensin kolmella yhteiselle alustalle asennetulla mittauslaitteella - IRIS, IRMS ja WFOS. IRIS (InfraRed Imaging Spectrometer) on kompleksi erittäin korkearesoluutioisesta videokamerasta, joka tarjoaa 34 x 34 kaarisekunnin näkökentän ja infrapunasäteilyspektrometrin. IRMS on monirakoinen infrapunaspektrometri, kun taas WFOS on laajakulmaspektrometri, joka voi seurata samanaikaisesti jopa 200 kohdetta vähintään 25 neliökaariminuutin alueella. Teleskoopin suunnittelussa on tasaisesti pyörivä peili, joka suuntaa valon juuri sillä hetkellä tarvitsemiin laitteisiin, ja vaihto kestää alle kymmenen minuuttia. Tulevaisuudessa teleskooppi varustetaan vielä neljällä spektrometrillä ja kameralla eksoplaneettojen tarkkailua varten. Nykyisten suunnitelmien mukaan yksi kompleksi lisätään kahden ja puolen vuoden välein. GMT:llä ja E-ELT:llä on myös erittäin rikas instrumentointi.

Supergiant E-ELT tulee olemaan maailman suurin teleskooppi, jossa on 39,3 m pääpeili. Se varustetaan huippumodernilla adaptiivisella optiikkajärjestelmällä (AO), jossa on kolme muotoaan muuttavaa peiliä, jotka pystyvät poistamaan vääristymiä eri korkeuksilla ja aaltorintama-anturit valon analysointiin kolmesta luonnollisesta vertailutähdestä ja neljästä kuuteen keinotekoisesta tähdestä (generoitu ilmakehässä lasereilla). Tämän järjestelmän ansiosta teleskoopin resoluutio lähi-infrapunavyöhykkeellä ilmakehän optimaalisessa tilassa saavuttaa kuuden kaaren millisekuntia ja lähestyy valon aaltoluonteen vuoksi diffraktiorajaa.

eurooppalainen jättiläinen

Seuraavan vuosikymmenen superteleskoopit eivät ole halpoja. Tarkkaa summaa ei vielä tiedetä, mutta on jo selvää, että niiden kokonaiskustannukset ylittävät 3 miljardia dollaria Mitä nämä jättimäiset työkalut antavat universumin tieteelle?

"E-ELT:tä käytetään tähtitieteellisiin havaintoihin monissa mittakaavassa aurinkokunnasta syvään avaruuteen. Ja jokaisessa mittakaavassa häneltä odotetaan poikkeuksellisen runsasta tietoa, josta suurta osaa muut superteleskoopit eivät pysty antamaan, eurooppalaisen jättiläisen tieteellisen ryhmän jäsen Johan Liske, joka harjoittaa ekstragalaktista tähtitiedettä ja havaintokosmologiaa, kertoi Popularille. Mekaniikka. "Tähän on kaksi syytä: ensinnäkin E-ELT pystyy keräämään paljon enemmän valoa kuin kilpailijansa, ja toiseksi sen resoluutio on paljon suurempi. Otetaan vaikka Auringon ulkopuoliset planeetat. Heidän listansa kasvaa nopeasti, ja tämän vuoden ensimmäisen puoliskon loppuun mennessä se sisälsi noin 2000 nimikettä. Nyt päätehtävänä ei ole moninkertaistaa löydettyjen eksoplaneettojen määrää, vaan kerätä tarkkaa tietoa niiden luonteesta. Juuri näin E-ELT tekee. Erityisesti sen spektroskooppiset laitteet mahdollistavat kivisten Maan kaltaisten planeettojen ilmakehän tutkimisen sellaisella täydellisyydellä ja tarkkuudella, joka on täysin mahdotonta tällä hetkellä toimiville kaukoputkille. Tässä tutkimusohjelmassa etsitään vesihöyryä, happea ja orgaanisia molekyylejä, jotka voivat olla maaeliöiden jätetuotteita. Ei ole epäilystäkään siitä, että E-ELT lisää kilpailijoiden määrää asuttavien eksoplaneettojen rooliin.

Uusi kaukoputki lupaa myös muita läpimurtoja tähtitieteen, astrofysiikan ja kosmologian aloilla. Kuten tiedetään, on huomattavia perusteita olettamukselle, että maailmankaikkeus on laajentunut useita miljardeja vuosia pimeän energian aiheuttamalla kiihtyvyydellä. Tämän kiihtyvyyden suuruus voidaan määrittää kaukaisten galaksien valon punasiirtymän dynamiikan muutoksista. Nykyisten arvioiden mukaan tämä siirtymä vastaa 10 cm/s vuosikymmenessä. Tämä arvo on erittäin pieni nykyisillä kaukoputkimittauksilla, mutta E-ELT:lle tällainen tehtävä on melko hyvä. Sen erittäin herkät spektrografit tarjoavat myös luotettavampia tietoja vastatakseen kysymykseen, ovatko fysikaaliset perusvakiot vakioita vai muuttuvatko ne ajan myötä.

E-ELT lupaa todellisen vallankumouksen ekstragalaktisessa tähtitiedossa, joka käsittelee Linnunradan ulkopuolella sijaitsevia kohteita. Nykyiset teleskoopit mahdollistavat yksittäisten tähtien havainnoinnin läheisissä galakseissa, mutta pitkillä etäisyyksillä ne epäonnistuvat. European Super Telescope tarjoaa mahdollisuuden nähdä kirkkaimmat tähdet galaksien miljoonien ja kymmenien miljoonien valovuosien etäisyydellä Auringosta. Toisaalta se pystyy vastaanottamaan valoa varhaisimmista galakseista, joista ei vielä tiedetä käytännössä mitään. Se pystyy myös tarkkailemaan tähtiä lähellä galaksimme keskellä sijaitsevaa supermassiivista mustaa aukkoa – ei vain mittaamaan niiden nopeutta 1 km/s tarkkuudella, vaan myös löytämään nyt tuntemattomia tähtiä aukon välittömästä läheisyydestä. niiden kiertonopeus lähestyy 10 % valon nopeudesta. Ja tämä, kuten Johan Liske sanoo, on kaukana täydellisestä luettelosta kaukoputken ainutlaatuisista ominaisuuksista.

Magellan-teleskooppi

Jättimäistä Magellan-teleskooppia rakentaa kansainvälinen konsortio, joka kokoaa yhteen yli tusinaa eri yliopistoa ja tutkimuslaitosta Yhdysvalloissa, Australiassa ja Etelä-Koreassa. Dennis Zaritsky, Arizonan yliopiston tähtitieteen professori ja Stewartin observatorion apulaisjohtaja, selitti PM:lle, että gregoriaaninen optiikka valittiin, koska se parantaa kuvanlaatua laajalla näkökentällä. Viime vuosina tällainen optinen järjestelmä on osoittautunut hyvin useissa optisissa teleskoopeissa 6–8 m:n alueella, ja vielä aikaisemmin sitä käytettiin suurissa radioteleskoopeissa.

Huolimatta siitä, että GMT on TMT:tä ja E-ELT:tä huonompi halkaisijaltaan ja vastaavasti valoa keräävän pinnan pinta-alalta, sillä on monia vakavia etuja. Sen laitteet pystyvät mittaamaan samanaikaisesti useiden esineiden spektrejä, mikä on erittäin tärkeää mittaushavaintojen kannalta. Lisäksi GMT-optiikka tarjoaa erittäin korkean kontrastin ja mahdollisuuden ulottua pitkälle infrapunaan. Sen näkökentän halkaisija, kuten TMT:n, on 20 kaariminuuttia.

Professori Zaritskyn mukaan GMT ottaa oikeutetun paikkansa tulevien superteleskooppien kolmiossa. Esimerkiksi sen avulla on mahdollista saada tietoa pimeästä aineesta, joka on monien galaksien pääkomponentti. Sen jakautuminen avaruudessa voidaan arvioida tähtien liikkeen perusteella. Suurin osa galakseista, joissa se hallitsee, sisältää kuitenkin suhteellisen vähän tähtiä ja melko himmeitä. GMT-instrumentti pystyy seuraamaan useammin näiden tähtien liikkeitä kuin mikään olemassa olevista kaukoputkista. Siksi GMT mahdollistaa pimeän aineen kartoituksen tarkemmin, ja tämä puolestaan mahdollistaa sen hiukkasten uskottavimman mallin valitsemisen. Tällainen näkökulma saa erityistä arvoa, jos ottaa huomioon, että pimeää ainetta ei ole toistaiseksi havaittu passiivisella ilmaisulla tai saatu kiihdyttimellä. GMT:ssä toteutetaan myös muita tutkimusohjelmia: eksoplaneettojen etsiminen, mukaan lukien maanpäälliset planeetat, vanhimpien galaksien havainnointi ja tähtienvälisen aineen tutkimus.

Maan päällä ja taivaassa

Lokakuussa 2018 James Webb Telescope (JWST) on tarkoitus laukaista avaruuteen. Se toimii vain näkyvän spektrin oranssilla ja punaisella vyöhykkeellä, mutta se pystyy tarkkailemaan lähes koko keski-infrapuna-aluetta 28 mikronin aallonpituuksiin asti (infrapunasäteet, joiden aallonpituus ylittää 20 mikronia, absorboituvat melkein kokonaan alemmalla alueella ilmakehän hiilidioksidi- ja vesimolekyylit). Koska se on suojattu maan ilmakehän lämpöhäiriöiltä, sen spektrometriset laitteet ovat paljon herkempiä kuin maassa olevat spektrografit. Sen pääpeilin halkaisija on kuitenkin 6,5 m, ja siksi adaptiivisen optiikan ansiosta maassa sijaitsevien teleskooppien kulmaresoluutio on useita kertoja suurempi. Joten Michael Bolten mukaan JWST:n ja maanpäällisten superteleskooppien havainnot täydentävät toisiaan täydellisesti. Mitä tulee 100 metrin kaukoputken näkymiin, professori Bolte on arvioissaan erittäin varovainen: ”Mielestäni seuraavien 20–25 vuoden aikana ei yksinkertaisesti ole mahdollista luoda adaptiivisia optiikkajärjestelmiä, jotka toimivat tehokkaasti rinnakkain. sadan metrin peili. Ehkä tämä tapahtuu jossain neljänkymmenen vuoden kuluttua, vuosisadan toisella puoliskolla.

Havaijilainen projekti

"TMT on ainoa kolmesta tulevasta superteleskoopista, joka sijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla", sanoo Michael Bolte, Hawaiian-projektin johtokunnan jäsen, tähtitieteen ja astrofysiikan professori Kalifornian yliopistosta Santa Cruzissa. - Se asennetaan kuitenkin ei kovin kauas päiväntasaajasta, 19 asteeseen pohjoista leveyttä. Siksi hän, kuten muutkin Mauna Kean observatorion kaukoputket, pystyy tutkimaan molempien pallonpuoliskojen taivasta, varsinkin kun havainto-olosuhteissa tämä observatorio on yksi planeetan parhaista paikoista. Lisäksi TMT toimii yhdessä läheisten kaukoputkien ryhmän kanssa: kaksi 10-metristä kaksoset Keck I ja Keck II (jotka voidaan pitää TMT:n prototyypeinä) sekä 8-metrinen Subaru ja Gemini-North. Ei ole sattumaa, että Ritchey-Chrétien-järjestelmä on mukana monien suurten kaukoputkien suunnittelussa. Se tarjoaa hyvän näkökentän ja suojaa erittäin tehokkaasti sekä pallomaiselta että komaattiselta aberraatiolta, joka vääristää kuvia kohteista, jotka eivät ole kaukoputken optisella akselilla. Lisäksi TMT:hen suunnitellaan todella upeaa adaptiivista optiikkaa. On selvää, että tähtitieteilijillä on hyvä syy odottaa, että TMT-havainnot tuovat monia merkittäviä löytöjä.

Professori Bolten mukaan sekä TMT että muut superteleskoopit edistävät tähtitieteen ja astrofysiikan kehitystä ensisijaisesti siirtämällä tieteen tuntemia maailmankaikkeuden rajoja sekä avaruudessa että ajassa. Vielä 35–40 vuotta sitten havaittava tila rajoittui pääasiassa enintään 6 miljardia vuotta vanhoihin esineisiin. Nyt on mahdollista tarkkailla luotettavasti noin 13 miljardia vuotta vanhoja galakseja, joiden valo säteili 700 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. On olemassa ehdokkaita galakseille, joiden ikä on 13,4 miljardia vuotta, mutta tätä ei ole vielä vahvistettu. Voidaan olettaa, että TMT-instrumentit pystyvät havaitsemaan valonlähteitä, jotka ovat vain hieman (100 miljoonaa vuotta) nuorempia kuin maailmankaikkeus.

TMT tarjoaa tähtitieteen ja monia muita mahdollisuuksia. Sillä saavutettavat tulokset mahdollistavat maailmankaikkeuden kemiallisen evoluution dynamiikan selkiyttämisen, tähtien ja planeettojen muodostumisprosessien ymmärtämisen paremmin, galaksimme ja sen lähinaapureiden rakenteesta sekä tietämyksen syventämisen. , erityisesti galaktisesta halosta. Mutta tärkeintä on, että TMT, kuten GMT ja E-ELT, todennäköisesti antaa tutkijoille mahdollisuuden vastata perustavanlaatuisiin kysymyksiin, joita ei nyt voida vain muotoilla oikein, vaan edes kuvitella. Tämä on Michael Bolten mukaan superteleskooppiprojektien tärkein arvo.

Venäjän tiedeakatemian erityisastrofysikaalisen observatorion (SAO) suuri atsimuuttiteleskooppi (LTA) tarkkailee jälleen taivaankappaleita. Vuonna 2018 observatorio korvasi kaukoputken pääelementin - peilin, jonka halkaisija oli 6 m, mutta se osoittautui sopimattomaksi täysimittaiseen työhön. Vuoden 1979 peili palautettiin kaukoputkeen.

Pienempi on parempi

BTA, joka sijaitsee Nizhny Arkhyzin kylässä Karachay-Cherkessian vuoristossa, on yksi maailman suurimmista. Teleskooppi laukaistiin vuonna 1975.

Vuosina 1960–1970 BTA:lle valmistettiin kaksi peiliä Lytkarinon optisessa lasitehtaassa (LZOS) lähellä Moskovaa. Noin 1 m:n paksuisia ja noin 70 tonnin painoisia lasiaihioita jäähdytettiin ensin kaksi vuotta, minkä jälkeen niitä kiillotettiin timanttijauheella vielä seitsemän vuotta. Ensimmäinen peili toimi kaukoputkessa neljä vuotta. Vuonna 1979 se vaihdettiin pintavirheiden vuoksi.

1990-luvulla tutkijat ottivat esille uuden peilin korvaavan kysymyksen. Siihen mennessä se oli jo toistuvasti läpikäynyt uudelleenaluminointimenettelyt: noin kerran viidessä vuodessa heijastava alumiinikerros pestiin peilistä hapoilla ja sitten uusi pinnoite. Jokainen tällainen toimenpide pahensi peilin pintaa mikrotasolla. Tämä vaikutti havaintojen laatuun.

2000-luvun alussa Venäjän tiedeakatemia tarttui tähän asiaan. Ehdotettiin kahta vaihtoehtoa: ensimmäisen BTA-peilin uudelleenkiillotus ja kaukoputken radikaali päivitys korvaamalla 6-metrinen peili 8-metrisellä.

Vuonna 2004 Saksasta oli mahdollista ostaa tämän kokoinen peiliaihio, joka tehtiin Very Large Telescope (VLT, Very Large Telescope) -kompleksiin ja jota se ei tarvinnut. 8 metrin peili toisi uuden tason valppauteen ja palauttaisi venäläisen teleskoopin maailman kymmenen suurimman joukkoon.

Tällä vaihtoehdolla oli kuitenkin myös haittoja: korkeat kustannukset ja suuret riskit. Aihion ostaminen olisi maksanut 6-8 miljoonaa euroa, kiillotus suunnilleen saman verran - se piti tehdä Saksassa, koska Venäjällä ei ole laitteita tämän halkaisijan peileille. Teleskooppirakenteen yläosa olisi tarpeen tehdä uudelleen ja kaikki tieteelliset laitteet konfiguroida uudelleen uutta valovoimaa varten.

"Kahdeksan metrin peilin käyttöönoton myötä vain kaukoputken kupu olisi pysynyt käytännössä koskemattomana", sanoi Kommersantille SAO:n apulaisjohtaja Dmitri Kudrjavtsev. "Kuvittele nyt tätä kaikkea Venäjän todellisuuksissa ja katkosten rahoituksessa. tieteellisiä hankkeita. Saatamme helposti joutua tilanteeseen, jossa kaukoputki kirjaimellisesti hajoaa, rahaa ei tule sisään ja yleensä menetämme havainnointimahdollisuuden määräämättömäksi ajaksi.

Siitä tuli kuin ennenkin

He eivät edes alkaneet laskea, kuinka paljon kaukoputken uudelleensuunnittelu maksaisi. "Oli ilmeistä, että Venäjän tiedeakatemia ei löydä sellaista rahaa", sanoi Valeri Vlasjuk, SAO:n johtaja Kommersantille. Vuonna 2004 Akatemia päätti entisöidä ensimmäisen BTA-peilin, jota oli säilytetty erikoissäiliössä vuodesta 1979 lähtien.

Kuva: Kristina Kormilitsyna, Kommersant

Tehtävä uskottiin jälleen LZOS:lle, joka on nyt osa Rostecin valtionyhtiön Shvabe-omistusta. "Synnynnäisten" vikojen poistamiseksi peilin pinnasta, jonka pinta-ala on 28 neliömetriä. m, lasia leikattiin 8 mm, minkä vuoksi sen paino laski lähes tonnin. Kiillotus oli suunniteltu tehtäväksi kolmessa vuodessa, mutta rahoituksen keskeytyksistä johtuen se venyi 10 vuodeksi.

"Hintojen nousu johtuu pääasiassa vuosien 2004 ja 2018 välisenä aikana sattuneista finanssikriiseistä ja sitä seuranneesta inflaatiosta", selittää LZOS-tutkimus- ja tuotantokompleksin apulaisjohtaja Vladimir Patrikeev. "Esimerkiksi jos vuonna 2007 toimme peilin Kaukasuksesta Moskovan alueelle 3,5 miljoonalla ruplasta, sitten vuonna 2018 ne tuotiin takaisin jo 11 miljoonalla ruplasta.

Kunnostettu peili saapui Nižni Arkhyziin helmikuussa 2018. erityisen herkän, 42 tonnia painavan lastin kuljetuksesta, joka kesti kahdeksan päivää.

Ennen kuin se lähetettiin observatorioon, kunnostettu peili sertifioitiin LZOS:ia varten. Sen asennuksen jälkeen BTA:n vakiorunkoon havaittiin kuitenkin merkittäviä poikkeamia toimeksiannossa määritellyistä ominaisuuksista.

Parabola aloitti prosessin ympyrässä

"Peilin pinnan laatua arvioidaan useilla parametreillä, joista tärkeimmät ovat karheus ja parabolisen muodon noudattaminen", sanoo Kudrjavtsev. "LZOS selviytyi loistavasti peilipinnan karheuden vähentämisestä. Jos toisessa BTA-peilissä on 20 nanometriä, kunnostetussa peilissä on vain yksi nanometri. Mutta peilin muodon kanssa oli ongelmia.

Tehtävän perusteella standardipoikkeama ihanteellisesta paraboloidista ei saisi olla suurempi kuin 95 nanometriä. Todellisuudessa tämä parametri osoittautui 1 mikronin tasolla, mikä on kymmenen kertaa huonompi kuin vaadittu arvo.

Kunnostetun peilin ongelmat selvisivät melkein heti sen asennuksen jälkeen kesällä 2018. Jo silloin päätettiin palauttaa juuri vaihdettu toinen peili. Mutta observatorioryhmä uuvutti edellinen korvaaja, ja lisäksi tämä usean kuukauden toimenpide voidaan suorittaa vain lämpimänä vuodenaikana.

BTA otettiin käyttöön huonolaatuisella peilillä, mikäli mahdollista, olemassa olevat puutteet korjattiin mekaanisten järjestelmien avulla. Epävakaan ja yleisesti huonon tarkennuksen vuoksi fotometrisiä havaintoja ei voitu tehdä. Muita BTA:ta koskevia tieteellisiä ohjelmia toteutettiin, mutta tehokkuus heikkeni.

Vanhan peilin palautus alkoi 3.6.2019. Syyskuussa tehtiin koehavaintoja ja kaukoputken lopullinen säätö. Lokakuusta lähtien BTA on palannut täysimittaiseen työhön. Operaatioon käytettiin 5 miljoonaa ruplaa.

”Olemme tyytyväisiä siihen, miten vanhan peilin palautus sujui. Se istuu täydellisesti kehykseen, kuvanlaatu on parhaalla tasolla. Toistaiseksi toimimme näin”, Valtiontalouden tarkastusviraston johtaja vakuutti Kommersantille.

Kuka on syyllinen ja mitä tehdä

SAO RAS:n, LZOS:n ja NPO OPTIKAn yhteistoimikunta totesi kunnostetun peilin tehtävänkuvauksen vastaiseksi ja parannusta kaipaavaksi. Muodollinen syy on kiinteän kehyksen puute tehtaalla ja tietokonemallinnusvirheet.

Neuvostoliiton aikana ensimmäinen peili kiillotettiin todellisessa kaukoputken kehyksessä, joka sitten kuljetettiin LZOS:sta Kaukasiaan ja asennettiin BTA:han. Toisen peilin kiillottamiseksi tehtaalla luotiin prototyyppikehys - sen yksinkertaistettu, halpa kopio.

Kun vuonna 2004 Venäjän tiedeakatemia päätti palauttaa ensimmäisen peilin, projekti sisälsi uuden kehyksen jäljitelmän luomisen. Vanha romutettiin vuonna 2007.

Ja sitten oli ongelmia rahoituksen kanssa - ei ollut rahaa luoda kopion BTA-kehyksestä. Sitten asiantuntijat päättivät, että 2000-luvulla on mahdollista kiillottaa peiliä ei jäykässä kehyksessä, vaan tietokonesimuloinnin avulla.

Kontrollimittauksia suoritettaessa peili oli tuettu teräsnauhalla. Tuloksena oleva lasin muodonmuutos simuloitiin, varmistettiin kokeellisesti ja otettiin huomioon kiillotuskoneen toimintaa säädettäessä. Lasin epähomogeenisuus osoittautui kuitenkin paljon suuremmiksi kuin laskettu. Normaalissa kehyksessä kunnostettu peili osoitti poikkeamaa annetusta muodosta suuruusluokkaa odotettua huonommin.

Komissio totesi, että ensimmäinen peili oli kiillotettava jäljittelemällä BTA-kehystä. Kun sitä säilytetään Nizhny Arkhyzissa. Vielä ei tiedetä, kuinka paljon prosessin toistaminen maksaa ja suoritetaanko se uudelleen. Tehtaan edustajan Vladimir Patrikeevin mukaan päätöstä kehyksen kopion palauttamisesta LZOS:ssa ei ole tehty.

Käytettiin 250 miljoonaa ruplaa. Tähän ei sisältynyt pelkästään peilin kiillotusta, sanoo observatorion johtaja Valeri Vlasjuk. Työhön kuului myös peilin kuljetus entisöintiä varten ja takaisin BTA:lle, kiillotuskoneen ja huonelämpötilan säätöjärjestelmän modernisointi LZOS:lla, BTA-nosturin korjaus, jolla peilit järjestetään uudelleen, teleskoopin teknisten tilojen peruskorjaus ja peilijäähdytysjärjestelmän luominen alusta alkaen.

"Kaikki nämä parannukset ovat jääneet meille ja ne vähentävät jatkotyön kustannuksia", sanoo herra Vlasyuk. "Mutta toistaiseksi valtiolla ei ole rahaa jatkaa työtä peilin parissa. 2000-luvun alussa SAO RAS kirjoitti kirjeitä kaikille vallalle, kaikille oligarkeille, pyytäen heitä auttamaan BTA:n päivittämisessä. Ja nyt olemme myös valmiita pyytämään apua Kommersantin lukijoilta saadaksemme silti parannetun peilin.

Julia Bychkova, Nizhny Arkhyz

B.M. Shustov, fysiikan ja matemaattisten tieteiden tohtori,
Astronomian instituutti RAS

Ihmiskunta on kerännyt suurimman osan tiedosta maailmankaikkeudesta käyttämällä optisia laitteita - kaukoputkia. Jo ensimmäinen Galileon vuonna 1610 keksimä kaukoputki mahdollisti suuria tähtitieteellisiä löytöjä. Seuraavien vuosisatojen aikana tähtitieteellistä tekniikkaa parannettiin jatkuvasti ja optisen tähtitieteen nykyaikainen taso määräytyy ensimmäisiä teleskooppeja satoja kertoja suuremmilla instrumenteilla saatujen tietojen perusteella.

Suuntaus yhä suurempiin instrumentteihin on tullut erityisen selväksi viime vuosikymmeninä. Teleskoopit, joissa on halkaisijaltaan 8-10 m peili, ovat yleistymässä havainnointikäytännössä. 30- ja jopa 100-metristen teleskooppiprojektien arvioidaan olevan varsin toteuttamiskelpoisia jo 10-20 vuoden kuluttua.

Miksi niitä rakennetaan

Tällaisten kaukoputkien rakentamisen tarpeen määräävät tehtävät, jotka vaativat instrumenttien äärimmäistä herkkyyttä heikoimpien avaruusobjektien säteilyn havaitsemiseksi. Näitä tehtäviä ovat:

maailmankaikkeuden alkuperä;
tähtien, galaksien ja planeettajärjestelmien muodostumis- ja kehitysmekanismit;
aineen fysikaaliset ominaisuudet äärimmäisissä astrofysikaalisissa olosuhteissa;
astrofyysiset näkökohdat elämän alkuperästä ja olemassaolosta universumissa.

Jotta saat mahdollisimman paljon tietoa tähtitieteellisestä kohteesta, nykyaikaisessa kaukoputkessa on oltava suuri keräilyoptiikan alue ja säteilyvastaanottimien korkea hyötysuhde. Sitä paitsi, Havainnoinnin häiriöt tulee pitää mahdollisimman vähäisinä..

Tällä hetkellä vastaanottimien tehokkuus optisella alueella, joka ymmärretään havaittujen fotonien osuutena herkälle pinnalle saapuneiden fotonien kokonaismäärästä, on lähestymässä teoreettista rajaa (100 %), ja lisäparannuksiin liittyy tehokkuuden lisääminen. vastaanottimien muoto, signaalinkäsittelyn nopeuttaminen jne.

Havainnointihäiriöt ovat erittäin vakava ongelma. Luonnollisten häiriöiden (esim. pilvisyys, ilmakehän pölymuodostelmat) lisäksi optisen tähtitieteen olemassaoloa havaintotieteenä uhkaa lisääntyvä valaistus asutuksista, teollisuuskeskuksista, tietoliikenneyhteyksistä ja ihmisen aiheuttama ympäristön saastuminen. tunnelmaa. Nykyaikaisia observatorioita rakennetaan tietysti paikkoihin, joissa astroilmasto on suotuisa. Tällaisia paikkoja on maapallolla hyvin vähän, enintään tusina. Valitettavasti Venäjän alueella ei ole paikkoja, joissa on erittäin hyvä astroilmasto.

Ainoa lupaava suunta erittäin tehokkaan tähtitieteellisen teknologian kehittämisessä on instrumenttien keräilypintojen koon kasvattaminen.

Suurimmat kaukoputket: luomisen ja käytön kokemus

Viimeisen vuosikymmenen aikana maailmassa on toteutettu tai kehitteillä ja kehitteillä yli tusina suuria teleskooppeja. Joissakin hankkeissa on tarkoitus rakentaa useita teleskooppeja kerralla, joiden peilikoko on vähintään 8 m. Laitteen hinta määräytyy ensisijaisesti optiikan koon mukaan. Vuosisatojen käytännön kokemus kaukoputken rakentamisesta on johtanut yksinkertaiseen tapaan verrata kaukoputken S kustannuksia peiliin, jonka halkaisija on D (muista, että kaikki instrumentit, joiden pääpeilin halkaisija on yli 1 m, ovat heijastavia teleskooppeja). Teleskoopeissa, joissa on kiinteä ensiöpeili, S on yleensä verrannollinen D3:een. Taulukkoa analysoimalla voit nähdä, että tätä suurimpien instrumenttien klassista suhdetta rikotaan. Tällaiset teleskoopit ovat halvempia ja niille S on verrannollinen D a:han, jossa a ei ylitä 2:ta.

Juuri hämmästyttävä kustannusten aleneminen mahdollistaa kymmenien ja jopa satojen metrien peilin halkaisijaltaan olevien superjättiläisten kaukoputkien hankkeiden tarkastelun ei fantasioina, vaan aivan todellisina projekteina lähitulevaisuudessa. Puhumme joistakin kustannustehokkaimmista projekteista. Yksi niistä, SALT, otetaan käyttöön vuonna 2005, 30 metrin luokan ELT ja 100 metrin - OWL - jättiläisteleskooppien rakentaminen ei ole vielä alkanut, mutta ne voivat ilmestyä 10 - 20 vuoden kuluttua.

TELESKOOPPI	peilin halkaisija, m	Peilin tärkeimmät parametrit	Teleskoopin sijainti	Projektin osallistujat	Hankkeen hinta, miljoonaa dollaria USD	ensimmäinen valo
KECKI KECK II		parabolinen monisegmentti aktiivinen	Mauna Kea, Havaiji, Yhdysvallat	USA
VLT (neljä kaukoputkea)		ohut aktiivinen	Chile	ESO, yhdeksän Euroopan maan yhteistyö
GEMINI Pohjois GEMINI Etelä		ohut aktiivinen	Mauna Kea, Havaiji, Yhdysvallat Cerro Pachon, Chile	USA (25 %), Englanti (25 %), Kanada (15 %), Chile (5 %), Argentiina (2,5 %), Brasilia (2,5 %)
SUBARU		ohut aktiivinen	Mauna Kea, Havaiji, Yhdysvallat	Japani
LBT (kiikari)		solu paksu	Mt. Graham, Arizona, Yhdysvallat	USA, Italia
EI (Hobby & Eberly)	11 (oikeastaan 9,5)	pallomainen monisegmenttinen	Mt. Fowlkes, Texac, Yhdysvallat	USA, Saksa
MMT		solu paksu	Mt. Hopkins, Arizona, Yhdysvallat	USA
MAGELLAN kaksi teleskooppia		solu paksu	Las Campanas, Chile	USA
BTA SAO RAS		paksu	Pastukhova-vuori, Karatšai-Tšerkessia	Venäjä
GTC		KECK II:n analogi	La Palma, Kanariansaaret, Espanja	Espanja 51 %
SUOLA		analoginen NO	Sutherland, Etelä-Afrikka	Etelä-Afrikan tasavalta
ELT	35 (oikeastaan 28)	analoginen NO		USA	150-200 esiprojekti
PÖLLÖ		pallomainen monisegmentti henkistä		Saksa, Ruotsi, Tanska jne.	Noin 1000 avant-projektia

Suuri eteläafrikkalainen teleskooppi SALT

1970-luvulla Etelä-Afrikan tärkeimmät observatoriot yhdistettiin Etelä-Afrikan tähtitieteelliseksi observatorioksi. Pääkonttori sijaitsee Kapkaupungissa. Pääinstrumentit - neljä kaukoputkea (1,9 m, 1,0 m, 0,75 m ja 0,5 m) - sijaitsevat 370 km kaupungista sisämaassa, kuivalla Karoon tasangolla kohoavalla kukkulalla. Karoo).

Etelä-Afrikan tähtitieteellinen observatorio.
Etelä-Afrikan suuri teleskooppitorni
näkyy osiossa. Hänen edessään on kolme pääasiallista
operatiiviset kaukoputket (1,9 m, 1,0 m ja 0,75 m).

Vuonna 1948 Etelä-Afrikkaan rakennettiin 1,9-metrinen teleskooppi, joka oli eteläisen pallonpuoliskon suurin instrumentti. 90-luvulla. Viime vuosisadalla tiedeyhteisö ja Etelä-Afrikan hallitus päättivät, että Etelä-Afrikan tähtitiede ei voi pysyä kilpailukykyisenä 2000-luvulla ilman modernia suurta teleskooppia. Aluksi harkittiin 4 metrin kaukoputkea, joka olisi samanlainen kuin ESO NTT (New Technology Telescope) tai nykyaikaisempi WIYN, Kitt Peak Observatoriossa. Lopulta valittiin kuitenkin suuren teleskoopin konsepti - analoginen Hobby-Eberly Telescope (HET) -teleskooppi, joka asennettiin McDonaldin observatorioon (USA). Projekti nimettiin Suuri Etelä-Afrikan teleskooppi, alkuperäisessä - Etelä-Afrikan suuri teleskooppi (SUOLA).

Tämän luokan kaukoputken projektin kustannukset ovat erittäin alhaiset - vain 20 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria. Lisäksi itse kaukoputken hinta on vain puolet tästä summasta, loput ovat tornin ja infrastruktuurin kustannukset. Toiset 10 miljoonaa dollaria nykyaikaisten arvioiden mukaan maksavat työkalun ylläpidosta 10 vuoden ajan. Tällainen alhainen hinta johtuu sekä yksinkertaistetusta suunnittelusta että siitä, että se on luotu jo kehitetyn analogisena.

SALT (vastaavasti HET) eroavat radikaalisti aikaisemmista suurten optisten (infrapuna) kaukoputkien projekteista. SALTin optinen akseli on asetettu kiinteään 35° kulmaan zeniittisuunnassa, ja kaukoputki pystyy pyörimään atsimuutissa täyden ympyrän verran. Havaintoistunnon aikana laite pysyy paikallaan ja sen yläosassa sijaitseva seurantajärjestelmä mahdollistaa kohteen seurannan 12°:n osuudella korkeusympyrää pitkin. Siten kaukoputken avulla on mahdollista tarkkailla kohteita 12° leveässä renkaassa taivaan alueella, joka on 29 - 41° päässä zeniitistä. Teleskoopin akselin ja zeniittisuunnan välistä kulmaa voidaan muuttaa (enintään kerran muutaman vuoden välein) tutkimalla taivaan eri alueita.

Pääpeilin halkaisija on 11 m. Sen suurin kuvaus- tai spektroskopia-ala vastaa kuitenkin 9,2 m peiliä. Se koostuu 91 kuusikulmaisesta segmentistä, joiden jokaisen halkaisija on 1 m. Kaikilla segmenteillä on pallomainen pinta, mikä vähentää huomattavasti niiden tuotantokustannuksia. Muuten, segmenttien aihiot valmistettiin Lytkarinon optisessa lasitehtaassa, siellä suoritettiin ensisijainen käsittely, lopullisen kiillotuksen suorittaa (kirjoitushetkellä artikkeli ei ole vielä valmis) Kodakin toimesta. Gregory-korjaaja, joka poistaa pallomaisen poikkeaman, on tehokas 4'-alueella. Valo voidaan siirtää optisten kuitujen kautta eri resoluutioilla oleviin spektrografeihin termostaattiohjatuissa huoneissa. On myös mahdollista asettaa valoinstrumentti suoraan tarkennettavaksi.

Hobby-Eberle-teleskooppi ja siten SALT on pohjimmiltaan suunniteltu spektroskooppisiksi instrumenteiksi aallonpituuksille alueella 0,35-2,0 µm. SUOLA on tieteellisestä näkökulmasta kilpailukykyisin, kun tarkastellaan tähtitieteellisiä kohteita, jotka ovat tasaisesti jakautuneet taivaalla tai sijaitsevat useiden kaariminuuttien kokoisissa ryhmissä. Koska kaukoputki toimii erätilassa ( jono-aikataulutettu), vaihtelevuuden tutkimukset päivän tai useamman päivän aikana ovat erityisen tehokkaita. Tällaisen kaukoputken tehtävät ovat erittäin laajat: Linnunradan ja lähellä olevien galaksien kemiallisen koostumuksen ja evoluutiotutkimukset, suuren punasiirtymän omaavien kohteiden tutkimus, kaasun kehitys galakseissa, kaasun kinematiikka, tähdet ja planetaariset sumut kaukaisissa galakseissa, röntgenlähteillä tunnistettujen optisten kohteiden etsiminen ja tutkiminen. SALT-teleskooppi sijaitsee Etelä-Afrikan observatorion teleskooppien päällä, noin 18 km itään Sutherlandin kylästä ( Sutherland) korkeudessa 1758 m. Sen koordinaatit ovat 20 ° 49 "itäistä pituuspiiriä ja 32 ° 23" eteläistä leveyttä. Tornin ja infrastruktuurin rakentaminen on jo saatu päätökseen. Matka autolla Kapkaupungista kestää noin 4 tuntia. Sutherland sijaitsee kaukana kaikista tärkeimmistä kaupungeista, joten siellä on erittäin selkeä ja tumma taivas. Tilastolliset tutkimukset alustavien havaintojen tuloksista, joita on tehty yli 10 vuotta, osoittavat, että fotometristen öiden osuus on yli 50 % ja spektroskooppisten öiden keskiarvo 75 %. Koska tämä suuri kaukoputki on ensisijaisesti optimoitu spektroskopiaan, 75 % on täysin hyväksyttävä luku.

Differential Motion Image Monitorin (DIMM) mittaama keskimääräinen ilmakehän kuvanlaatu oli 0,9". Tämä järjestelmä on sijoitettu hieman yli 1 metrin korkeuteen maanpinnasta. Huomaa, että SALTin optinen kuvanlaatu on 0,6". Tämä riittää spektroskopiaan.

Erittäin suuret ELT- ja GSMT-teleskooppiprojektit

Yhdysvalloissa, Kanadassa ja Ruotsissa kehitetään useita luokan 30 teleskooppiprojekteja kerralla - ELT, MAXAT, CELT jne. Tällaisia projekteja on ainakin kuusi. Näistä edistyneimmät ovat mielestäni amerikkalaiset projektit ELT ja GSMT.

Projekti ELT (Erittäin suuri teleskooppi - Erittäin suuri teleskooppi) - HET-teleskoopin (ja SALT) suuremman kopion sisääntulopupillin halkaisija on 28 m ja peilin halkaisija 35 m. Teleskooppi saavuttaa tunkeutumistehon, joka on suuruusluokkaa suurempi kuin nykyaikaisten luokan 10 kaukoputkien . Hankkeen kokonaiskustannusarvio on noin 100 miljoonaa dollaria. Sitä kehitetään Texasin yliopistossa (Austin), jossa on jo kokemusta HET-teleskoopin rakentamisesta, Pennsylvanian yliopistossa ja McDonald-observatoriossa. Tämä on realistisin hanke, joka toteutetaan viimeistään seuraavan vuosikymmenen puolivälissä.

GSMT-projekti (Jättimäinen segmentoitu peiliteleskooppi - jättiläinen segmentoitu peiliteleskooppi) voidaan jossain määrin yhdistää MAXAT (Maximum Aperture Telescope) ja CELT (California Extremely Lerge Telescope) -projektit. Kilpailukykyinen tapa kehittää ja suunnitella tällaisia kalliita työkaluja on erittäin hyödyllinen ja sitä käytetään maailmankäytännössä. Lopullista päätöstä GSMT:stä ei ole vielä tehty.

GSMT-teleskooppi on huomattavasti edistyneempi kuin ELT, ja sen hinta tulee olemaan noin 700 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria. Tämä on paljon korkeampi kuin ELT:n käyttöönoton vuoksi asfäärinen pääpeili ja suunniteltu täysi kierros

Hämmästyttävän suuri OWL-teleskooppi

XXI-luvun alun kunnianhimoisin projekti. on tietysti projekti PÖLLÖ (Ylivoimaisen suuri teleskooppi - hämmästyttävän suuri teleskooppi) . European Southern Observatory on suunnitellut OWL:n alt-atsimuuttiteleskoopiksi, jossa on segmentoidut pallomaiset primääri- ja litteät toissijaiset peilit. Pallopoikkeaman korjaamiseksi otetaan käyttöön 4-elementtinen korjain, jonka halkaisija on noin 8 m. OWL:ää luotaessa käytetään nykyaikaisissa projekteissa jo kehitettyä teknologiaa: aktiivista optiikkaa (kuten NTT-, VLT-, Subaru-, Gemini-teleskoopeissa), mikä tekee on mahdollista saada optimilaatuinen kuva; Ensisijainen peilisegmentointi (kuten Keck, HET, GTC, SALT), edulliset mallit (kuten HET ja SALT) ja kehitteillä oleva monivaiheinen adaptiivinen optiikka ( "Maa ja universumi", 2004, nro 1).

Astonishingly Large Telescope (OWL) on Euroopan eteläisen observatorion suunnittelema. Sen pääominaisuudet ovat: sisääntulopupillin halkaisija on 100 m, keräilypinnan pinta-ala on yli 6000 neliömetriä. m, monivaiheinen adaptiivinen optiikkajärjestelmä, diffraktiokuvanlaatu spektrin näkyvälle osalle - kentässä 30", lähi-infrapuna - kentässä 2"; ilmakehän (näkemisen) salliman kuvanlaadun rajoittama kenttä on 10"; suhteellinen aukko f / 8; toimintaspektrialue on 0,32-2 mikronia. Teleskooppi painaa 12,5 tuhatta tonnia.

On huomattava, että tällä kaukoputkella on valtava työkenttä (satoja miljardeja tavallisia pikseleitä!). Kuinka monta tehokasta vastaanotinta voidaan sijoittaa tähän kaukoputkeen!

OWL:n asteittaisen käyttöönoton konsepti on otettu käyttöön. Teleskoopin käyttöä ehdotetaan aloitettavan jo 3 vuotta ennen ensiöpeilin täyttöä. Suunnitelmana on täyttää 60 metrin aukko vuoteen 2012 mennessä (jos rahoitus avautuu vuonna 2006). Hankkeen kustannus on enintään 1 miljardi euroa (viimeisin arvio 905 miljoonaa euroa).

Venäjän näkökulmat

Noin 30 vuotta sitten Neuvostoliitossa rakennettiin ja otettiin käyttöön 6 metrin teleskooppi BTA (Suuri atsimuuttiteleskooppi) . Monien vuosien ajan se pysyi maailman suurimpana ja oli tietysti Venäjän tieteen ylpeys. BTA esitteli useita alkuperäisiä teknisiä ratkaisuja (esimerkiksi alt-atsimuuttiasennus tietokoneohjauksella), joista tuli myöhemmin maailman tekninen standardi. BTA on edelleen tehokas työkalu (etenkin spektroskooppisiin tutkimuksiin), mutta XXI-luvun alussa. se on jo löytänyt itsensä vasta maailman kymmenen suurimman teleskoopin joukosta. Lisäksi peilin asteittainen huononeminen (nyt sen laatu on heikentynyt 30% alkuperäiseen verrattuna) poistaa sen tehokkaiden työkalujen luettelosta.

Neuvostoliiton romahdettua BTA jäi käytännössä ainoaksi suureksi instrumentiksi venäläisten tutkijoiden käytettävissä. Kaikki Kaukasiassa ja Keski-Aasiassa sijaitsevat kohtalaisen kokoiset kaukoputket ovat menettäneet merkityksensä säännöllisinä observatorioina useista geopoliittisista ja taloudellisista syistä. Työ siteiden ja rakenteiden palauttamiseksi on nyt alkanut, mutta tämän prosessin historialliset näkymät ovat epämääräiset, ja joka tapauksessa kestää useita vuosia vain osittain palauttaa se, mikä on menetetty.

Tietenkin suurten teleskooppilaivaston kehitys maailmassa tarjoaa venäläisille tarkkailijoille mahdollisuuden työskennellä niin kutsutussa vierastilassa. Tällaisen passiivisen polun valinta merkitsisi poikkeuksetta sitä, että venäläisellä tähtitieteellä olisi aina vain toissijaisia (riippuvaisia) rooleja, ja kotimaisen teknologisen kehityksen perustan puute johtaisi syvenevään viiveeseen, ei vain tähtitiedessä. Ulospääsy on ilmeinen - BTA:n radikaali modernisointi sekä täysipainoinen osallistuminen kansainvälisiin hankkeisiin.

Suurten tähtitieteellisten instrumenttien kustannukset ovat yleensä kymmeniä ja jopa satoja miljoonia dollareita. Tällaisia hankkeita, lukuun ottamatta muutamia maailman rikkaimpien maiden kansallisia hankkeita, voidaan toteuttaa vain kansainvälisen yhteistyön pohjalta.

Mahdollisuudet yhteistyöhön luokan 10 teleskooppien rakentamisessa ilmestyivät viime vuosisadan lopulla, mutta rahoituksen puute tai pikemminkin valtion kiinnostus kotimaisen tieteen kehittämiseen johti siihen, että ne katosivat. Muutama vuosi sitten Venäjä sai tarjouksen tulla kumppaniksi suuren astrofysikaalisen instrumentin - Great Canary Telescope (GTC) - ja vielä taloudellisesti houkuttelevamman SALT-projektin rakentamiseen. Valitettavasti näitä teleskooppeja rakennetaan ilman Venäjän osallistumista.

Tiistaina aloimme testata uutta instrumenttia Zeiss-1000-teleskoopillamme. Observatoriomme toiseksi suurin optinen teleskooppi (puhekielessä "metri") tunnetaan paljon vähemmän kuin 6-metrinen BTA ja katoaa torninsa taustaa vasten. Mutta suhteellisen vaatimattomasta halkaisijasta huolimatta tämä on melko haluttu työkalu, jota sekä tähtitieteilijät että ulkopuoliset hakijat käyttävät aktiivisesti. Paljon aikaa käytetään seurantaan - vaihtelevien kohteiden kirkkauden ja spektrin muutosten seurantaan: aktiiviset galaktiset ytimet, gammapurkausten lähteet, binäärijärjestelmät, joissa on valkoisia kääpiöitä, neutronitähtiä, mustia aukkoja ja muita leijailevia kohteita. Viime aikoina listalle on lisätty myös auringon ulkopuolisten planeettojen kauttakulkuja.
Muinaisina aikoina, kun emme vielä havainneet etäältä, tulimme aamulla aamulla BTA-tornin huoneeseen, joskus otimme perinteisen "väsyneen kuvan BTA:sta" - aamunkoittoa siistin Zeiss-1000-tornin yllä. Jotain tällaista, kun pilvet laskeutuvat horisonttiin ja sulautuvat lumeen, jos on talvi:

Sitä ennen jouduin itse työskentelemään mittarin parissa vain muutaman kerran ja varsinkin hyvin kauan sitten sain dataa ensimmäisestä julkaisustani (pölyisen galaksin NGC972 fotometria).

Pieni valokuvatarina paikoista, joissa turistit eivät usein käy.

Teleskooppi harvinaisessa kokoonpanossa - Cassegrain-fokus on vapaa varusteista:

Käytän tilaisuutta hyväkseni ja otan kuvan omasta heijastuksestani toissijaisessa peilissä:

Menen ulos kupolin ympärille ja otan kuvan kaukoputkesta avoimen visiirin läpi. Huomaa kupolin puupanelointi. Teleskooppi toimitettiin DDR:stä rakennuksen mukana: