Самый детальный снимок соседней галактики. Андромеду сфотографировали при помощи новой камеры сверхвысокого разрешения Hyper-Suprime Cam (HSC), установленной на японском телескопе “Субару”. Это один из самых больших в мире работающих оптических телескопов – с диаметром главного зеркала более восьми метров. В астрономии размер часто имеет решающее значение. Давайте поближе познакомимся с другими гигантами, расширяющими границы наших наблюдений за космосом.

1. “Субару”

Телескоп “Субару” расположен на вершине вулкана Мауна-Кеа (Гавайи) и работает вот уже четырнадцать лет. Это телескоп-рефлектор, выполненный по оптической схеме Ричи – Кретьена с главным зеркалом гиперболической формы. Для минимизации искажений его положение постоянно корректирует система из двухсот шестидесяти одного независимого привода. Даже корпус здания имеет особую форму, снижающую негативное влияние турбулентных потоков воздуха.

Телескоп “Субару” (фото: naoj.org).

Обычно изображение с подобных телескопов недоступно непосредственному восприятию. Оно фиксируется матрицами камер, откуда передаётся на мониторы высокого разрешения и сохраняется в архив для детального изучения. “Субару” примечателен ещё и тем, что ранее позволял вести наблюдения по старинке. До установки камер был сконструирован окуляр, в который смотрели не только астрономы национальной обсерватории, но и первые лица страны, включая принцессу Саяко Курода – дочь императора Японии Акихито.

Сегодня на “Субару” может быть одновременно установлено до четырёх камер и спектрографов для наблюдений в диапазоне видимого и инфракрасного света. Самая совершенная из них (HSC) была создана компанией Canon и работает с 2012 года.

Камера HSC проектировалась в Национальной астрономической обсерватории Японии при участии множества партнерских организаций из других стран. Она состоит из блока линз высотой 165 см, светофильтров, затвора, шести независимых приводов и CCD матрицы. Её эффективное разрешение составляет 870 мегапикселей. Используемая ранее камера Subaru Prime Focus обладала на порядок меньшим разрешением – 80 мегапикселей.

Поскольку HSC разрабатывалась для конкретного телескопа, диаметр её первой линзы составляет 82 см – ровно в десять раз меньше диаметра главного зеркала “Субару”. Для снижения шумов матрица установлена в вакуумной криогенной камере Дьюара и работает при температуре -100 °С.

Телескоп “Субару” удерживал пальму первенства вплоть до 2005 года, когда завершилось строительство нового гиганта – SALT.

2. SALT

Большой южно-африканский телескоп (SALT) расположен на вершине холма в трёхстах семидесяти километрах к северо-востоку от Кейптауна, близ городка Сазерленд. Это самый крупный из действующих оптических телескопов для наблюдений за южной полусферой. Его главное зеркало с размерами 11,1×9,8 метра состоит из девяносто одной шестиугольной пластины.

Первичные зеркала большого диаметра исключительно сложно изготовить как монолитную конструкцию, поэтому у крупнейших телескопов они составные. Для изготовления пластин используются различные материалы с минимальным температурным расширением, такие как стеклокерамика.

Основная задача SALT – исследование квазаров, далёких галактик и других объектов, свет от которых слишком слаб для наблюдения с помощью большинства других астрономических инструментов. По своей архитектуре SALT подобен “Субару” и паре других известных телескопов обсерватории Мауна-Кеа.

3. Keck

Десятиметровые зеркала двух главных телескопов обсерватории Кека состоят из тридцати шести сегментов и уже сами по себе позволяют достичь высокого разрешения. Однако главная особенность конструкции в том, что два таких телескопа могут работать совместно в режиме интерферометра. Пара Keck I и Keck II по разрешающей способности эквивалентна гипотетическому телескопу с диаметром зеркала 85 метров, создание которого на сегодня технически невозможно.

Впервые на телескопах Keck была опробована система адаптивной оптики с подстройкой по лазерному лучу. Анализируя характер его распространения, автоматика компенсирует атмосферные помехи.

Пики потухших вулканов – одна из лучших площадок для строительства гигантских телескопов. Большая высота над уровнем моря и удалённость от крупных городов обеспечивают отличные условия для наблюдений.

4. GTC

Большой Канарский телескоп (GTC) также расположен на пике вулкана в обсерватории Ла-Пальма. В 2009 году он стал самым большим и самым совершенным наземным оптическим телескопом. Его главное зеркало диаметром 10,4 метра состоит из тридцати шести сегментов и считается самым совершенным из когда-либо созданных. Тем сильнее удивляет сравнительно низкая стоимость этого грандиозного проекта. Вместе с камерой инфракрасного диапазона CanariCam и вспомогательным оборудованием на строительство телескопа было затрачено всего $130 млн.

Благодаря CanariCam выполняются спектроскопические, коронографические и поляриметрические исследования. Оптическая часть охлаждается до 28 К, а сам детектор – до 8 градусов выше абсолютного нуля.

5. LSST

Поколение больших телескопов с диаметром главного зеркала до десяти метров заканчивается. В рамках ближайших проектов предусмотрено создание серии новых с увеличением размеров зеркал в два–три раза. Уже в следующем году в северной части Чили запланировано строительство широкоугольного обзорного телескопа-рефлектора Large Synoptic Survey Telescope (LSST).

LSST – Большой обзорный телескоп (изображение: lsst.org).

Ожидается, что он будет обладать самым большим полем зрения (семь видимых диаметров Солнца) и камерой с разрешением 3,2 гигапикселя. За год LSST должен делать более двухсот тысяч фотографий, общий объём которых в несжатом виде превысит петабайт.

Основной задачей станут наблюдения за объектами со сверхслабой светимостью, включая астероиды, угрожающие Земле. Запланированы также измерения слабого гравитационного линзирования для обнаружения признаков тёмной материи и регистрация кратковременных астрономических событий (таких как взрыв сверхновой). По данным LSST предполагается строить интерактивную и постоянно обновляемую карту звёздного неба со свободным доступом через интернет.

При надлежащем финансировании телескоп будет введён строй уже в 2020 году. На первом этапе требуется $465 млн.

6. GMT

Гигантский Магелланов телескоп (GMT) – перспективный астрономический инструмент, создаваемый в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Главным элементом этого телескопа нового поколения станет составное зеркало из семи вогнутых сегментов общим диаметром 24,5 метра.

Даже с учётом вносимых атмосферой искажений детальность сделанных им снимков будет примерно в десять раз выше, чем у орбитального телескопа “Хаббл”. В августе 2013 года завершается отливка третьего зеркала. Ввод телескопа в эксплуатацию намечен в 2024 году. Стоимость проекта сегодня оценивается в $1,1 млрд.

7. TMT

Тридцатиметровый телескоп (TMT) – ещё один проект оптического телескопа нового поколения для обсерватории Мауна-Кеа. Главное зеркало диаметром в 30 метров будет выполнено из 492 сегментов. Его разрешающая способность оценивается как в двенадцать раз превышающая таковую у “Хаббла”.

Начало строительства запланировано на следующий год, завершение – к 2030-му. Расчётная стоимость – $1,2 млрд.

8. E-ELT

Европейский чрезвычайно большой телескоп (E-ELT) сегодня выглядит наиболее привлекательным по соотношению возможностей и затрат. Проектом предусмотрено его создание в пустыне Атакама в Чили к 2018 году. Текущая стоимость оценивается в $1,5 млрд. Диаметр главного зеркала составит 39,3 метра. Оно будет состоять из 798 шестиугольных сегментов, каждое из которых – около полутора метров в поперечнике. Система адаптивной оптики будет устранять искажения при помощи пяти дополнительных зеркал и шести тысяч независимых приводов.

Европейский чрезвычайно большой телескоп – E-ELT (фото: ESO).

Расчётная масса телескопа составляет более 2800 тонн. На нём будет установлено шесть спектрографов, камера ближнего ИК-диапазона MICADO и специализированный инструмент EPICS, оптимизированный для поиска планет земного типа.

Основной задачей коллектива обсерватории E-ELT станет детальное исследование открытых к настоящему времени экзопланет и поиск новых. В качестве дополнительных целей указывается обнаружение признаков наличия в их атмосфере воды и органических веществ, а также изучение формирования планетарных систем.

Оптический диапазон составляет лишь малую часть электромагнитного спектра и обладает рядом свойств, ограничивающих возможности наблюдения. Многие астрономические объекты практически не обнаруживаются в видимом и ближнем инфракрасном спектре, но при этом выдают себя за счёт радиочастотных импульсов. Поэтому в современной астрономии большая роль отводится радиотелескопам, размер которых напрямую влияет на их чувствительность.

9. Arecibo

В одной из ведущих радиоастрономических обсерваторий Аресибо (Пуэрто-Рико) расположен крупнейший радиотелескоп на одной апертуре с диаметром рефлектора триста пять метров. Он состоит из 38 778 алюминиевых панелей суммарной площадью около семидесяти трёх тысяч квадратных метров.

Радиотелескоп обсерватории Аресибо (фото: NAIC – Arecibo Observatory).

С его помощью уже был сделан ряд астрономических открытий. К примеру, в 1990 году обнаружен первый пульсар с экзопланетами, а в рамках проекта распределённых вычислений Einstein@home за последние годы были найдены десятки двойных радиопульсаров. Однако для ряда задач современной радиоастрономии возможностей “Аресибо” уже едва хватает. Новые обсерватории будут создаваться по принципу масштабируемых массивов с перспективой роста до сотен и тысяч антенн. Одними из таких станут ALMA и SKA.

10. ALMA и SKA

Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решётка (ALMA) представляет собой массив из параболических антенн диаметром до 12 метров и массой более ста тонн каждая. К середине осени 2013 года число антенн, объединённых в единый радиоинтерферометр ALMA, достигнет шестидесяти шести. Как и у большинства современных астрономических проектов, стоимость ALMA превышает миллиард долларов.

Квадратная километровая решётка (SKA) – другой радиоинтерферометр из массива праболических антенн, расположенных в Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии на общей площади около одного квадратного километра.

Антенны радиоинтерферометра “Квадратная километровая решётка” (фото: stfc.ac.uk).

Его чувствительность примерно в пятьдесят раз превосходит возможности радиотелескопа обсерватории Аресибо. SKA способен уловить сверхслабые сигналы от астрономических объектов, расположенных на удалении 10–12 млрд световых лет от Земли. Начать первые наблюдения планируется в 2019 году. Проект оценивается в $2 млрд.

Несмотря на огромные масштабы современных телескопов, их запредельную сложность и многолетние наблюдения, исследование космоса только начинается. Даже в Солнечной системе до сих пор обнаружена лишь малая часть объектов, заслуживающих внимания и способных повлиять на судьбу Земли.

Вдали от суеты и огней цивилизации, в безлюдных пустынях и на вершинах гор стоят величественные титаны, чей взор всегда направлен на звездное небо. Одни стоят уже десятки лет, а другим только предстоит увидеть свои первые звезды. Сегодня мы узнаем, где находятся 10 самых больших телескопов в мире, и познакомимся с каждым из них отдельно.

10. Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Телескоп находится на вершине Серо-Пачон на высоте 2682 м над уровнем моря. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Диаметр основного зеркала составляет 8,4 м. Первый свет (термин, означающий первое использование телескопа по прямому назначению) LSST увидит в 2020 году. А полноценно работать аппарат начнет с 2022 года. Несмотря на то что телескоп находится за пределами США, его строительство финансируют американцы. Одним из них стал Бил Гейтс, который вложил 10 млн долларов. В общей сложности проект будет стоить 400 млн.

Главная задача телескопа - фотографировать ночное небо с периодичностью в несколько ночей. Для этого у аппарата имеется камера на 3,2 гигапикселя. LSST имеет большой угол обзора - 3,5 градуса. Луна и Солнце, к примеру, в том виде, в котором их можно созерцать с Земли, занимают только полградуса. Такие широкие возможности обусловлены внушительным диаметром телескопа и его уникальной конструкцией. Дело в том, что здесь вместо двух привычных зеркал используется три. Это не самый большой телескоп в мире, однако он может стать одним из самых продуктивных.

Научные цели проекта: поиск следов темной материи; картографирование Млечного пути; обнаружение взрывов новых и сверхновых; отслеживание небольших объектов Солнечной системы (астероиды и кометы), в частности тех, которые проходят в непосредственной близости с Землей.

9. Большой южноафриканский телескоп (SALT)

Данный аппарат также представляет собой оптический рефлектор. Он находится в Южно-Африканской республике, на вершине холма, в полупустынной местности близ поселения Сутерланд. Высота телескопа составляет 1798 м. Диметр основного зеркала - 11/9,8 м.

Это не самый большой телескоп в мире, но самый крупный в южном полушарии. Строительство аппарата обошлось в 36 млн долларов. Треть из них выделило правительство ЮАР. Остаток суммы был распределен между Германией, Великобританией, Польшей, Америкой и Новой Зеландией.

Первый снимок установки SALT состоялся в 2005 году, практически сразу после окончания строительных работ. Как для оптических телескопов, его конструкция довольно нестандартна. Однако она получила широкое распространение среди новейших представителей крупных телескопов. Основное зеркало состоит из 91 шестиугольного элемента, каждый из которых имеет диаметр в 1 метр. Для достижения определенных целей и улучшения видимости все зеркала могут регулироваться по углу.

SALT создан для спектрометрического и визуального анализа излучения, исходящего от астрономических объектов, находящихся вне поля видимости телескопов, расположенных в северном полушарии. Сотрудники телескопа наблюдают за квазарами, дальними и близкими галактиками, а также отслеживают эволюцию звезд.

Аналогичный телескоп есть и в Америке - Hobby-Eberly Telescope. Он располагается в пригороде Техаса и практически полностью совпадает по конструкции с установкой SALT.

8. Keck I и II

Два телескопа Keck соединены в систему, которая создает единое изображение. Располагаются они на Гавайях на горе Мауна Кеа. составляет 4145 м. По типу телескопы также относятся к оптическим рефлекторам.

Обсерватория Keck располагается в одном из наиболее благоприятных (с точки зрения астроклимата) мест на Земле. Это значит, что вмешательство атмосферы в наблюдения здесь минимально. Поэтому обсерватория Keck стала одной из наиболее эффективных в истории. И это притом, что самый большой телескоп в мире расположен не здесь.

Основные зеркала телескопов Keck полностью идентичны между собой. Они, подобно телескопу SALT, состоят из комплекса подвижных элементов. Здесь их по 36 на каждый из аппаратов. По форме зеркала представляют собой шестиугольник. Обсерватория может наблюдать за небом в оптическом и в инфракрасном диапазоне. Keck проводит широкий спектр основных исследований. Кроме того, он на сегодняшний день считается одним из наиболее эффективных наземных телескопов по поиску экзопланет.

7. Большой Канарский телескоп (GTC)

Мы продолжаем отвечать на вопрос о том, где находится самый большой телескоп в мире. На этот раз любопытство занесло нас в Испанию, на Канарские острова, а точнее на острове Ла Пальма, где находится телескоп GTC. Высота конструкции над уровнем моря составляет 2267 м. Диаметр основного зеркала - 10,4 м. Это также оптический рефлектор. Возведение телескопа завершилось в 2009 году. Открытие посетил Хуан Карлос I - король Испании. Проект обошелся в 130 млн евро. 90 % суммы выделило правительство Испании. Остальные 10 % были поровну поделены между Мексикой и университетом Флориды.

Телескоп может наблюдать за звездным небом в оптическом и в среднем инфракрасном диапазоне. Благодаря инструментам Osiris и CanariCam он может проводить поляриметрические, спектрометрические и коронографические исследования космических объектов.

6. Обсерватория "Аресибо"

В отличие от предыдущих, данная обсерватория является радиорефлектором. Диаметр основного зеркала составляет (внимание!) 304,8 метра. Находится это чудо техники в Пуэрто-Рико на высоте 497 м над уровнем моря. И это еще не самый большой телескоп в мире. Название лидера вы узнаете чуть ниже.

Гигантский телескоп не единожды попадал в объектив кинокамеры. Помните финальную схватку между Джеймсом Бондом и его противником в картине «Золотой Глаз»? Так вот она проходила именно здесь. Телескоп был запечатлен в научно-фантастическом фильме Карла Сагана «Контакт» и многих других кинолентах. Радиотелескоп фигурировал также в видеоиграх. В частности, в карте Rogue Transmission игрушки Battlefield 4. Столкновение между военными происходит вокруг конструкции, полностью имитирующей Arecibo.

Долгое время считалось, что Arecibo - самый большой телескоп в мире. Фото этого гиганта наверняка видел каждый второй житель Земли. Выглядит он довольно необычно: тарелка огромных размеров, помещенная в естественную покрытая алюминием и окруженная густыми джунглями. Над тарелкой подвешен передвижной облучатель, который держится на 18 тросах. Они, в свою очередь, крепятся на трех высоких башнях, установленных по краям тарелки. Благодаря таким габаритам «Аресибо» может ловить широкий диапазон (длина волны - от 3 см до 1 м) электромагнитного излучения.

Радиотелескоп был введен в эксплуатацию еще в 60-х годах. Он фигурировал в огромном количестве исследований, одно из которых удостоилось Нобелевской премии. В конце 90-х обсерватория стала одним из ключевых инструментов проекта поиска инопланетной жизни.

5. Большой массив в пустыне Атакама (ALMA)

Пришло время рассмотреть самый дорогой из действующих наземных телескопов. Он представляет собой радиоинтерферометр, который находится в на высоте в 5058 м над уровнем моря. Интерферометр состоит из 66 радиотелескопов, которые имеют диаметр в 12 или 7 метров. Проект обошелся в 1,4 млрд долларов. Его финансировали Америка, Япония, Канада, Тайвань, Европа и Чили.

ALMA предназначен для исследования миллиметровых и субмиллиметровых волн. Для аппарата такого рода наиболее благоприятным является высокогорный сухой климат. Телескопы доставлялись на место постепенно. Первая радиоантенна была запущена в 2008, а последняя - в 2013 году. Главная научная цель интерферометра - исследование эволюции космоса, в частности рождения и развития звезд.

4. Гигантский Магеланов телескоп (GMT)

Ближе к юго-западу, в той же пустыне, что и ALMA, на высоте 2516 м над уровнем моря строится телескоп GMT диаметром 25,4 м. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Это совместный проект Америки и Австралии.

Основное зеркало будет включать в себя один центральный и шесть окружающих его изогнутых сегментов. Кроме рефлектора, телескоп оснащается адаптивной оптикой нового класса, позволяющей добиться минимального уровня искажений атмосферы. Как результат, снимки будут в 10 раз точнее, чем с космического телескопа «Хаббл».

Научные цели GMT: поиск экзопланет; исследование звездной, галактической и планетарной эволюции; изучение черных дыр и многое другое. Работы по возведению телескопа должны завершиться к 2020 году.

Thirty Meter Telescope (TMT). Данный проект по своим параметрам и целям схож с телескопами GMT и Keck. Он будет находиться на гавайской горе Мауна-Кеа, на высоте 4050 м над уровнем моря. Диаметр основного зеркала телескопа составляет 30 метров. В оптическом рефлекторе TMT применено зеркало, разделенное на множество шестиугольных частей. Только по сравнению с Keck габариты аппарата в три раза больше. Строительство телескопа до сих пор не началось из-за проблем с местной администрацией. Дело в том, что гора Мауна-Кеа является священной для коренных гавайцев. Стоимость проекта составляет 1,3 млрд долларов. В инвестировании примут участие главным образом Индия и Китай.

3. 50-метровый сферический телескоп (FAST)

Вот он, самый большой телескоп в мире. 25 сентября 2016 года в Китае была запущена обсерватория (FAST), созданная для исследования космоса и поиска в нем признаков разумной жизни. Диметр устройства составляет целых 500 метров, поэтому оно получило статус «Самый большой в мире телескоп». Китай начал строительство обсерватории в 2011 году. Проект обошелся стране в 180 млн долларов. Местные власти даже пообещали, что переселят порядка 10 тысяч человек, которые проживают в 5-километровой зоне около телескопа, для создания идеальных условий для мониторинга.

Таким образом, «Аресибо» больше не самый большой в мире телескоп. Китай забрал этот титул у Пуэрто-Рико.

2. Square Kilometer Array (SKA)

Если проект данного радиоинтерферометра благополучно завершится, то обсерватория SKA будет в 50 раз превосходить по мощности крупнейшие из существующих радиотелескопов. Своими антеннами она покроет площадь порядка 1 квадратного километра. По структуре проект напоминает телескоп ALMA, однако по габаритам он значительно превосходит чилийскую установку. На сегодняшний день есть два варианта развития событий: строительство 30 телескопов с антеннами в 200 м или возведение 150-ти 90-метровых телескопов. В любом случае по задумке ученых обсерватория будет иметь протяжность в 3000 км.

SKA будет размещаться сразу на территории двух государств - ЮАР и Австралии. Стоимость проекта составляет порядка 2 млрд долларов. Сумма поделена между 10 странами. К 2020 году планируется завершение проекта.

1. Чрезвычайно большой Европейский телескоп (E-ELT)

В 2025 году на полную мощность выйдет оптический телескоп, который превысит размеры TMT на целых 10 метров и разместится в Чили на вершине горы Серро Армазонес, на высоте в 3060 м. Это будет самый большой оптический телескоп в мире.

Его основное практически 40-метровое зеркало будет включать в себя почти 800 подвижных частей, диаметром в полтора метра каждая. Благодаря таким габаритам и современной адаптивной оптике, E-ELT сможет находить планеты, подобные Земле, и изучать состав их атмосферы.

Самый большой зеркальный телескоп в мире займется также изучением процесса формирования планет и другими фундаментальными вопросами. Цена проекта составляет порядка 1 млрд евро.

Самый большой космический телескоп в мире

Космические телескопы не нуждаются в таких габаритах, как земные, так как за счет отсутствия влияния атмосферы они могут показывать великолепные результаты. Поэтому в данном случае правильнее сказать "самый мощный", а не "самый большой" телескоп в мире. "Хаббл" - космический телескоп, прославившийся на весь мир. Его диаметр составляет без малого два с половиной метра. При этом разрешающая способность аппарата в десяток раз больше, чем если бы он находился на Земле.

На смену "Хабблу" в 2018 году придет более мощный Его диаметр составит 6,5 м, а зеркало будет состоять из нескольких частей. Размещаться, по задумке создателей, "Джеймс Вебб" будет в L2, в постоянной тени Земли.

Заключение

Сегодня мы познакомились с десятком наиболее масштабных телескопов в мире. Теперь вы знаете, какими гигантскими и высокотехнологичными могут быть конструкции, обеспечивающие изучение космоса, а также сколько денег тратится на возведение этих телескопов.

Занимательно об астрономии Томилин Анатолий Николаевич

3. Самый большой в мире телескоп-рефрактор

Самый большой в мире телескоп-рефрактор установлен в 1897 году в Йеркской обсерватории университета в Чикаго (США). Его диаметр D = 102 сантиметра, а фокусное расстояние - 19,5 метра. Представляете, сколько места ему надо в башне!

Главными характеристиками рефрактора являются:

1. Собирательная способность - то есть способность обнаруживать слабые источники света.

Если учесть, что человеческий глаз, собирающий лучи через зрачок с диаметром d примерно 0,5 сантиметра, в темную ночь может заметить огонек спички за 30 километров, то легко подсчитать, во сколько раз собирательная способность 102-сантиметрового рефрактора больше, чем у глаза.

Значит, любая звезда, на которую направлен 102-сантиметровый рефрактор, кажется в сорок с лишним тысяч раз ярче, чем если бы наблюдать ее без всякого инструмента.

2. Следующей характеристикой является разрешающая способность телескопа, то есть свойство инструмента воспринимать раздельно два близко расположенных объекта наблюдения. А так как расстояния между звездами на небесной сфере оцениваются угловыми величинами (градусы, минуты, секунды), то и разрешающая способность телескопа выражается в угловых секундах. Так, например, разрешающая способность йеркского рефрактора примерно равна 0,137 секунды.

То есть на расстоянии в тысячу километров он позволит свободно разглядеть два светящихся кошачьих глаза.

3. И последняя характеристика - увеличение. Мы привыкли к тому, что существуют микроскопы, увеличивающие предметы во много тысяч раз. С телескопами дело обстоит сложнее. На пути к четкому увеличенному изображению небесного тела стоят воздушные вихри атмосферы Земли, дифракция света звезд и оптические дефекты. Эти ограничения сводят на нет усилия оптиков. Изображение размазывается. Так, несмотря на то, что увеличение можно сделать и большим, как правило, оно не превышает 1000. (Кстати, о дифракции света - это явление связано с волновой природой света. Заключается оно в том, что светящаяся точка - звезда наблюдается в виде пятна, окруженного ореолом ярких колец. Это явление ставит предел разрешающей способности любых оптических приборов.)

Телескоп-рефрактор чрезвычайно сложное и дорогое сооружение. Существует даже мнение, что рефракторы очень большого размера вообще не практичны из-за трудностей при их изготовлении. Кто не верит в это, пусть попробует подсчитать, сколько весит линза объектива йеркского телескопа, и подумает, как ее укрепить, чтобы стекло не гнулось от собственной тяжести.

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги Занимательно об астрономии автора Томилин Анатолий Николаевич

Из книги Физика на каждом шагу автора Перельман Яков Исидорович

Из книги Достучаться до небес [Научный взгляд на устройство Вселенной] автора Рэндалл Лиза

Из книги Твиты о вселенной автора Чаун Маркус

Из книги Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей автора Дмитриев Александр Станиславович

4. Телескоп-рефлектор Главным недостатком рефракторов всегда были искажения, возникающие в линзах. Трудно получить большую стеклянную отливку совершенно однородной и без единого пузырька и раковины. Всего этого не боятся телескопы-рефлекторы - инструменты, основанные

Из книги автора

6. Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова Примерно в сороковых годах нашего века арсенал древней науки пополнился еще одним новым типом телескопов. Советский оптик член-корреспондент Академии наук СССР Д. Д. Максутов предложил заменить линзу Шмидта, имеющую

Из книги автора

Какой металл самый тяжелый? В обиходе свинец считается тяжелым металлом. Он тяжелее цинка, олова, железа, меди, но все же его нельзя назвать самым тяжелым металлом. Ртуть, жидкий металл, тяжелее свинца; если бросить в ртуть кусок свинца, он не потонет в ней, а будет держаться

Из книги автора

Какой металл самый легкий? Техники называют «легкими» все те металлы, которые легче железа в два и более раз. Самый распространенный легкий металл, применяемый в технике, – алюминий, который легче железа втрое. Еще легковеснее металл магний: он легче алюминия в 1 1/2 раза. В

Из книги автора

ГЛАВА 1. ТЕБЕ - МАЛО, МНЕ - В САМЫЙ РАЗ Среди множества причин, по которым я выбрала своей профессией физику, было желание сделать что?нибудь долговременное, даже вечное. Если, рассуждала я, мне предстоит вложить столько времени, энергии и энтузиазма в какое?то дело, то

Из книги автора

Телескоп 122. Кто изобрел телескоп? Никто не знает наверняка. Первые примитивные телескопы, возможно, уже были в конце XVI в., может быть, даже раньше. Хотя очень низкого качества.Первое упоминание о телескопе («трубы, чтобы видеть далеко») - в патентной заявке от 25 сентября

Из книги автора

122. Кто изобрел телескоп? Никто не знает наверняка. Первые примитивные телескопы, возможно, уже были в конце XVI в., может быть, даже раньше. Хотя очень низкого качества.Первое упоминание о телескопе («трубы, чтобы видеть далеко») - в патентной заявке от 25 сентября 1608,

Из книги автора

123. Как работает телескоп? Телескоп буквально собирает звездный свет в фокусе. Линза (хрусталик) глаза делает то же, но телескоп собирает больше света, поэтому изображение ярче/подробнее.Первые телескопы использовали вогнутые линзы для фокусировки звездного света. Свет

Из книги автора

128. Когда Космический телескоп Хаббл будет заменен? Космический телескоп Хаббл, который находится на низкой околоземной орбите, назван в честь американского космолога Эдвина Хаббла. Он был запущен в апреле 1990.Почему космос? 1. Небо черное, 24 часа 7 дней в неделю. 2. Нет

Из книги автора

130. Как работает нейтринный «телескоп»? Нейтрино: субатомные частицы, возникающие в ядерных реакциях, генерирующих солнечный свет. Поднимите вверх большой палец: 100 млн млн таких частиц пронизывают его каждую секунду.Определяющая характеристика нейтрино: асоциальные

Из книги автора

80 Телескоп из очков Для опыта нам потребуются: очки дальнозоркого человека, очки близорукого человека. Звездное небо прекрасно! Между тем большинство городских жителей видят звезды очень редко и, наверное, поэтому не знают их. Есть такое понятие – «световое загрязнение

На сегодняшний день телескопы по-прежнему остаются одними из основных инструментов астрономов, как любителей, так и профессионалов. Задача оптического инструмента собрать на приемнике света как можно больше фотонов.
В данной статье мы затронем оптические телескопы, кратко ответим на вопрос: «почему размер телескопа имеет значение?» и рассмотрим список самых больших телескопов в мире.

Прежде всего следует отметить различия между телескопом рефлектором и . Рефрактор – это самый первый тип телескопа, который был создан в 1609 году Галилеем. Принцип его работы заключается в сборе фотонов при помощи линзы или системы линз, с последующим уменьшением изображения и передачей его в окуляр, в который астроном смотрит во время наблюдения. Одной из важных характеристик такого телескопа – апертура, высокое значение которой достигается в том числе и с помощью увеличения размера линзы. Наряду с апертурой имеет большое значение и фокусное расстояние, величина которого зависит от длины самого телескопа. По этим причинам астрономы стремились увеличить свои телескопы.
На сегодняшний день самые большие телескопы-рефракторы находятся в следующих учреждениях:

1. В Йеркской обсерватории (Висконсин, США) — диаметром 102 см, созданный в 1897 году;
2. В Ликской обсерватории (Калифорния, США) – диаметром 91 см, созданный в 1888 году;
3. В Парижской обсерватории (Медон, Франция) – диаметром 83 см, созданный в 1888 году;
4. В Потсдамском институте (Потсдам, Германия) – диаметром 81 см, созданный в 1899 году;

Современные рефракторы хоть и шагнули заметно дальше изобретения Галилея, все же обладают таким недостатком как хроматическая аберрация. Кратко говоря, так как угол преломления света зависит от его длины волны, то, проходя через линзу, свет разной длины как-бы расслаивается (дисперсия света), в результате чего изображение выглядит нечетким, расплывчатым. Несмотря на то, что ученые разрабатывают все новые технологии для повышения четкости, например, стекло со сверхнизкой дисперсией, рефракторы все же во многом уступают рефлекторам.
В 1668 году Исаак Ньютон разработал первый . Основная особенность такого оптического телескопа состоит в том, что собирающим элементом является не линза, а зеркало. В силу искажения зеркала, падающий на него фотон отражается в другое зеркало, которое, в свою очередь, направляет его в окуляр. Различные конструкции рефлекторов отличаются взаимным расположением этих зеркал, однако так или иначе рефлекторы избавляют наблюдателя от последствий хроматической аберрации давая на выходе более четкое изображение. Кроме того, рефлекторы можно делать значительно больших размеров, так как линзы рефрактора диметром более 1 м деформируются под собственным весом. Также прозрачность материала линзы рефрактора заметно ограничивает диапазон длин волн, по сравнению с устройством рефлектора.

Говоря о телескопах-рефлекторах, следует также отметить, что с увеличением диаметра главного зеркала растет и его апертура. По описанным выше причинам астрономы стараются заполучить оптические телескопы-рефлекторы наибольших размеров.

Список самых больших телескопов

Рассмотрим семь комплексов телескопов с зеркалами диаметром более 8 метров. Здесь мы пытались их упорядочить по такому параметру как апертура, однако это не определяющий параметр качества наблюдения. Каждый из перечисленных телескопов имеет свои достоинства и недостатки, определенные задачи и требуемые для их выполнения характеристики.

1. Большой Канарский телескоп, открытый в 2007-м году, является оптическим телескопом с наибольшей апертурой в мире. Диаметр зеркала составляет 10,4 метра, собирающая площадь 73 м², а фокусное расстояние — 169,9 м. Телескоп находится в Обсерватории Роке де лос Мучачос, которая расположена на пике потухшего вулкана Мучачос, примерно 2400 метров над уровнем моря, на одном из Канарских островов под названием Пальма. Местный астроклимат считается вторым наиболее качественным для астрономических наблюдений (после Гавайи).

   

   Большой Канарский телескоп — самый большой телескоп в мире

2. Два телескопа Кек имеют зеркала диаметром по 10 метров каждый, собирающая площадь по 76 м² и фокусное расстояние 17,5 м. Принадлежат обсерватории Мауна-Кеа, которая располагается на высоте 4145 метров, на пике горы Мауна-Кеа (Гавайи, США). В обсерватории Кека было обнаружено наибольшее количество экзопланет.

   

3. Телескоп Хобби - Эберли находится в Обсерватории Макдональда (Техас, США) на высоте 2070 метров. Его апертура равна 9,2 м, хотя физически основное зеркало рефлектора имеет размеры 11 х 9,8 м. Собирающая площадь 77,6 м², фокусное расстояние 13,08 м. Особенность этого телескопа заключается в ряде нововведений. Одно из них — подвижные инструменты, находящиеся в фокусе, которые перемещаются вдоль неподвижного основного зеркала.

   

4. Большой южно-африканский телескоп, принадлежащий Южно-африканской астрономической обсерватории, имеет зеркало наибольших размеров – 11,1 х 9,8 метров. При этом его эффективная апертура несколько меньше — 9.2 метра. Собирающая площадь составляет 79 м². Телескоп находится на высоте 1783 метра в полупустынном регионе Кару, ЮАР.

   

5. Большой бинокулярный телескоп является одним из наиболее технологически развитых телескопов. Он обладает двумя зеркалами («бинокулярный»), каждое из которых имеет диаметр 8,4 метра. Собирающая площадь 110 м², а фокусное расстояние 9,6 м. Телескоп находится на высоте 3221 метр и принадлежит Международной обсерватории Маунт-Грэм (Аризона, США).

   

6. Телескоп Субару, построенный в далеком 1999-м году, имеет диаметр 8,2 м, собирающую площадь 53 м² и фокусное расстояние 15 м. Принадлежит обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), той же, что и телескопы Кек, но находится шестью метрами ниже – на высоте 4139 м.

   

7. VLT (Very Large Telescope – с англ. «Очень большой телескоп») состоит из четырех оптических телескопов с диметрами по 8,2 м и четырех вспомогательных – по 1,8 м. Телескопы располагаются на высоте 2635 м в пустыне Атакама, Чили. Находятся под контролем Европейской Южной Обсерватории.

   

   «Очень большой телескоп» (VLT)

Направление развития

Так как строительство, установка и эксплуатация гигантских зеркал является достаточно энергозатратным дорогостоящим мероприятием имеет смысл повышать качество наблюдения иными способами, помимо увеличения размеров самого телескопа. По этой причине ученые также работают в направлении развития самих технологий наблюдения. Одной из таких технологий является адаптивная оптика, которая позволяет минимизировать искажения полученных изображений в результате различных атмосферных явлений.
Если рассмотреть подробнее, то телескоп фокусируется на достаточно яркой звезде для определения текущих атмосферных условий, в результате чего получаемые изображения обрабатываются с учетом текущего астроклимата. В случае, если на небосводе нет достаточно ярких звезд, телескоп излучает лазерный луч в небо, формируя на нем пятно. По параметрам этого пятна ученые определяют текущую атмосферную погоду.

Часть оптических телескопов работает также в инфракрасном диапазоне спектра, что позволяет получать более полную информацию об исследуемых объектах.

Проекты будущих телескопов

Инструменты астрономов постоянно совершенствуются и ниже представлены наиболее масштабные проекты новых телескопов.

• планируется возвести в Чили, на высоте 2516 метров, к 2022 году. Собирающий элемент состоит из семи зеркал по 8,4 м диаметром, при этом эффективная апертура достигнет 24,5 м. Собирающая площадь — 368 м². Разрешающая способность Гигантского Магелланова телескопа в 10 превысит таковую телескопа Хаббл. Способность собирать свет будет вчетверо превышать таковую любого современного оптического телескопа.

  

• Тридцатиметровый телескоп будет относиться к обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), к которой также относятся телескопы Кек и Субару. Данный телескоп намерены возвести к 2022-му году на высоте 4050 метров. Как видно из названия, диаметр его главного зеркала будет составлять 30 метров, собирающая площадь — 655 м 2 , а фокусное расстояние – 450 метров. Тридцатиметровый телескоп будет способен собирать вдевятеро больше света, чем любой существующий, его четкость превысит четкость Хаббла в 10-12 раз.

  

• (E-ELT) на сегодня является наиболее масштабным проектом телескопа. Он будет расположен на горе Армасонес на высоте 3060 метров, Чили. Диаметр зеркала E-ELT составит 39 м, собирающая площадь 978 м 2 и фокусное расстояние до 840 метров. Собирающая способность телескопа превысит в 15 раз таковую любого существующего сегодня, а качество изображения будет в 16 раз лучше, чем у Хаббла.

  

Перечисленные телескопы выходят за пределы видимого спектра и способны улавливать изображения также и в инфракрасной области. Сравнение этих наземных телескопов с орбитальным телескопом Хаббл означает то, что ученые преодолели барьер из помех, образованный в результате атмосферных явлений, при этом превзойдя мощный орбитальный телескоп. Все три перечисленные аппарата, вместе с Большим бинокулярным телескопом и Большим Канарским телескопом будут относиться к новому поколению так называемых Экстремально больших телескопов (Extremely Large Telescope — ELT).

Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем . Ученый, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал ее устройство и изготовил образец, который впервые использовал для космических наблюдений. Первый телескоп Галилея имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение.Но позволил сделать целую серию замечательных открытий: обнаружить четыре спутника планеты Юпитер , фазы Венеры , пятна на Солнце, горы на поверхности Луны, наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках.

Прошло более четырехсот лет - на земле и даже в космосе современные телескопы помогают землянам заглянуть в далекие космические миры. Чем больше диаметр зеркала телескопа, тем мощнее оптическая установка.

Многозеркальный телескоп

Расположен на горе Маунт-Хопкинс, на высоте 2606 метров над уровнем море, в штате Аризона в США . Диаметр зеркала этого телескопа – 6,5 метров . Этот телескоп был построен еще в 1979 году. В 2000 году он был усовершенствован. Многозеркальным он называется, потому что состоит из 6 точно подогнанных сегментов, составляющих одно большое зеркало.

Телескопы Магеллана

Два телескопа, “Магеллан -1″ и “Магеллан-2″, находятся в обсерватории “Лас-Кампанас” в Чили , в горах, на высоте 2400 м, диаметр их зеркал 6,5 м у каждого . Телескопы начали работать в 2002 году.

А 23 марта 2012 года начато строительство еще одного более мощного телескопа «Магеллан» - «Гигантского Магелланова Телескопа», он должен вступить в строй в 2016-м. А пока взрывом была снесена вершина одной из гор, чтобы расчистить место для строительства. Гигантский телескоп будет состоять из семи зеркал по 8,4 метра каждое, что эквивалентно одному зеркалу диаметром 24 метра, за это его уже прозвали “Семиглаз”.

Разлученные близнецы телескопы «Джемини»

Два телескопа-брата, каждый из которых расположен в другой части света. Один – «Джемини север» стоит на вершине потухшего вулкана Мауна-Кеа на Гавайях , на высоте 4200 м. Другой – «Джемини юг», находится на горе Серра-Пачон (Чили) на высота 2700 м.

Оба телескопа идентичны, диаметры их зеркал составляют 8,1 метра , построены они в 2000 г. и принадлежат обсерватории «Джемини». Телескопы расположены на разных полушариях Земли, чтобы было доступно для наблюдения все звездное небо. Системы управления телескопами приспособлены для работы через интернет, поэтому астрономам не приходится совершать путешествия к разным полушариям Земли. Каждое из зеркал этих телескопов составлено из 42 шестиугольных фрагментов, которые были спаяны и отполированы. Эти телескопы созданы по самым совершенным технологиям, что делает обсерваторию «Джемини» одной из передовых астрономических лабораторий на сегодняшний день.

Северный "Джемини" на Гаваях

Телескоп «Субару»

Этот телескоп принадлежит Японской Национальной Астрономической Обсерватории. А расположен на Гавайях, на высоте 4139 м, по соседству с одним из телескопов «Джемини». Диаметр его зеркала – 8,2 метра . «Субару» оснащенкрупнейшим в мире «тонким» зеркалом.: его толщина – 20 см., его вес - 22,8 т. Это позволяет использовать систему приводов, каждый из которых передает свое усилие на зеркало, придавая ему идеальную поверхность в любом положении, что позволяет добиться самого лучшего качества изображения.

С помощью этого зоркого телескопа была открыта самая далекая из известных на сегодняшний день галактик, расположенная на расстояние 12,9 млрд. св. лет, 8 новых спутников Сатурна, сфотографированы протопланетные облака.

Кстати, «субару» по-японски значит «Плеяды» - название этого красивейшего звездного скопления.

Японский телескоп "Субару" на Гаваях

Телескоп Хобби-Эберли (НЕТ)

Расположен в США на горе Фолкс, на высоте 2072 м, и принадлежит обсерватории Мак-Дональд. Диаметр его зеркала около 10 м . Несмотря на внушительные размеры, Хобби-Эберли обошелся своим создателям всего в 13,5 млн. долларов. Сэкономить бюджет удалось благодаря некоторым конструктивным особенностям: зеркало у этого телескопа не параболическое, а сферическое, не цельное – состоит из 91 сегмента. К тому же зеркало находится под фиксированным углом к горизонту (55°) и может вращаться только на 360° вокруг своей оси. Все это значительно удешевляет конструкцию. Специализируется этот телескоп на спектрографии и успешно используется для поиска экзопланет и измерения скорости вращения космических объектов.

Большой южноафриканский телескоп (SALT)

Принадлежит Южно-африканской Астрономической Обсерватории и находится в ЮАР , на плато Кару , на высоте 1783 м. Размеры его зеркала 11х9,8 м . Оно крупнейшее в Южном полушарии нашей планеты. А изготовлено в России , на «Лыткаринском заводе оптического стекла». Этот телескоп стал аналогом телескопа Хобби-Эберли в США. Но был модернизирован – откорректирована сферическая аберрация зеркала и увеличено поле зрения, благодаря чему кроме работы в режиме спектрографа, этот телескоп способен получать прекрасные фотографии небесных объектов с большим разрешением.

Самый большой телескоп в мире ()

Стоит на вершине потухшего вулкана Мучачос на одном из Канарских островов, на высоте 2396 м. Диаметр главного зеркала – 10,4 м . В создании этого телескопа принимали участие Испания , Мексика и США. Между прочим, этот интернациональный проект обошелся в 176 млн. долларов США, из которых 51% заплатила Испания.

Зеркало Большого Канарского Телескопа, составленное из 36 шестиугольных частей – крупнейшее из существующих на сегодняшний день в мире. Хотя это и самый большой телескоп в мире по размеру зеркала, нельзя назвать его самым мощным по оптическим показателям, так как в мире существуют системы, превосходящие его по своей зоркости.

Расположен на горе Грэхем, на высоте 3,3 км, в штате Аризона (США). Этот телескоп ринадлежит Международной Обсерватории Маунт-Грэм и строился на деньги США, Италии и Германии . Сооружение представляет собой систему из двух зеркал диаметром по 8,4 метра, что по светочувствительности эквивалентно одному зеркалу диаметром 11,8 м . Центры двух зеркал находятся на расстоянии 14,4 метра, что делает разрешающую способность телескопа эквивалентной 22-метровому, а это почти в 10 раз больше, чем у знаменитого космического телескопа "Хаббла". Оба зеркала Большого Бинокулярного Телескопа являются частью одного оптического прибора и вместе представляют собой один огромный бинокль – самый мощный оптический прибор в мире на данный момент.

Keck I и Keck II – еще одна пара телескопов-близнецов. Располагаются по соседству с телескопом «Субару» на вершине гавайского вулкана Мауна-Кеа (высота 4139 м). Диаметр главного зеркала каждого из Кеков составляет 10 метров - каждый из них в отдельности является вторым по величине в мире телескопом после Большого Канарского. Но эта система телескопов превосходит Канарский по «зоркости». Параболические зеркала этих телескопов составлены из 36 сегментов, каждый из которых снабжен специальной опорной системой, с компьютерным управлением.

Очень Большой Телескоп расположен в пустыне Атакама в горном массиве чилийских Анд, на горе Параналь, 2635 м над уровнем моря. И принадлежит Европейской Южной Обсерватории (ESO), включающей в себя 9 европейских стран.

Система из четырех телескопов по 8,2 метра, и еще четырех вспомогательных по 1,8 метра по светосиле эквивалентна одному прибору с диаметром зеркала 16,4 метра.

Каждый из четырех телескопов может работать и отдельно, получая фотографии, на которых видны звезды до 30-й звездной величины. Все телескопы сразу работают редко, это слишком затратно. Чаще каждый из больших телескопов работает в паре со своим 1,8 метровым помощником. Каждый из вспомогательных телескопов может двигаться по рельсам относительно своего «большого брата», занимая наиболее выгодное для наблюдения данного объекта положение. Очень Большой Телескоп – самая продвинутая астрономическая система в мире. На нем была сделана масса астрономических открытий, например, было получено первое в мире прямое изображение экзопланеты.

Космический телескоп «Хаббл»

Космический телескоп «Хаббл» - совместный проект NASA и Европейского космического агентства, автоматическая обсерватория на земной орбите, названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла. Диаметр его зеркала только 2,4 м, что меньше самых больших телескопов на Земле. Но из-за отсутствия влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7 - 10 раз больше аналогичного телескопа, расположенного на Земле . «Хаббл» принадлежит множество научных открытий: столкновение Юпитера с кометой, изображение рельефа Плутона , полярные сияния на Юпитере и Сатурне...

Телескоп "Хаббл" на земной орбите