Самый большой телескоп на земле. Самые большие телескопы в мире. Лыткаринское оптическое стекло

0:03 24/10/2017

👁 4 553

Большой телескоп азимутальный (БТА)

Большой Телескоп Азимутальный (БТА)

У подножья горы Пастухова на горе Семиродники в Специальной астрофизической обсерватории (САО) установлен Большой Телескоп Азимутальный. Его также по-простому называют – БТА. Этот находится на высоте 2070 метров над уровнем моря и по принципу действия является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 605 см и имеет параболическую форму. Фокусные расстояние главного зеркала – 24 метра. БТА является крупнейшим телескопом в Евразии. В настоящее время Специальная астрофизическая обсерватория является крупнейшим российским астрономическим центром наземных наблюдений за .

Возвращаясь к телескопу БТА стоит упомянуть несколько весьма впечатляющих цифр. Так, например, вес главного зеркала телескопа без учета оправы составляет 42 тонны, масса подвижной части телескопа - около 650 тонн, а общая масса всего телескопа БТА - около 850 тонн! В настоящее время телескоп БТА имеет несколько рекордов, относительно других телескопов на нашей . Так, главное зеркало БТА является крупнейшем в мире по массе, а купол БТА является крупнейшим астрономическим куполом в мире!

В поисках следующего телескопа мы отправляемся в Испанию, на Канарские острова, а если быть совсем точнее, то на остров Ла Пальма. Здесь на высоте 2267 метров над уровнем моря расположен Большой Канарский телескоп (GTC). Этот телескоп был построен в 2009 году. Как и телескоп БТА, Большой Канарский телескоп (GTC) по принципу действия является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 10,4 метра.

Большой Канарский телескоп (GTC) может наблюдать за звездным небом в оптическом и в среднем инфракрасном диапазоне. Благодаря инструментам Osiris и CanariCam он может проводить поляриметрические, спектрометрические и коронографические исследования космических объектов.

Далее мы отправляемся на Африканский континент, а точнее – в Южно-Африканскую республику. Здесь на вершине холма, в полупустынной местности близ деревушки Сутерланд на высоте 1798 метров над уровнем моря расположен Большой Южно-африканский телескоп (SALT). Как и предыдущие телескопы, по принципу действия Большой Южно-африканский телескоп (SALT) является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 11 метров. Любопытно, но данный телескоп не является крупнейшим в мире, однако, Большой Южно-африканский телескоп (SALT) на сегодняшний день – самый большой телескоп южного полушария. Главное зеркало данного телескопа – это не цельный кусок стекла. Главное зеркало состоит из 91 шестиугольного элемента, каждый из которых имеет диаметр в 1 метр. Для улучшения качества изображения все отдельные сегментные зеркала могут регулироваться по углу. Таким образом, достигается точнейшая форма. Сегодня, такая технология строения главных зеркал (набор отдельных подвижных сегментов) получила широкое распространение при строительстве крупных телескопов.

Большой Южно-африканский телескоп (SALT) был создан для спектрометрического и визуального анализа излучения, исходящего от астрономических объектов, находящихся вне поля видимости телескопов, расположенных в северном полушарии. В настоящее время данный телескоп обеспечивает наблюдение за , дальними и близкими , а также отслеживает эволюцию .

Пришло время отправиться на противоположную часть . Наша следующая цель – гора Грэхем, которая находится в юго-восточной части штата Аризона (США). Здесь на высоте 3300 метров расположен один из наиболее технологически передовых и обладающих наивысшим разрешением оптических телескопов в мире! Знакомьтесь – это Большой бинокулярный телескоп! Название уже говорит само за себя. Данный телескоп обладает двумя главными зеркалами. Диаметр каждого зеркала составляет 8,4 метра. Как и в простейшем бинокле, зеркала Большого бинокулярного телескопа установлены на общем креплении. Благодаря бинокулярному устройству данный телескоп по своей светосиле эквивалентен телескопу с одним зеркалом диаметром 11,8 метра, а его разрешающая способность эквивалентна телескопу с одним зеркалом диаметром 22,8 метра. Здорово, не правда ли?!

Телескоп является частью международной обсерватории Маунт-Грэм. Это совместный проект Аризонского университета и Арчетрийской астрофизической обсерватории во Флоренции (Италия). С помощью своего бинокулярного устройства Большой Бинокулярный Телескоп получает очень детальные изображения далеких объектов, давая необходимую наблюдательную информацию для космологии, внегалактической астрономии, физики звёзд и планет и решает многочисленные астрономические вопросы. Первый свет телескоп увидел 12 октября 2005 года, запечатлев объект NGC 891 в .

Телескопы Вильяма Кека (Keck Observatory)

Теперь мы отправляемся на знаменитейший остров вулканического происхождения – Гавайи (США). Одна из самых известных гор – Мауна-Кеа. Здесь нас встречает целая обсерватория – (Keck Observatory). Данная обсерватория расположена на высоте 4145 метров над уровнем моря. И если у предыдущего большого бинокурярного телескопа имелось два главных зеркала, то в обсерватории Кека мы имеем два телескопа! Каждый из телескопов может работать по отдельности, но телескопы также могут работать совместно в режиме астрономического интерферометра. Это возможно благодаря тому, что телескопы “Кек I” и “Кек II” находятся на расстоянии около 85 метров друг от друга. При таком использовании они имеют разрешение, эквивалентное телескопу с 85-метровым зеркалом. Общая масса каждого телескопа составляет приблизительно 300 тонн.

Как телескоп “Кек I”, так и телескоп “Кек II” имеют главные зеркала, которые выполнены по системе Ричи-Кретьена. Главные зеркала состоят из 36 сегментов, которые образуют отражательную поверхность, диаметр которой равен 10 метрам. Каждый такой сегмент оборудован специальной системой поддержки и наведения, а также системой, защищающей зеркала от деформации. Оба телескопа оборудованы адаптивной оптикой для компенсации атмосферных искажений, которая позволяет получить более качественное изображение. Наибольшее количество экзопланет открыто именно в этой обсерватории с помощью спектрометра высокого разрешения. Открытие новых , этапы зарождения и эволюции нашей изучает данная обсерватория в настоящее время!

Телескоп “Субару”

Телескоп “Субару”

На горе Мауна-Кеа, помимо обсерватории Кека, нас встречает и . Данная обсерватория расположена на высоте 4139 метров над уровнем моря. Любопытно, но название телескопа как никогда космическое! Все дело в том, что Субару в переводе с японского языка означает Плеяды! Строительство телескопа было начало в далеком 1991 году и продолжилось до 1998 года, а уже в 1999 году телескоп «Субару» заработал в полную силу!

Как многие известные телескопы мира, «Субару» по принципу действия является телескопом-рефлектором. Главное зеркало данного телескопа имеет диаметр 8,2 метра. В 2006 году на данном телескопе «Субару» была применена система адаптивной оптики с лазерной гидирующей звездой. Это позволило увеличить угловое разрешение телескопа в 10 раз. Спектрограф Coronagraphic High Angular Resolution Imaging Spectrograph (CHARIS), установленный на телескопе «Субару», предназначен для обнаружения экзопланет, исследования их света с целью установления размера планет, а также газов преобладающих в их .

Теперь мы отправляемся в штат Техас Соединенных Штатов Америки. Здесь расположена обсерватория МакДональда. В этой обсерватории расположен телескоп «Хобби-Эберли». Телескоп назван в честь бывшего губернатора Техаса Билла Хобби и Роберта Эберли, благодетеля из штата Пенсильвания. Телескоп расположен на высоте 2026 метров над уровнем моря. Телескоп был запущен в эксплуатацию в 1996 году. Главное зеркало, как и на телескопах Кека, состоит из 91 отдельных сегментов и имеет общий диаметр 9,2 метра. В отличие от многих крупных телескопов в телескопе «Хобби-Эберли» применены дополнительные и уникальные функции. Одной из таких функций можно назвать отслеживание объекта путем перемещения инструментов в фокусе телескопа. Это обеспечивает доступ к 70-81% неба и позволяет отслеживать один астрономический объект до двух часов.

Телескоп «Хобби-Эберли» широко используется для изучения космоса, начиная с нашей Солнечной системы и заканчивая звёздами в нашей галактике и для изучения остальных галактик. Телескоп «Хобби-Эберли» успешно используется и для поиска экзопланет. Используя низкую разрешающую способность спектрографа, телескоп «Хобби-Эберли» используется для идентификации суперновых для измерения ускорения Вселенной. У данного телескопа есть и «визитная карточка», отличающая этот телескоп от остальных! Рядом с телескопом имеется башня, которая называется центром кривизны выравнивания зеркал. Эта Башня используется для калибровки отдельных сегментов зеркала.

Очень большой телескоп – Very Large Telescope (VLT)

Очень большой телескоп – Very Large Telescope (VLT)

И в завершение рассказа о крупнейших телескопах мира мы отправляемся в Южную Америку, где в Республике Чили на горе Серро Параналь расположен . Да, да! Телескоп так и называется – «Очень Большой телескоп»! Дело в том, что данный телескоп состоит сразу из 4 телескопов, каждый из которых имеет диаметр апертуры в 8,2 метра. Телескопы могут работать как раздельно друг от друга, выполняя съёмку с часовой выдержкой, так и совместно, позволяя увеличить разрешение для ярких объектов, а также для увеличения светимости слабых или сильно удалённых объектов.

«Очень Большой телескоп» был построен Европейской Южной Обсерваторией (ESO). Этот телескоп находится на высоте 2635 метров над уровнем моря. «Очень Большой телескоп» способен производить наблюдения волн разного диапазона - от ближнего ультрафиолетового до среднего инфракрасного. Наличие системы адаптивной оптики позволяют телескопу практически полностью исключить влияние турбулентности атмосферы в инфракрасном диапазоне. Это позволяет получить в этом диапазоне изображения в 4 раза более чёткие, чем телескоп Хаббла. Для интерферометрических наблюдений используются четыре вспомогательных 1,8-метровых телескопа способных передвигаться вокруг основных телескопов.

Вот такие вот они – самые крупные телескопы в мире! К не названным телескопам можно отнести два восьмиметровых телескопа «Джемини-Север» и «Джемини-Юг» на Гавайях и в Чили, принадлежащие Обсерватории Джемини, 5-метровый рефлектор имени Джорджа Хейла в Паломарской обсерватории, 4,2-метровый альт-азимутальный отражательный телескоп Вильяма Гершеля, входящий в группу Исаака Ньютона в Обсерватории дель Рок де лос Мучачос (Ла-Пальма, Канарские острова), 3,9-метровый Англо-Австралийский телескоп (AAT), находящийся в Обсерватории Сайдинг-Спринг (штат Новый Южный Уэльс, Австралия), 4-метровый оптический отражательный телескоп имени Николаса Майолла в Национальной обсерватории Китт-Пик, принадлежащей к Национальным оптическим астрономическим обсерваториям США и некоторые другие.

Земная атмосфера отлично пропускает излучения в ближнем инфракрасном, оптическом и радиодиапазонах. Благодаря этому мы при помощи телескопа можем в подробностях рассмотреть космические объекты, находящиеся за сотни тысяч километров от нас.

История телескопа началась в 1609 году. Изобрёл его, конечно же, Галилей. Он взял созданную годами ранее зрительную трубу, и установил на неё трёхкратное увеличение. Тогда это был прорыв. Но уже прошло четыре с лишним века, и людей удивляют другими изобретениями. И одно из самых поразительных - это самый большой в мире телескоп.

European Extremely Large Telescope (E-ELT)

Именно так в оригинале звучит его название. Переводится дословно так: «Европейский чрезвычайно большой телескоп». И сложно не согласиться с заявленными в названии размерами. Он действительно чрезвычайно велик - можно убедиться, взглянув на предлагающееся выше фото.

Где находится самый большой телескоп в мире? В Чили, на вершине горы Серро Армазонес, высота которой составляет 3 060 метров. Он уникален, потому что представляет собой астрономическую обсерваторию.

Сам телескоп оснастят сегментным зеркалом, диаметр которого равен 39.3 м. Он состоит из множества шестиугольных сегментов (их 798, если быть точнее). Толщина каждого составляет 50 мм, а диаметр - 1.4 м.

Такое зеркало даст возможность собирать аж в 15 раз больше света, чем может любой существующий на данный момент телескоп. Плюс ко всему, E-ELT планируется оснастить уникальной адаптивной оптической системой, состоящей из пяти зеркал. Именно она будет обеспечивать компенсацию турбулентности земной атмосферы. К тому же, благодаря такой технологии, изображения станут намного более чёткими и детализированными, чем раньше.

Строительство E-ELT

Пока что самый большой телескоп в мире в эксплуатацию не введён. Он только строится. Предполагалось, что процесс займёт 11-12 лет. Начало работ намечалось на 2012 год, но в итоге их перенесли на март 2014-го. За 16 первых месяцев планировалось:

• Построить подъездную дорогу к месту, где будет располагаться башня телескопа.
• Подготовить несущую платформу на вершине горы.
• Установить траншеи для кабелей и труб.

Первым делом взорвали вершину скалы Армазонес - прямо в том месте, где планировалось возводить пресловутую башню. Произошло это в 2014 году, 20 июня. Взорвав скалу, удалось подготовить опору под многотонный инструмент.

Затем, в 2015 году, 12 ноября, провели традиционную церемонию закладки первого камня.

А 26 мая 2016-го в штаб-квартире Европейской южной обсерватории подписали крупнейший в истории наземной астрономии контракт. Его предметом, разумеется, стало строительство купола, башни и механических конструкций сверхтелескопа. На это ушло 400 000 000 евро.

На данный момент проектом занимаются в полную силу. 30 мая текущего, 2017 года, был подписан другой контракт, самый важный - на изготовление пресловутого 39.3-метрового зеркала.

Производством сегментов, из которых оно будет состоять, занимается международный технологический концерн Schott, располагающийся в Германии. А их полировкой, сборкой и тестированием займутся специалисты французской компании Reosc, входящей в промышленный конгломерат Safran, который работает в области высоких технологий и электроники.

Возможности изобретения

Проект по строительству самого большого телескопа в мире был профинансирован полностью, так что с уверенностью можно заявить - возведение обсерватории будет завершено. Есть даже приблизительная дата введения устройства в эксплуатацию - 2024 год.

Возможности у него впечатляющие. Если верить учёным, то самый большой телескоп в мире сможет не то, что находить планеты, близкие Земле по размерам - он будет способен изучить состав их атмосферы при помощи спектрографа! А это открывает невиданные ранее перспективы в изучении космических объектов, находящихся вне Солнечной системы.

Кроме этого, с помощью E-ELT учёные смогут исследовать ранние стадии развития космоса, и даже выяснить точные данные об ускорении расширения Вселенной. Ещё удастся проверить физические константы на постоянство во времени, и даже найти на обнаруженных планетах органику и воду.

По сути, самый огромный телескоп в мире - это прямой путь к ответам на ряд фундаментальных научных вопросов, связанных с космосом и даже возникновением жизни.

И если действительно всё перечисленное (или хотя бы что-то) будет иметь место быть, то это окажется самый оправданный миллиард долларов, вложенный в изобретение чего-либо. $1 000 000 000 - заявленная Европейской южной обсерватории стоимость самого большого телескопа в мире, фото которого представлено выше.

Thirty Meter Telescope

Выше было сказано о том, какой телескоп самым большим в мире может считаться по праву. Thirty Meter Telescope является вторым после него. Диаметр главного зеркала составляет 30 метров. А находится ТМТ на горе Мауна Кеа (Гавайи), высота которой достигает 4 050 м.

Это следующий самый большой оптический телескоп в мире. Проект был одобрен в 2013 году - тогда же начались и подготовительные работы.

Стоит отметить, что ТМТ стоит так же, как и самый большой оптический телескоп в мире E-ELT. В него уже вложен 1 миллиард долларов. А 100 миллионов израсходовали ещё до того, как начались строительные работы. Деньги ушли на проектную документацию, конструирование, и ещё на подготовку стройплощадки. Официальное строительство стартовало в 2014 году, 7 октября.

Проект ТМТ заинтересовал многих - его проспонсировало не только государство США, но ещё и Канада, Китай, Индия, Япония.

Интересно, что организаторы себе чуть не обеспечили проблемы, выбрав в качестве локации будущей обсерватории гору Мауна Кеа. Это место - священно для коренных гавайцев. Естественно, многие из них резко выступили против возведения на нём самого большого телескопа в мире (фото есть выше). Но в итоге Гавайское бюро земельных и природных ресурсов дало «добро» на строительство.

Giant Magellan Telescope

Вот ещё, какой самый большой телескоп в мире стоит отметить вниманием. «Гигантский Магелланов телескоп» - это проект Австралии и США. На данный момент строительство идёт полным ходом. GMT, как и E-ELT, находится в Чили. Более точная локация - обсерватория Лас-Кампанас, разместившаяся на высоте 2 516 метров над уровнем моря.

В основу данного изобретения будет положено главное зеркало, диаметром в 25.4 м. Кроме гигантского рефлектора, телескоп получит новейшую адаптивную оптику. Она даст возможность по максимуму устранить все искажения, которые создаёт атмосфера во время наблюдений.

Если верить учёным, то всё перечисленное даст возможность получить в 10 раз более качественное изображение, чем сейчас даёт «Хаббл», находящийся на орбите.

В теории GMT будет выполнять массу функций. При помощи этого изобретения учёные смогут находить экзопланеты и делать их снимки, исследовать галактическую, звёздную и планетарную эволюцию, чёрные дыры и проявление тёмной энергии. С GMT может даже получиться понаблюдать за самым первым поколением галактик.

Ориентировочно работы закончатся в 2020 году. Но разработчики настроены более позитивно - они говорят, что телескоп, скорей всего, увидит «первый свет» с четырьмя зеркалами. Их нужно только ввести в конструкцию. Если это так, то случится данное событие совсем скоро - на данный момент ведутся работы по созданию четвёртого зеркала.

Gran Telescopio Canarias

Это самый большой телескоп в мире, способный выполнять коронографические, поляриметрические, а также спектрометрические исследования космических тел. Диаметр его главного стекла равен 10.4 м.

Он находится в Испании, на острове Ла Пальма (2 267 метров над уровнем моря). Его строительство было закончено довольно-таки давно, в 2009 году. Тогда же состоялась и официальная церемония открытия, которую посетил сам король Хуан Карлос I.

На данный проект ушло 130 000 000 евро. На 90% он был профинансирован Испанией, а на 10% - Мексикой и Университетом Флориды. Поскольку GTC является функционирующим телескопом (в то время, как другие лишь строятся), то именно он стоит на первом месте в рейтинге изобретений с крупнейшим зеркалом в мире. Оно, кстати, составлено всего из 36 сегментов.

Проект Ватикана

Сейчас речь пойдёт об очень интересной теме. В 2010 году, на горе Грехэм в Аризоне, открыли новый телескоп. Над ним долгое время работала целая команда учёных из крупнейших немецких университетов, специалисты из Ватикана (основатели проекта), а также профессора Университета штата Аризона. Пусть это и не самый большой телескоп в мире, но изобретение удивительное. И о нём стоит рассказать.

Итак, это - величайший зеркальный телескоп в мире. Который именуется… «Люцифер». Самый большой в мире телескоп бинокулярного типа с двумя параболическими зеркалами, диаметр каждого из которых составляет 8.4 м, называется именно так.

Что самое интересное - данное слово складывается из аббревиатурных букв. В оригинале это выглядит так - L.U.C.I.F.E.R. Если расшифровать, то получится: Large Binocular Telescope Near-ifrared Utility with Camera and Integral Field Unit for Extragalactic Research.

Устройство высокотехнологичное. Его нестандартный дизайн обеспечивает массу достоинств. Это изобретение, задействовав одновременно два зеркала, способно создавать снимки одного и того же объекта в разных фильтрах. И это на порядок сокращает уходящее на наблюдение время.

БТА

Данная аббревиатура обозначает самый большой оптический телескоп в мире азимутального типа в Евразии. В его основе лежит монолитное зеркало, диаметром в 6 м. Что самое интересное, его местонахождением является Специальная астрофизическая обсерватория, располагающаяся на Северном Кавказе (Карачаево-Черкесская Республика).

На данный момент это учреждение - крупнейший в нашей стране астрономический центр наземных наблюдений за Вселенной.

Стоит отметить, что БТА с 1975 по 1993 гг. являлся телескопом с самой большой линзой в мире. Для тех времён это было действительно поразительное изобретение. Оно превзошло 200-дюймовый телескоп-рефлектор Хейла! Но потом заработал телескоп Кека, зеркало которого в диаметре составило 10 м. Правда, оно оказалось сегментированным, а у БТА было монолитное. Зеркало российского телескопа по сей день является самым тяжёлым во всём мире по массе. Как и астрономический купол обсерватории - крупнейшим на планете.

РАТАН-600

Помимо БТА, обсерватория Северного Кавказа ещё располагает кольцевым радиотелескопом. Его название - РАТАН-600. И он является самым мощным телескопом радиоастрономического типа в мире. Диаметр его рефлекторного зеркала достигает 600 метров! Данная составляющая обеспечивает повышенную чувствительность телескопа к яркостной температуре и его многочастотность.

Правда, радиотелескоп создан совсем не для наблюдения за небесными объектами и их исследования. Данный астрономический инструмент предназначен для приёма излучений, источником которых и являются космические тела. Эти сигналы позволяют учёным выяснить координаты местонахождения небесных объектов, определить их пространственную структуру, поляризацию и спектр, интенсивность излучения.

Проект Square Kilometer Array (SKA)

SKA - это интерферометр, на строительство которого было выделено полтора миллиарда евро. Если его удастся сконструировать, то он станет в 50 раз более мощным астрономическим инструментом, чем любые другие радиотелескопы нашей планеты.

Перспективы изобретения впечатляют. SKA сможет обозревать небо как минимум в 10 000 раз быстрее, чем другие аналогичные, но менее мощные устройства.

Что касательно локации? Где самый большой телескоп в мире для радиоастрономических наблюдений будет находиться?

Согласно сведениям о проекте, антенны SKA должны были покрыть площадь, равную 1 кв.км. Такой масштаб обеспечил бы абсолютную, беспрецедентную чувствительность. Но в дальнейшем было решено разместить антенны сразу в нескольких местах - в ЮАР, в Австралии, а ещё в Новой Зеландии. Именно оттуда обеспечивается лучший обзор Млечного Пути и всей Галактики. Уровень радиопомех, в то же время, ниже.

Следует отметить, что уже в 2016 году, в июле, этот самый большой оптический телескоп в мире официально начал свою работу. Точнее, его часть, находящаяся в ЮАР - MeerKAT. В первый же сеанс работы этот телескоп открыл тысячи галактик, которые ранее были не известны.

Лидер среди рефракторов

В далёком 1900 году в Париже прошла Всемирная астрономическая выставка. Специально для экспозиции было сконструировано изобретение, ставшее самым большим в мире телескопом-рефрактором. Его фотография представлена выше.

Рефракторы - это привычные всем нам оптические телескопы, для современных версий которых характерна компактность. Их конструкция намного проще, чем у перечисленных выше изобретений. В рефракторах для собирания света используется система линз, именуемая объективом.

Но французское изобретение впечатляет своими размерами. Диаметр линзы достигает 59 дюймов (это 125 сантиметров), а фокусное расстояние составляет 57 метров.

Естественно, это устройство практически не использовалось, как астрономический инструмент. Но зрелище было впечатляющим. К сожалению, в 1909 году его демонтировали и разобрали.

Всё потому, что компания, спонсировавшая процесс по изготовлению данного устройства (занявший 14 лет), обанкротилась. Об этом фирма заявила сразу после окончания выставки. Поэтому в 1909-м изобретение выставили на аукцион. Однако покупателя на столь неординарную вещь не нашлось, и её постигла печальная участь, о которой было уже сказано. Так что посмотреть на телескоп в наши дни невозможно.

Телескоп «Джеймс Уэбб» - это орбитальная инфракрасная обсерватория, которая должна заменить тот самый знаменитый космический телескоп «Хаббл».

Это очень сложный механизм. Работа над его идет около 20 лет! «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6,5 метров в диаметре и стоить около 6.8 млрд долларов. Для сравнения, диаметр зеркала «Хаббла» - «всего» 2.4 метра.

Посмотрим?

1. Телескоп «Джеймс Уэбб» должен быть размещен на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце - Земля. А в космосе холодно. Здесь показаны испытания, проводимые 30 марта 2012, направленные на изучение возможности противостоять холодным температурам пространства. (Фото Chris Gunn | NASA):

2. «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6.5 метров в диаметре с площадью собирающей поверхности 25 м². Много это, или мало? (Фото Chris Gunn):

3. Сравним с «Хабблом». Зеркало «Хаббла» (слева) и «Уэбба» (справа) в одном масштабе:

4. Полномасштабная модель космического телескопа Джеймса Уэбба в Остине, штат Техас, 8 марта 2013. (Фото Chris Gunn):

5. Проект телескопа представляет собой международное сотрудничество 17 стран, во главе которых стоит NASA, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств. (Фото Chris Gunn):

6. Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился на 2014 и на 2015 год. Однако первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года.(Фото Chris Gunn):

7. Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6.5 метра, чтобы измерить свет от самых далёких галактик.

Простое изготовление зеркала, подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади. (Фото Chris Gunn):

8. Не только у нас всё дорожает от начальной сметы. Так, стоимость телескопа «Джеймс Уэбб» превысила изначальные расчёты по меньшей мере в 4 раза. Планировалось, что телескоп обойдётся в 1,6 млрд долл. и будет запущен в 2011 году, однако по новым оценкам стоимость может составить 6.8 млрд, при этом запуск состоится не ранее 2018 года. (Фото Chris Gunn):

9. Это спектрограф ближнего инфракрасного диапазона. Он будет анализировать спектр источников, что позволит получать информацию как о физических свойствах исследуемых объектов (например, температуре и массе), так и об их химическом составе. (Фото Chris Gunn):

Телескоп позволит обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что практически равно температуре поверхности Земли), находящиеся дальше 12 а. е. от своих звёзд, и удалённые от Земли на расстояние до 15 световых лет. В зону подробного наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звезд. Благодаря «Джеймсу Уэббу» ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии - возможностей телескопа будет достаточно не только для того, чтобы обнаруживать сами экзопланеты, но даже спутники и спектральные линии этих планет.

11. Инженеры тестируют в камере. систему подъема телескопа, 9 сентября 2014. (Фото Chris Gunn):

12. Исследование зеркал, 29 сентября 2014. Шестиугольная форма сегментов была выбрана не случайно. Она обладает высоким коэффициентом заполнения и имеет симметрию шестого порядка. Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты подходят друг к другу без зазоров. Благодаря симметрии 18 сегментов зеркала можно разделить на три группы, в каждой из которых настройки сегментов идентичны. Наконец, желательно, чтобы зеркало имело форму, близкую к круговой - для максимально компактного фокусирования света на детекторах. Овальное зеркало, например, дало бы вытянутое изображение, а квадратное послало бы много света из центральной области. (Фото Chris Gunn):

13. Очистка зеркала сухим льдом из двуокиси углерода. Тряпками здесь никто не трет. (Фото Chris Gunn):

14. Камера A — это гигантская испытательная камера с вакуумом, которая будет моделировать космическое пространства при испытаниях телескопа «Джеймса Уэбба», 20 мая 2015. (Фото Chris Gunn):

31 декабря 2015 года. Установлено 11 зеркал. (Фото Chris Gunn):

17. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов зеркала составляет 1.32 метра от ребра до ребра. (Фото Chris Gunn):

18. Масса непосредственно самого́ зеркала в каждом сегменте - 20 кг, а масса всего сегмента в сборе - 40 кг. (Фото Chris Gunn):

19. Для зеркала телескопа «Джеймса Уэбба» используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1.3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента. (Фото Chris Gunn):

20. Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы, близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку. (Фото Chris Gunn):

21. По завершению обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6-29 мкм, и готовый сегмент проходит повторные испытания при криогенных температурах. (Фото Chris Gunn):

22. Работа над телескопом в ноябре 2016 года. (Фото Chris Gunn):

23. НАСА завершило сборку космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2016 году и приступило к его испытаниям. Это снимок от 5 марта 2017 года. На длинной выдержке техники выглядят призраками. (Фото Chris Gunn):

26. Дверь в ту самую камеру А с 14-й фотографии, в которой моделируется космическое пространство. (Фото Chris Gunn):

28. Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» весной 2019 года. Отвечая на вопрос о том, что ученые ожидают узнать с помощью нового телескопа, ведущий научный сотрудник проекта Джон Мэтер сказал: «Надеюсь, мы найдем что-то, о чем никто ничего не знает». UPD. Запуск телескопа «Джеймс Уэбб» перенесен на 2020 год. (Фото Chris Gunn).

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.