Перший космічний телескоп. Телескоп «Джеймс Вебб» – найпотужніший телескоп у світі

Телескоп Хаббл носить назву на честь Едвіна Хаббла і є обсерваторією, що працює в абсолютно автоматичному режимі, місцем знаходження якої є орбіта планети Земля.

Шаттл Дискавері 24 квітня 1990 року вивів космічний телескоп Хабблна задану орбіту. Знаходження на орбіті дає чудову можливість фіксувати електромагнітне випромінювання в інфрачервоному діапазоні Землі. Внаслідок відсутності атмосфери, здібності Хаббла збільшуються у рази в порівнянні з такими ж апаратами, що знаходяться на Землі.

Тривимірна модель телескопа

Технічні дані

Космічний телескоп Хаббл, є спорудження циліндричної форми протяжністю 13,3 м, коло якого становить 4,3 м. Маса телескопа до оснащення спец. обладнанням становила 11 000 кг, але після встановлення всіх необхідних дослідження приладів загальна його маса досягла 12 500 кг. Живлення всього встановленого в обсерваторії обладнання здійснюється за рахунок двох сонячних батарей, встановлених у корпус даного агрегату. Принцип роботи є рефлектором системи Річі-Кретьєна з діаметром головного дзеркала 2,4 м, це дає можливість отримувати зображення з оптичною роздільною здатністю близько 0,1 кутової секунди.

Встановлені прилади

У цьому пристрої є 5 відсіків, призначених для приладів. В одному з п'яти відсіків тривалий час перебувала з 1993 по 2009 роки оптична система, що коригує (COSTAR), вона призначалася для того, щоб компенсувати неточність головного дзеркала. Завдяки тому, що всі пристрої, які були встановлені, мають вбудовані системи корекції дефекту, COSTAR демонтували, а відсік стали використовувати для встановлення ультрафіолетового спектрографа.

На момент відправлення апарату в космос, на ньому були встановлені такі прилади:

1. Планетарна та ширококутна камери;
2. Спектрограф високого дозволу;
3. Камера зйомки та спектрограф тьмяних об'єктів;
4. Датчик точного наведення;
5. Високошвидкісний фотометр.

Досягнення телескопа

На фотографії телескопа - зірка RS Корми

За весь час своєї роботи Хабл передав на Землю близько двадцяти терабайтів інформації. В результаті чого було опубліковано близько чотирьох тисяч статей, можливість спостерігати небесні тіла отримали понад триста дев'яносто тисяч астрономів. Тільки за п'ятнадцять років телескопу вдалося отримати сімсот тисяч зображень планет, всіляких галактик, туманностей і зірок. Дані, які щодня проходять через телескоп у процесі роботи, становлять приблизно 15 Гб.

Знімок газопилової хмари IRAS 20324+4057

Незважаючи на всі досягнення цього обладнання обслуговування, утримання та ремонт телескопа у 100 разів перевищує вартість утримання його «наземного колеги». Уряди США замислюється про відмову від використання даного апарату, але він на орбіті і справно працює. Є припущення, що ця обсерваторія розташовуватиметься на орбіті до 2014 року, потім її замінить космічний побратим Джеймс Вебб.

З моменту початку роботи виросло вже ціле покоління людей, котре сприймає «Хаббл» за належне, тому легко забути, наскільки революційним був цей апарат. на Наразівін все ще працює, можливо, він протримається ще п'ять років. За тиждень телескоп передає приблизно 120 гігабайтів наукових даних, за час функціонування знімків набралося понад 10 тисяч наукових статей.

Послідовником "Хаббла" стане космічний телескоп імені Джеймса Вебба. Проект останнього зазнає значних перевищень бюджету та зривів строків на більш ніж 5 років. З «Хабблом» все відбувалося так само, навіть гірше – накладалися проблеми з фінансуванням і катастрофа «Челленджера», а пізніше – «Колумбії». У 1972 році вважалося, що програма коштуватиме 300 мільйонів доларів (з урахуванням інфляції це приблизно 590 млн). До того моменту, коли телескоп нарешті досяг стартового майданчика, ціна збільшилася в кілька разів приблизно до 2,5 млрд доларів. До 2006 року було підраховано, що «Хаббл» коштував 9 мільярдів (10,75 млрд з інфляцією), плюс п'ять космічних польотів космічних човників для обслуговування та ремонту, кожен запуск яких обходився приблизно 500 млн.

Основна деталь телескопа – це дзеркало діаметром 2,4 метра. Взагалі, планувався телескоп із діаметром дзеркала 3 метри, і запускати його хотіли у 1979 році. Але в 1974 програму викреслили з бюджету, і тільки завдяки лобіюванню астрономам вдалося отримати суму вдвічі меншу від запитуваної. Тому й довелося зменшити запал і зменшити розмах майбутнього проекту.

Оптично «Хаббл» – це реалізація поширеної серед наукових телескопів системи Річі – Кретьєна з двома дзеркалами. Вона дозволяє отримати хороший кут огляду та відмінну якість зображення, але дзеркала мають важку для виготовлення та тестування форму. Оптичні системи та дзеркало мають бути виготовлені з мінімальними допусками. Дзеркала звичайних телескопів поліруються до допуску приблизно в десяту частину довжини видимого світла, але «Хаббл» повинен був проводити спостереження в тому числі ультрафіолету, світла з більш короткими хвилями. Тому дзеркало полірувалося з допуском 10 нанометрів, 1/65 довжини хвилі червоного світла. До речі, дзеркала підігріваються до температури 15 градусів, що обмежує продуктивність в інфрачервоному діапазоні – іншій межі видимого спектру.

Одне дзеркало виготовила компанія «Кодак», інше – корпорація Itek. Перше знаходиться у Національному музеї авіації та космонавтики, друге використовується в обсерваторії Магдалена-Рідж. Це були запасні дзеркала, а те, що стоїть у «Хаблі», було зроблено компанією «Перкін-Елмер» з використанням найскладніших верстатів з ЧПУ, які й призвели до чергового зриву термінів. Робота над поліруванням заготівлі від Corning (та сама, що робить Gorilla Glass) почалася тільки в 1979 році. Умови мікрогравітації симулювали за допомогою розміщення дзеркала на 130 стрижнях, сила підтримки яких варіювалася. Процес продовжувався до травня 1981 року. Скло промили 9100 літрами гарячої демінералізованої води і нанесли два шари: 65-нанометровий шар алюмінію, що відбиває, і 25-нанометровий захисного фториду магнію.

А терміни запуску продовжували відсуватися: спочатку до жовтня 1984 року, після до квітня 1985 року, до березня 1986 року, до вересня. Щокварталу роботи «Перкін-Елмер» приводив до зсуву термінів на місяць, у якісь моменти щодня роботи відсував запуск на день. Графіки робіт компанії не задовольняли НАСА своєю розпливчастістю та невизначеністю. Вартість проекту вже зросла до 1175 млн. доларів.

Корпус апарата був іншим головним болем, він повинен був спроможний витримувати як пряму дію сонячних променів, так і темряву тіні Землі. А ці стрибки температур загрожували точним системам наукового телескопа. Стінки «Хаббла» складаються з кількох шарів теплоізоляції, які оточені легкою алюмінієвою оболонкою. Усередині обладнання розміщено у графітоепоксидному каркасі. Щоб уникнути вбирання води гігроскопічними сполуками графіту та попадання льоду в прилади, до запуску закачували азот. Хоча виготовлення космічного апарату йшло значно стабільніше, ніж оптичних систем телескопа, організаційні проблеми були і тут. До літа 1985 року корпорація «Локхід», що працювала над апаратом, вийшла на 30% за рамки бюджету та на три місяці за розклад.

У «Хаббла» під час запуску було п'ять наукових інструментів, і пізніше всі вони були замінені під час технічного обслуговування на орбіті. Ширококутна та планетарна камери виконували оптичні спостереження. Прилад мав 48 фільтрів спектральних ліній для виділення конкретних елементів. Вісім ПЗЗ-матриць розділялися між двома камерами, чотири на кожну. Кожна матриця мала роздільну здатність 0,64 мегапікселя. Ширококутна камера мала великий кут огляду, тоді як планетарна мала більшу фокусну відстань і, отже, давала більше збільшення.

Спектрограф високої роздільної здатності, створений Центром космічних польотів Годдарда, працював в ультрафіолетовому діапазоні. Також в УФ спостерігали камера зйомки тьмяних об'єктів, розроблена Європейським космічним агентством, та спектрограф тьмяних об'єктів від Каліфорнійського університету та корпорації "Мартін Марієтта". Вісконсінський університет у Мадісоні створив високошвидкісний фотометр для спостереження видимого світла та ультрафіолетового діапазону випромінювання зірок та інших астрономічних об'єктів із яскравістю, що змінюється. Він міг робити до 100 тисяч вимірів на секунду з фотометричною точністю в 2% або краще. Нарешті, як науковий інструмент можна було використовувати датчики наведення телескопа, дозволяли проводити дуже точну астрометрію.

На Землі дослідженнями «Хаббла» керує спеціально створений 1981 року Інститут досліджень космосу за допомогою космічного телескопа. Його формування відбулося не без бою: НАСА хотіло власноруч керувати апаратом, але наукова спільнота не була згідно.

Орбіта «Хаббла» була обрана таким чином, щоб до телескопа можна було підлітати та виконувати технічне обслуговування. Пол-орбіти спостереженням заважає Земля, на шляху не повинні знаходитися Сонце, Місяць, також науковому процесузаважає Бразильська магнітна аномалія, при прольоті з якої різко зростає рівень радіації. Хабл знаходиться на висоті 569 кілометрів, нахилення його орбіти - 28,5 °. Через наявність верхніх шарів атмосфери позиція телескопа може непередбачено змінюватися, тому точно передбачити становище тривалі часи неможливо. Розпорядок роботи зазвичай затверджується лише за кілька днів до початку, оскільки неясно, чи можна буде на той момент спостерігати потрібний об'єкт.

На початку 1986 року почав вимальовуватись запуск у жовтні, але катастрофа «Челленджера» зрушила всі терміни. Космічний човник - подібний до того, який мав доставити унікальний телескоп вартістю мільярд на орбіту - вибухнув у безхмарному небі на 73 секунді польоту, забравши життя семи людей. До 1988 року весь флот шатлів стояв на приколі, поки проводилося розслідування того, що сталося. До речі, очікування теж коштувало дорого: «Хаббл» тримали у чистому приміщенні у залитому азотному стані. Щомісяця коштував приблизно 6 мільйонів доларів. Час не губився даремно, в апараті поміняли ненадійну батарею і зробили кілька інших покращень. У 1986 році не було програмної начинки наземних систем управління, і до запуску в 1990 році софт був ледь готовий.

24 квітня 1990 року, 25 років тому, з перевищенням бюджету в кілька разів телескоп був нарешті запущений до своєї орбіти. Але на цьому проблеми тільки почалися.

STS-31, телескоп залишає вантажний відсік човна «Діскавері»

Вже за кілька тижнів стало ясно, що оптична система має серйозний дефект. Так, перші зображення були чіткішими, ніж із наземних телескопів, але «Хаббл» не зміг досягти своїх заявлених характестик. Точкові джерела виглядали як кола розміром з 1 кутову секунду замість кружка 0,1 кутової секунди. Як виявилося, НАСА не дарма турбувалося про компетентність «Перкіна-Елмера» - дзеркало мало відхилення форми по краях на приблизно 2200 нанометрів. Дефект був катастрофічним, оскільки приводив до сильної сферичної аберації, тобто світло, відбите від країв дзеркала, фокусувалося в точці, відмінної від тієї, в якій фокусувалося світло, відбите від центру. Через це не сильно постраждала спектроскопія, але спостереження тьмяних об'єктів утруднено, що ставило хрест на більшості космологічних програм.

Незважаючи на те, що він робив деякі спостереження, можливі завдяки складним технікам обробки зображень на Землі, «Хаббл» вважався проваленим проектом, а репутація НАСА була серйозно підмочена. Над телескопом почали жартувати, наприклад, у фільмі «Голий пістолет 2½: Запах страху» космічний апарат порівнюють з «Титаніком», автомобілем марки Edsel, що провалилася, і найбільш відомим падінням дирижабля - аварією «Гінденбурга».

Чорно-біла фотографія телескопа присутня на одній із картин

Вважається, що причиною дефекту стала помилка під час монтажу головного нуль-коректора пристрою, який допомагає досягти потрібного параметра кривизни поверхні. Одна з лінз приладу було зсунуто на 1,3 міліметра. Під час роботи фахівці «Перкін-Елмер» аналізували поверхню за допомогою двох нуль-коректорів, потім для фінальної стадії використовувався спеціальний нуль-коректор, створений для строгих допусків. У результаті дзеркало вийшло дуже точним, але мало ту форму. Пізніше помилку було виявлено - два звичайні нуль-коректори говорили про наявність сферичної аберації, але компанія вважала за краще проігнорувати їх вимірювання. «Перкін-Елмер» та НАСА почали з'ясовувати стосунки. В американському космічному агентстві вважали, що компанія не стежила за процесом виготовлення належним чином і не використовувала у процесі виготовлення та контролю якості своїх найкращих працівників. Втім, було зрозуміло, що частина вини лежала і НАСА.

Хорошою новиною було те, що конструкція телескопа передбачала технічне обслуговування- перше вже 1993 року, тому було розпочато пошуки вирішення проблеми. На Землі було резервне дзеркало від "Кодака", але змінити його на орбіті було неможливо, а спускати апарат на шатлі було б занадто дорого і довго. Дзеркало виготовили точно, але воно мало ту форму, тому було запропоновано додати нові оптичні компоненти, що компенсують помилку. Шляхом аналізу точкових джерел світла було визначено, що конічна стала дзеркала становила −1,01390±0,0002 замість необхідної −1,00230. Та ж цифра була отримана за допомогою обробки даних помилки нуль-коректора "Перкін-Елмер" та аналізу інтерферограм тестування.

У ПЗЗ-матриці другої версії ширококутної та планетарної камер додали корекцію помилки, але для інших інструментів зробити таке було неможливо. Для них був потрібний інший зовнішній пристрій оптичної корекції, який отримав назву Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR). Грубо говорячи, для телескопа зробили окуляри. Місця для COSTAR не вистачало, тому довелося відмовитись від високошвидкісного фотометра.

У грудні 1993 року було проведено перший політ з технічного обслуговування. Перша місія була найважливішою. Усього їх було проведено п'ять, під час кожної космічний човник зближувався з телескопом, потім за допомогою маніпулятора проводилася заміна інструментів і пристроїв, що відмовили. За один-два тижні проводилося кілька виходів у відкритий космос, а за орбітою телескопа коригували - він постійно опускався через вплив верхніх шарів атмосфери. Таким чином було можливим оновлювати обладнання старіючого «Хаббла» до найсучаснішого.

Перша операція з технічного обслуговування проводилася з «Інедевору» та тривала 10 днів. На місце високошвидкісного фотометра поставили коригувальну оптику COSTAR, першу версію ширококутної та планетарної камер замінили на другу. Були замінені сонячні панелі та їх електроніка, чотири гіроскопи системи наведення телескопа, два магнітометри, бортові комп'ютери та різні електричні системи. Політ був визнаний успішним.

Фотографія галактики М 100 до та після встановлення систем корекції

Другу операцію з технічного обслуговування було проведено в лютому 1997 року з шатла «Діскавері». З телескопа зняли спектрограф високої роздільної здатності та спектрограф тьмяних об'єктів. Їх замінили STIS (реєструючий спектрограф космічного телескопа) та NICMOS (камера та мультиоб'єктний спектрометр ближнього інфрачервоного діапазону). NICMOS охолоджувався рідким азотом для зниження шуму, але в результаті непередбачуваного розширення деталей і підвищеної швидкості нагріву термін служби впав з 4,5 років до 2. Спочатку накопичувач даних «Хаббла» був стрічковим, його замінили на твердотільний. Також апарат поправили теплоізоляцію.

Польотів обслуговування було п'ять, але вони вважаються в порядку 1, 2, 3A, 3B і 4, і незважаючи на близькість назв, 3A і 3B не проводилися відразу один за одним, як це можна було б припустити. Третій політ проходив у грудні 1999 року на шатлі «Діскавері», він був викликаний поломкою чотирьох із шести гіроскопів телескопа. Було замінено всі шість гіроскопів, датчики наведення, бортовий комп'ютер – тепер там стояв процесор Intel 80486 частотою 25 МГц. До цього в «Хаблі» використовувався DF-224 з основним процесором частотою 1,25 МГц і двома такими ж резервними, накопичувачем на магнітному дроті із шести банків з 8K 24-бітних слів, і одночасно могло працювати чотири банки.

Цю фотографію під час третього технічного обслуговування зробивСкотт Келлі. Сьогодні він на МКС у рамках експерименту з вивчення біологічних ефектів довготривалого космічного польоту на організм людини.

Четвертий (або 3B) політ проводився на "Колумбії" у березні 2002 року. Останній оригінальний прилад - камера зйомки тьмяних об'єктів - замінили на вдосконалену оглядову камеру. Вдруге були замінені сонячні панелі, нові були на 30% потужнішими. NICMOS зміг продовжити функціонування завдяки встановленню експериментального кріоохолодження.

З цього моменту всі інструменти «Хаббла» мали коригування помилки дзеркала, і необхідність COSTAR відпала. Але його прибрали лише у фінальному польоті обслуговування, який стався після катастрофи "Колумбії". Під час наступного за хабловим польотом човник зруйнувався при поверненні на Землю - до цього призвело порушення теплозахисного шару. Загибель сімох людей відсунула початкову дату в лютому 2005 року на невизначений термін. Справа в тому, що тепер всі польоти шатлів мали проводитися орбітою, що дозволяла досягти Міжнародну космічну станцію на випадок непередбачених проблем. Але жодна човна не могла в одному польоті досягти як орбіту «Хаббла», так і МКС - не вистачало палива. Телескоп імені Джеймса Вебба планувалося запустити лише 2018 року, що означало порожній проміжок після закінчення роботи «Хаббла». Багато астрономів виступили з ідеєю про те, що останнє технічне обслуговування варте ризику людських життів.

Під тиском Конгресу в січні 2004 року адміністрація НАСА заявила, що рішення про відміну буде переглянуто. У серпні Центр космічних польотів Годдарда почав готувати пропозиції щодо повністю дистанційно керованого польоту, але пізніше планибули скасовані – їх визнали нездійсненними. У квітні 2005 року новий адміністратор НАСА Майкл Гріффін допустив можливість пілотованого польоту до «Хаббла». У жовтні 2006 року наміри були остаточно підтверджені, і 11-денний політ було призначено на вересень 2008 року.

Пізніше політ відклали до травня 2009 року. З «Атлантиса» було виконано ремонт STIS і вдосконаленої оглядової камери. На «Хаббл» встановили два нові нікель-водневі акумулятори, замінили датчики наведення та інші системи. Замість COSTAR на телескоп встановили ультрафіолетовий спектрограф, а також додали систему для майбутнього захоплення та утилізації телескопа або за допомогою пілотованого або повністю автоматичного запуску. Другу версію камери замінили на третю. В результаті всіх виконаних робіт телескоп.

Телескоп дозволив уточнити постійну Хаббла, підтвердив гіпотезу про ізотропність Всесвіту, відкрив супутник Нептуна і зробив багато інших наукових досліджень. Але для обивателя «Хаббл» насамперед важливий безліч барвистих фотографій. Деякі технічні видання вважають, що ці кольори насправді не існують, але це не зовсім так. Колір є уявленням у мозку людини, а картинки розфарбовуються з допомогою аналізу випромінювання різних довжин хвиль. Електрон, переходячи з другого до третього рівня структури атома водню, випромінює світло з довжиною хвилі 656 нанометрів, і ми називаємо його червоним. Наші очі адаптуються до різної яскравості, тому створити точне відображення кольорів не завжди можливо. Деякі телескопи можуть фіксувати невидимі людському оку спектри ультрафіолету або інфрачервоного випромінювання, і їх дані теж потрібно якось відбивати на фотографіях.

В астрономії використовується формат FITS, Flexible Image Transport System. У ньому всі дані представлені в текстовому вигляді, це аналог формату RAW. Щоб отримати хоч щось, потрібно зробити обробку. Наприклад, очі сприймають світло в логарифмічній шкалі, а файл може представляти його в лінійній. Без налаштування яскравості картинка може бути занадто темною.

До та після корекції контрасту та яскравості

Більшість комерційно доступних камер мають групи пікселів, що фіксують червоний, зелений або блакитний кольори, і комбінація цих точок дає кольорову фотографію. Приблизно так само колбочки в оці людини сприймають колір. Недолік цього підходу викликаний тим, що кожен із типів датчиків сприймає лише вузьку частку світла, тому астрономічне обладнання фіксує великі діапазони довжин хвиль, а виділення кольорів застосовуються фільтри. В результаті "сирі" дані в астрономії часто чорно-білі.

«Хаббл» зняв M 57 у кольорах хвиль 658 нм (червоний), 503 нм (зелений) та 469 нм (блакитний), Starts With A Bang!

Потім за допомогою фільтрів одержують кольорові картинки. Зі знанням процесу можливо створити зображення, що максимально точно відповідає реальності, хоча часто кольори не зовсім реальні, іноді це робиться навмисно. Подібне називають «ефект National Geographic». Наприкінці сімдесятих апарати програми «Вояджер» пролітали повз Юпітера, і вперше в історії зробили знімки цієї планети. Журнали типу National Geographic присвятили цілі розвороти приголомшливим фотографіям, обробленим з різними кольоровими ефектами, і опубліковане не зовсім відповідало дійсності.

Найвідоміша фотографія, зроблена телескопом «Хаббл» - це «Стовпи творіння» від 1 квітня 1995 року. На ній зафіксовано народження нових зірок у Туманності Орел і світло молодих зірок поруч із хмарами газу та пилу. Об'єкти, що знімаються, знаходяться в 7000 світлових років від Землі. Ліва структура має довжину приблизно 4 світлові роки. Виступи на «стовпах» більші за нашу Сонячна система. Зелений колірфотографії відповідає за водень, червоний – за одноразово іонізовану сірку, а блакитний – за двічі іонізований кисень.

Чому ж вона та багато інших фотографій «Хаббла» збудовані «драбинкою»? Це з конфігурацією другий версії ширококутної і планетарної камер. Пізніше їх поміняли, і сьогодні вони виставляються у Національному музеї авіації та космонавтики.

Щоб відзначити 25-річчя телескопа, було виконано повторну фотографію, зроблену у 2014 та опубліковану в січні цього року. Вона виготовлялася третьою версією ширококутної камери, що дозволяє порівняти якість обладнання.

Ось ще кілька найвідоміших фотографій телескопа "Хаббл". За зростанням якості легко помітити польоти технічного обслуговування.

1990 рік, наднова 1987A

1991 рік, Галактика М 59

1992 рік , Туманність Оріону

1993 рік , Туманність Вуаль

1994 рік, Галактика M 100

1996 рік, Hubble Deep Field. Майже всі 3000 об'єктів - це галактики, а відбито було приблизно 1/28 000 000 небесної сфери.

1997 рік, «підпис» чорної дірки M 84

Космічні телескопи

Вести спостереження за планетами, зірками, туманностями, галактиками прямо з космосу – про таку можливість астрономи мріяли давно. Справа в тому, що атмосфера Землі, що захищає людство від багатьох космічних неприємностей, одночасно і заважає спостереження за віддаленими небесними об'єктами. Хмарний покрив, нестабільність самої атмосфери вносять спотворення в отримані зображення, або навіть взагалі роблять астрономічні спостереження неможливими. Тому, як тільки на орбіту почали посилати спеціалізовані супутники, астрономи стали наполягати на виведенні в космос астрономічних інструментів.

Первеня «Хаббл».Вирішальний прорив у цьому напрямку стався у квітні 1990 року, коли один із «шатлів» вивів у космос телескоп «Хаббл» вагою 11 т. Унікальний прилад завдовжки 13,1 м і діаметром головного дзеркала 2,4 м, який обійшовся платникам податків США 2 млрд доларів, був названий на честь знаменитого американського астронома Едвіна Хаббла, який першим помітив, що галактики розбігаються від якогось центру на всі боки.

Космічний телескоп «Хаббл» та зроблений ним знімок стовпів творіння – народження нових зірок у туманності Орел

Робота «Хаббла» почалася з неприємностей. Через два місяці після того, як його вивели на орбіту висотою 613 км, стало очевидно, що основне дзеркало зроблено з шлюбом. Його кривизна біля країв відрізнялася від розрахункової на кілька мікронів – п'ятдесяту частину товщини людського волосся. Тим не менш і цієї дещиці виявилося достатньо, щоб «Хаббл» виявився короткозорим, а зображення, що отримується, розпливчасте.

Спочатку недоліки зображення намагалися виправити Землі з допомогою комп'ютерних коригувальних програм, але це допомагало слабо. Тоді було вирішено провести унікальну операцію з виправлення «близорукості» прямо в космосі, прописавши «Хабблу» спеціальні «окуляри» – оптичну систему, що коригує.

І ось рано-вранці 2 грудня 1993 року семеро астронавтів вирушили на «шаттлі» «Індевор» проводити унікальну операцію. На Землю вони повернулися через 11 діб, зробивши під час п'яти виходів у відкритий космос, здавалося б, неможливе телескоп «прозрів». Це стало очевидним після отримання чергової порції знімків. Їхня якість суттєво зросла.

За роки свого польоту космічна обсерваторія здійснила кілька десятків тисяч обертів навколо Землі, накрутивши при цьому мільярди кілометрів.

Телескоп "Хаббл" дозволив спостерігати вже понад 10 тисяч небесних об'єктів. Два з половиною трильйони байтів інформації, зібраної телескопом, зберігається на 375 оптичних дисках. І вона все ще продовжує накопичуватись. Телескоп дозволив відкрити існування чорних дірок у космосі, виявив наявність атмосфери у супутника Юпітера – Європи, відкрив нові супутники Сатурна, дозволив зазирнути у найвіддаленіші куточки космосу…

Під час другого «техогляду» у лютому 1997 року на телескопі замінили спектрограф високої роздільної здатності, спектрограф слабких об'єктів, пристрій наведення на зірки, магнітофон для запису інформації та електроніку сонячних батарей.

За планом «Хаббл» мав «вийти на пенсію» 2005 року. Однак він справно працює і досі. Тим не менш, йому вже готується почесна відставка. На зміну ветерану у 2015 році має заступити на космічну вахту новий унікальний космічний телескоп, названий на честь Джеймса Вебба – одного з директорів NASA. Це за нього астронавти вперше висадилися на Місяць.

Що день прийдешній нам готує?Оскільки новий телескоп матиме складове дзеркало діаметром 6,6 м та загальною площею 25 кв. м, вважають, що «Вебб» буде в 6 разів потужнішим за свого попередника. Астрономи зможуть спостерігати об'єкти, які світяться в 10 млрд разів слабше, ніж тьмяні зірки, видимі неозброєним оком. Вони зможуть побачити зірки та галактики, які були свідками дитинства Всесвіту, а також визначити хімічний складатмосфери планет, що обертаються навколо далеких зірок.

У створенні нової орбітальної інфрачервоної обсерваторії беруть участь понад 2000 фахівців із 14 країн. Роботи над проектом розпочалися ще 1989 року, коли NASA запропонувало світовій науковій спільноті проект «Космічний телескоп наступного покоління» (Next Generation Space Telescope). Діаметр головного дзеркала планувався не менше 8 м, але в 2001 році амбіції довелося стримати і зупинитися на 6,6 м - дзеркало великих розмірів не влазить у ракету "Аріан-5", а "шатли", як відомо, вже перестали літати.

"Джеймс Вебб" полетить у космос під прикриттям "зоряної парасольки". Його щит у формі гігантської квітки вкриє телескоп від зоряного випромінювання, що заважає розгледіти віддалені галактики. Величезна парасолька площею 150 кв. м складатиметься з п'яти шарів поліамідної плівки, кожен з яких не товщі за людське волосся. Шість років цю плівку випробовували на міцність, перевіряючи, чи вона зможе встояти проти бомбардування мікрометеоритами. Три внутрішні шари покриють ультратонким шаром алюмінію, а два зовнішніх оброблять кремнієвим сплавом. Сонцезахисний екран функціонуватиме за принципом дзеркала, відбиваючи випромінювання Сонця та інших світил у космос.

Як відомо, у космосі настільки холодно, що за півроку телескоп охолоне до температури нижче –225 °C. Але й вона надто висока для MIRI – приладу для спостережень у середньому інфрачервоному діапазоні (Mid-Infrared Instrument), що складається з камери, коронографа та спектрометра. MIRI доведеться охолоджувати додатково за допомогою холодильного обладнання на основі гелію до температури -266 ° C - всього на 7 ° C вище абсолютного нуля.

Крім того, астрономи постаралися знайти таку точку в просторі, де телескоп може перебувати роками, розвернувшись «спиною» одночасно до Землі, Місяця та Сонця, закрившись від їхнього випромінювання екраном. За рік, який піде на один оберт навколо Сонця, телескоп зможе оглянути весь небесний простір.

Недоліком цієї точки лібрації Лагранжа L2 є її віддаленість від нашої планети. Тож якщо раптом у телескопа виявиться якась несправність, як це було «Хабблом», виправити її найближчими роками навряд чи вдасться – летіти ремонтній бригаді нині просто нема на чому; кораблі нового покоління з'являться років за п'ять, не раніше.

Це змушує вчених, конструкторів та випробувачів, які доводять нині «Уебб» до кондиції, бути дуже уважними. Адже телескоп Вебба працюватиме на відстані в 2500 разів, що перевищує те, на якому працював «Хаббл», і майже в чотири рази перевищує віддаленість Місяця від Землі.

Головне дзеркало діаметром 6,6 м у зібраному вигляді не поміститься на жодному з існуючих космічних апаратів. Тому воно складено з дрібніших деталей, щоб могло легко складатися. У результаті телескоп складається з 18 гексагональних дзеркал меншого розміру, з довжиною сторін 1,32 м. Дзеркала виконані з легкого та міцного металу берилію. Кожне з 18 дзеркал плюс три резервних важить близько 20 кг. Як кажуть, відчуйте різницю між ними та тонною, яку важить 2,4-метрове дзеркало «Хаббла».

Дзеркала шліфуються та поліруються з точністю до 20 нанометрів. Зіркове світло відображатиметься головним дзеркалом на вторинне, встановлене над ним, яке при необхідності може автоматично регулюватися. Через отвір у центрі головного дзеркала світло знову відбиватиметься – вже на прилади.

На Землі знову відшліфовані дзеркала розміщуються в гігантській морозильній камері NASA, де створені космічні умови - лютий холод і вакуум. Знизивши температуру до -250 ° C, фахівці повинні переконатися в тому, що дзеркала набудуть очікуваної форми. Якщо ні, то їх знову підшліфують, намагаючись досягти ідеалу.

Готові дзеркала потім позолотять, оскільки саме золото найкраще відбиває теплові інфрачервоні промені. Далі дзеркала знову заморозять, вони пройдуть фінальне тестування. Потім телескоп зберуть остаточно і перевірять його не тільки на чіткість роботи всіх вузлів, а й на стійкість до вібрацій та перевантажень, неминучих при запуску ракети в космос.

Оскільки золото поглинає випромінювання синьої частини спектра видимого світла, телескоп Вебба зможе сфотографувати небесні об'єкти такими, якими вони сприймаються неозброєним оком. Зате надчутливі датчики MIRI, NIRCam, NIRSpec та FGS-TFI можуть виявити інфрачервоне світло з довжинами хвиль від 0,6 до 28 мкм, що дозволить сфотографувати перші зірки та галактики, що утворилися внаслідок Великого Вибуху.

Вчені припускають, що перші зірки сформувалися через кілька сотень мільйонів років після Великого Вибуху, а потім ці гіганти з випромінюванням у мільйони разів сильніші за сонячне вибухнули як наднові. Перевірити, чи це так насправді, можна лише заглянувши на околиці Всесвіту.

Втім, новий космічний телескоп призначений не тільки для спостереження за найвіддаленішими і, отже, давніми об'єктами Всесвіту. Вчених також цікавлять пилові області галактики, де й досі зароджуються нові зірки. Інфрачервоне випромінювання здатне проникати крізь пил, і завдяки «Джеймсу Веббу» астрономи зможуть осягнути процеси формування зірок і планет, що їх супроводжують.

Вчені сподіваються не лише зафіксувати самі планети, що обертаються навколо зірок, віддалених від нас на нескінченні світлові роки, а й проаналізувати світло від екзопланет земного типу з метою визначення складу їхньої атмосфери. Наприклад, пари води та СО2 посилають специфічні сигнали, якими можна буде встановити, чи є на віддалених від нас планетах життя.

"Радіоастрон" готується до роботи.Цей космічний телескоп мав непросту долю. Робота над ним почалася більше десяти років тому, але довести її до кінця все ніяк не вдавалося - то грошей не було, то подолання тих чи інших технічних труднощів вимагало більше часу, ніж вважали спочатку, то була чергова перерва в космічних запусках.

Але ось, нарешті, у липні 2011 року супутник «Спектр-Р» з корисним навантаженням близько 2600 кг, з яких 1500 кг припало на параболічну антену, а інше на електронний комплекс, що містить приймачі космічного випромінювання, підсилювачі, блоки управління, перетворювачі сигналів , система передачі наукових даних і т. д., була запущена.

Спочатку ракета-носій "Зеніт-2SБ", а потім розгінний блок "Фрегат-2СБ" вивели супутник на витягнуту орбіту навколо Землі заввишки близько 340 тис. км.

Здавалося б, творці апаратури з НУО імені Лавочкіна разом із головним конструктором Володимиром Бабишкіним могли зітхнути вільно. Та не тут було!..

«Ракета-носій відпрацювала без зауважень, – розповідав на прес-конференції Володимир Бабишкін. – Потім було два включення розгінного блоку. Орбіта апарату дещо незвичайна з погляду виведення, тому там досить багато обмежень, яким ми мали задовольняти»…

У результаті обидва включення розгінного блоку проходили поза зоною видимості наземних станцій з території Росії, і це додало хвилювань наземній команді. Нарешті телеметрія показала: і перше, і друге включення пройшли благополучно, всі системи відпрацювали нормально. Відкрилися сонячні батареї, і далі система керування утримувала апарат у заданому положенні.

Спочатку операція з розкриття антени, що складається з 27 пелюсток, що перебували під час транспортування у складеному стані, намічалася на 22 липня. Процес розкриття пелюсток займає приблизно 30 хвилин. Однак одразу процес не пішов, і завершено розкриття параболічної антени радіотелескопу було лише 23 липня. До осені «парасолька» діаметром 10 м була розкрита повністю. «Це дозволить отримувати зображення, координати та кутові переміщення різних об'єктів Всесвіту з виключно високою роздільною здатністю», – підбили підсумки першої стадії експерименту фахівці.

Після розкриття дзеркала приймальної антени космічному радіотелескопу потрібно близько трьох місяців синхронізації із земними радіотелескопами. Справа в тому, що працювати він повинен не поодинці, а «у зв'язці» із наземними приладами. Планується, що на Землі як синхронні радіотелескопи будуть використані два стометрові радіотелескопи в Грін-Бенку, Західна Віргінія, США, і в Еффельсберзі, Німеччина, а також знаменита радіообсерваторія Аресібо, в Пуерто-Ріко.

Спрямовані одночасно на той самий зірковий об'єкт, вони будуть працювати в режимі інтерферометра. Тобто, говорячи просто, за допомогою комп'ютерних методів обробки інформації отримані дані зведуть воєдино, і отримана картина відповідатиме тій, що могла бути отримана від радіотелескопа, діаметр антени якого був би на 340 тис. км більше діаметра Землі.

Наземно-космічний інтерферометр з такою базою забезпечить умови для отримання зображень, координат та кутових переміщень різних об'єктів Всесвіту з виключно високою роздільною здатністю – від 0,5 кутової мілісекунди до кількох мікросекунд. «Телескоп матиме високу високу кутову роздільну здатність, що дозволить отримати раніше недосяжні за детальністю зображення досліджуваних космічних об'єктів», – підкреслив академік РАН Микола Кардашев, директор Академічного космічного центру ФІАН, головної організації з комплексу наукової апаратури супутника «Радіоастрон».

Для порівняння: дозвіл, якого можна досягти за допомогою «Радіоастрона», буде як мінімум у 250 разів вищим, ніж можна досягти за допомогою наземної мережі радіотелескопів, і більш ніж у 1000 разів вищим, ніж у космічного телескопа «Хаббл», що працює в оптичному діапазоні.

Все це дозволить дослідити околиці надмасивних чорних дірок в активних галактиках, розглянути в динаміці будову областей, де утворюються зірки в нашій галактиці Чумацький шлях; вивчати нейтронні зірки та чорні дірки у нашій Галактиці; вивчити структуру та розподіл міжзоряної та міжпланетної плазми; побудувати точну модель гравітаційного поля Землі, а також провести ще багато інших спостережень та наслідків.

З книги Цікава анатомія роботів автора Мацкевич Вадим Вікторович

Космічні роботи У 1822 році великий англійський поет Дж. Байрон писав у своїй поемі «Дон Жуан»: «Незабаром ми, природи володарі, і на Місяць пошлемо свої машини» ... Геніальне пророцтво Дж. Байрона збулося вже в другій половині XX століття. Ми є очевидцями небаченого

З книги Пілотовані польоти на Місяць автора Шунейко Іван Іванович

Космічні програми США Безпілотні космічні апарати для дослідження космічного простору та використання космічної техніки в практичних цілях. У 70-х роках. основна увага приділяється дослідженню внутрішніх планет Меркурій та Венера, а також планети

З книги Битва за зірки-2. Космічне протистояння (частина І) автора Первушин Антон Іванович

З книги Битва за зірки-2. Космічне протистояння (частина ІІ) автора Первушин Антон Іванович

4.2. Космічні льотні випробування пілотованих кораблів Apollo-7, 8, 9, 10 Apollo-7 11 жовтня 1968 р. о 15 год 02 хв 45 сек за Гринвічем було здійснено запуск на орбіту ШСЗ ракетою-носієм Saturn IB з екіпажем у складі Уолтер Ширра, Дойн Ейзел та Уолтер

З книги Промислове освоєння космосу автора Ціолковський Костянтин Едуардович

Крилаті космічні кораблі «М-2» та «HL-10» Безславний фінал програми «Дайна-Сміття» не охолодив ентузіазму тих американських конструкторів, які пов'язували майбутнє космонавтики з розвитком авіації. З початку 1960-х років будь-яка західна авіаційна фірма, що поважає себе.

З книги Балістична теорія Ритца та картина світобудови автора Семіков Сергій Олександрович

Крилаті космічні системи «Saturn» На початку 60-х найбільш перспективною ракетою-носієм у США вважалася ракета «Сатурн» («Saturn»), розробкою та вдосконаленням якої займався Центр космічних польотів імені Дж. Маршалла в Хантсвіллі (штат Алабама), очолюваний

З книги Зліт 2011 04 автора Автор невідомий

Повітряно-космічні апарати Мясищева З дорученням оцінити перспективи створення повітряно-космічного апарату, здатного забезпечити плануючий спуск, Сергій Корольов звернувся не тільки до Цибіна, а й до Володимира Мясищева. З 1958 року в ОКБ-23 почалися роботи з

З книги Прожиті космічні станції автора Бубнов Ігор Миколайович

Як відомо, все нове - це добре забуте старе. На прикладі матеріалу попереднього розділу ми переконалися, що розвиток техніки багато в чому ґрунтується на цій загальновідомій міркуванні. Раз-по-раз конструкторська думка на черговому

З книги Нові космічні технології автора Олександр Володимирович Фролов

Космічні подорожі* Нехай не нарікають на мене любителі художнього твору. Тут такого не побачите. Мета цієї праці зацікавити картинами майбутнього космічного існування людства, спонукати тим читача до його досягнення та відповідної роботи.

З книги Ця дивовижна подушка автора Гільзін Карл Олександрович

§ 2.16 Зірки, що обертаються, і космічні дуги Потрібно слідувати мудрості природи, яка як би найбільше боїться зробити що-небудь зайве або марне, але часто одну річ збагачує багатьма діями. Микола Коперник, "Про обертання небесних сфер" Вище ми

З книги автора

§ 2.21 Радіогалактики та інші космічні аномалії Таким чином, перед нами відкривається одне з найяскравіших одкровень Світобудови, що всі ці "монстри": радіогалактики, квазари та інші аномальні об'єкти випромінювань - ніщо інше, як звичайні галактики, оптичне

З книги автора

§ 5.11 Космічні промені - шлях до зір ... Планета є колиска розуму, але не можна вічно жити в колисці. …Людство не залишиться вічно на Землі, але в гонитві за світлом і простором спочатку несміливо проникне за межі атмосфери, а потім завоює собі все навколосонячне

З книги автора

З книги автора

ДЛЯ ЧОГО ПОТРІБНІ ОРБІТАЛЬНІ КОСМІЧНІ СТАНЦІЇ? Населені космічні станції як штучні супутникиЗемлі рухатимуться орбітами поза атмосферою Землі. У зв'язку з цим усі наукові та технічні завдання, які вирішуватимуть навколоземні орбітальні станції, можна

З книги автора

Олександр Володимирович Фролов Нові космічні технології Існує лише один справжній закон – той, що допомагає стати вільним. Річард Бах "Чайка на ім'я Джонатан Лівінгстон"

Перший телескоп був побудований в 1609 італійським астрономом Галілео Галілеєм. Вчений, ґрунтуючись на чутках про винахід голландцями зорової труби, розгадав її пристрій та виготовив зразок, який уперше використав для космічних спостережень. Перший телескоп Галілея мав скромні розміри (довжина труби 1245 мм, діаметр об'єктива 53 мм, окуляр 25 діоптрій), недосконалу оптичну схему і 30-кратне збільшення. Але дозволив зробити цілу серію чудових відкриттів: виявити чотири супутники планети Юпітер, Сонце, гори на поверхні Місяця, наявність у диску Сатурна придатків у двох протилежних точках.

Пройшло понад чотириста років - на землі і навіть у космосі сучасні телескопи допомагають землянам зазирнути у далекі космічні світи. Чим більший діаметр дзеркала телескопа, тим потужніша оптична установка.

Багатодзеркальний телескоп

Розташований на горі Маунт-Хопкінс, на висоті 2606 метрів над рівнем моря, в штаті Арізона в США. Діаметр дзеркала цього телескопа – 6,5 метра. Цей телескоп було збудовано ще 1979 року. 2000 року він був удосконалений. Багатодзеркальним він називається, тому що складається з 6 точно підігнаних сегментів, що становлять одне велике дзеркало.

Телескопи Магеллана

Два телескопи, "Магеллан-1" та "Магеллан-2", знаходяться в обсерваторії "Лас-Кампанас" в Чилі, в горах, на висоті 2400 м, діаметр їх дзеркал 6,5 м у кожного. Телескопи почали працювати у 2002 році.

А 23 березня 2012 року розпочато будівництво ще одного потужнішого телескопа «Магеллан» - «Гігантського Магелланова Телескопа», він має вступити в дію у 2016-му. А поки що вибухом було знесено вершину однієї з гір, щоб розчистити місце для будівництва. Гігантський телескоп складатиметься з семи дзеркал по 8,4 метрикожне, що еквівалентно одному дзеркалу діаметром 24 метри, за це його вже прозвали "Семіглаз".

Розлучені близнюки телескопи «Джеміні»

Два телескопи-брати, кожен з яких розташований в іншій частині світу. Один - "Джеміні північ" стоїть на вершині згаслого вулкана Мауна-Кеа на Гаваях, на висоті 4200 м. Інший - "Джеміні південь", знаходиться на горі Серра-Пачон (Чилі) на висота 2700 м.

Обидва телескопи ідентичні, діаметри їх дзеркал становлять 8,1 метра, побудовані вони у 2000 р. та належать обсерваторії «Джеміні». Телескопи розташовані на різних півкуль Землі, щоб було доступне для спостереження все зоряне небо. Системи керування телескопами пристосовані для роботи через інтернет, тому астрономам не доводиться здійснювати подорожі до різних півкуль Землі. Кожне із дзеркал цих телескопів складено з 42 шестикутних фрагментів, які були спаяні та відполіровані. Ці телескопи створені за найдосконалішими технологіями, що робить обсерваторію «Джеміні» однією з передових астрономічних лабораторій на сьогоднішній день.

Північний "Джеміні" на Гаваях

Телескоп «Субару»

Цей телескоп належить Японській Національній Астрономічній Обсерваторії. А розташований на Гаваях, на висоті 4139 м-коду, по сусідству з одним з телескопів «Джеміні». Діаметр його дзеркала – 8,2 метра. "Субару" оснащений найбільшим у світі "тонким" дзеркалом.: його товщина - 20 см., його вага - 22,8 т. Це дозволяє використовувати систему приводів, кожен з яких передає своє зусилля на дзеркало, надаючи йому ідеальну поверхню в будь-якому положенні, що дозволяє досягти самого кращої якостізображення.

За допомогою цього пильного телескопа було відкрито найдальшу з відомих на сьогоднішній день галактик, розташовану на відстань 12,9 млрд. св. років, 8 нових супутників Сатурна, сфотографовані протопланетні хмари.

До речі, «субару» японською означає «Плеяди» - назва цього красивого зоряного скупчення.

Японський телескоп "Субару" на Гаваях

Телескоп Хобі-Еберлі (НІ)

Розташований у США на горі Фолкс, на висоті 2072 м, належить обсерваторії Мак-Дональд. Діаметр його дзеркала близько 10 м. Незважаючи на значні розміри, Хобі-Еберлі коштував своїм творцям лише 13,5 млн. доларів. Заощадити бюджет вдалося завдяки деяким конструктивним особливостям: дзеркало цього телескопа не параболічне, а сферичне, не цільне – складається з 91 сегмента. До того ж, дзеркало знаходиться під фіксованим кутом до горизонту (55°) і може обертатися тільки на 360° навколо своєї осі. Все це значно здешевлює конструкцію. Спеціалізується цей телескоп на спектрографії та успішно використовується для пошуку екзопланет та вимірювання швидкості обертання космічних об'єктів.

Великий південноафриканський телескоп (SALT)

Належить Південно-Африканській Астрономічній Обсерваторії і знаходиться в ПАР, на плато Кару, на висоті 1783 м-коду. Розміри його дзеркала 11х9,8 м. Воно найбільше в Південній півкуліпланети. А виготовлено в Росії, на «Литкаринському заводі оптичного скла». Цей телескоп став аналогом телескопа Хобі-Еберлі у США. Але було модернізовано – відкориговано сферичну аберацію дзеркала та збільшено поле зору, завдяки чому окрім роботи в режимі спектрографа, цей телескоп здатний отримувати чудові фотографії небесних об'єктів з великою роздільною здатністю.

Найбільший телескоп у світі ()

Стоїть на вершині згаслого вулкана Мучачос на одному з Канарських островів, на висоті 2396 м-коду. Діаметр головного дзеркала – 10,4 м. У створенні цього телескопа брали участь Іспанія, Мексика та США. Між іншим, цей міжнародний проект коштував 176 млн. доларів США, з яких 51% заплатила Іспанія.

Дзеркало Великого Канарського Телескопа, складене з 36 шестикутних частин - найбільше з існуючих на сьогоднішній день у світі. Хоча це і найбільший телескоп у світі за розміром дзеркала, не можна назвати його найпотужнішим за оптичними показниками, оскільки у світі існують системи, що перевершують його за своєю пильністю.

Розташований на горі Грехем, на висоті 3,3 км, у штаті Арізона (США). Цей телескоп належить Міжнародній Обсерваторії Маунт-Грем і будувався на гроші США, Італії та Німеччини. Споруда є системою з двох дзеркал діаметром по 8,4 метра, що за світлочутливістю еквівалентно одному дзеркалу діаметром 11,8 м . Центри двох дзеркал знаходяться на відстані 14,4 метра, що робить роздільну здатність телескопа еквівалентною 22-метровому, а це майже в 10 разів більше, ніж у знаменитого космічного телескопа "Хаббла". Обидва дзеркала Великого Бінокулярного Телескопа є частиною одного оптичного приладу і разом є одним величезним біноклем – найпотужнішим оптичним приладом у світі на даний момент.

Keck I та Keck II – ще одна пара телескопів-близнюків. Розташовуються по сусідству з телескопом Субару на вершині гавайського вулкана Мауна-Кеа (висота 4139 м). Діаметр головного дзеркала кожного з Кеків становить 10 метрів - кожен із них окремо є другим за величиною у світі телескопом після Великого Канарського. Але ця система телескопів перевершує Канарський за «зоркістю». Параболічні дзеркала цих телескопів складені з 36 сегментів, кожен з яких має спеціальну опорну систему, з комп'ютерним управлінням.

Дуже великий телескоп розташований у пустелі Атакама в гірському масиві чилійських Анд, на горі Параналь, 2635 м над рівнем моря. І належить Європейській Південній Обсерваторії (ESO), що включає 9 європейських країн.

Система з чотирьох телескопів по 8,2 метра, і ще чотирьох допоміжних по 1,8 метра за світлосилою еквівалентна одному приладу з дзеркалом діаметром 16,4 метра.

Кожен із чотирьох телескопів може працювати й окремо, отримуючи фотографії, на яких видно зірки до 30-ї зіркової величини. Усі телескопи одразу працюють рідко, це надто затратно. Найчастіше кожен із великих телескопів працює у парі зі своїм 1,8 метровим помічником. Кожен із допоміжних телескопів може рухатися рейками щодо свого «великого брата», займаючи найвигідніше для спостереження даного об'єкта положення. Дуже Великий Телескоп – найпросунутіша астрономічна система у світі. На ньому було зроблено масу астрономічних відкриттів, наприклад, було отримано перше у світі пряме зображення екзопланети.

Космічний телескоп «Хаббл»

Космічний телескоп «Хаббл» – спільний проект NASA та Європейського космічного агентства, автоматична обсерваторія на земній орбіті, названа на честь американського астронома Едвіна Хаббла. Діаметр його дзеркала лише 2,4 м,що менше найбільших телескопів Землі. Але через відсутність впливу атмосфери, роздільна здатність телескопа в 7 - 10 разів більша за аналогічний телескоп, розташований на Землі. «Хаббл» належить безліч наукових відкриттів: зіткнення Юпітера з кометою, зображення рельєфу Плутона, полярні сяйва на Юпітері та Сатурні.

Телескоп "Хаббл" на земній орбіті

Оптичні телескопічні системи використовують в астрономії (для спостереження за небесними світилами), в оптиці для різних допоміжних цілей: наприклад, зміни розбіжності лазерного випромінювання. Також телескоп може використовуватися як зорова труба, для вирішення завдань спостереження за віддаленими об'єктами. Найперші креслення найпростішого лінзового телескопа було виявлено у записах Леонардо Да Вінчі. Побудував телескоп у Ліпперсгей. Також створення телескопа приписується його сучаснику Захарію Янсену.

Історія

Роком винаходу телескопа, а вірніше зорової труби, вважають 1607, коли голландський очковий майстер Іоанн Ліпперсгей продемонстрував свій винахід в Гаазі. Тим не менш у видачі патенту йому було відмовлено через те, що й інші майстри, як Захар Янсен з Мідделбурга і Якоб Метіус з Алкмара, вже мали примірники підзорних труб, а останній незабаром після Ліпперсгея подав до Генеральних штатів (голландський парламент) запит на патент. Пізніше дослідження показало, що, ймовірно, підзорні труби були відомі раніше, ще 1605 року. У «Доповненнях у Вітелію», опублікованих в 1604 р., Кеплер розглянув хід променів в оптичній системі, що складається з двоопуклою і двояковогнутою лінз. Найперші креслення найпростішого лінзового телескопа (причому як однолінзового, і дволінзового) було виявлено ще записах Леонардо да Вінчі , датованих 1509 роком. Зберігся його запис: «Зроби шибки, щоб дивитися на повний Місяць»(«Атлантичний кодекс»).

Першим, хто направив зорову трубу в небо, перетворивши її на телескоп, і отримав нові наукові дані, став Галілео Галілей. У 1609 році він створив свою першу зорову трубу з триразовим збільшенням. Того ж року він побудував телескоп із восьмиразовим збільшенням завдовжки близько півметра. Пізніше ним був створений телескоп, що давав 32-кратне збільшення: довжина телескопа була близько метра, а діаметр об'єктива - 4,5 см. Це був дуже недосконалий інструмент, який мав усі можливі аберації. Тим не менш, за його допомогою Галілей зробив низку відкриттів.

Назва «телескоп» запропонував у 1611 році грецький математик Іоанніс Дімісіанос (Giovanni Demisiani-Джованні Демізіані) для одного з інструментів Галілея, показаного на заміській симпосії Академії деї Лінчеї. Сам Галілей використовував для телескопів термін лат. perspicillum.

«Телескоп Галілея», Музей Галілея (Флоренція)

У 20 столітті також спостерігався розвиток телескопів, які працювали в широкому діапазоні довжин хвиль від радіо до гамма-променів. Перший спеціально створений радіотелескоп почав працювати в 1937 році. З того часу було розроблено безліч складних астрономічних приладів.

Оптичні телескопи

Телескоп являє собою трубу (суцільну, каркасну), встановлену на монтуванні , з осями для наведення на об'єкт спостереження і стеження за ним. Візуальний телескоп має об'єктив та окуляр. Задня фокальна площина об'єктива поєднана з передньою фокальною площиною окуляра. У фокальну площину об'єктива замість окуляра може поміщатися фотоплівка або матричний приймач випромінювання. У разі об'єктив телескопа, з погляду оптики, є фотооб'єктивом , а сам телескоп перетворюється на астрограф . Телескоп фокусується за допомогою фокусера (фокусувального пристрою).

За своєю оптичною схемою більшість телескопів поділяються на:

• Лінзові ( рефракториабо діоптричні) - як об'єктив використовується лінза або система лінз.
• Дзеркальні ( рефлекториабо катаптричні) - як об'єктив використовується увігнуте дзеркало.
• Дзеркально-лінзові телескопи (катадіоптричні) - як об'єктив використовується зазвичай сферичне головне дзеркало, а компенсації його аберацій служать лінзи.

Це може бути одиночна лінза (система Гельмута), система лінз (Волосова-Гальперна-Друкаря, Бейкер-Нана), ахроматичний меніск Максутова (одноіменні системи), або планоїдна асферична пластина (системи Шмідта, Райта). Іноді головному дзеркалу надають форму еліпсоїда (деякі меніскові телескопи), сплюснутого сфероїда (камера Райта) або просто трохи фігуризовану неправильну поверхню. Цим вдається залишкові аберації системи.

Крім того, для спостережень за Сонцем професійні астрономи використовують спеціальні сонячні телескопи, що відрізняються конструктивно від традиційних зоряних телескопів.

Радіотелескопи

Радіотелескопи Very Large Array у штаті Нью-Мексико, США

Для дослідження космічних об'єктів у радіодіапазоні застосовують радіотелескопи. Основними елементами радіотелескопів є приймаюча антена і радіометр - чутливий радіоприймач, що перебудовується по частоті, і апаратура, що приймає. Оскільки радіодіапазон набагато ширший за оптичний, для реєстрації радіовипромінювання використовують різні конструкції радіотелескопів, залежно від діапазону. У довгохвильовій області (метровий діапазон; десятки та сотні мегагерц) використовують телескопи складені з великої кількості(десятків, сотень або навіть тисяч) елементарних приймачів, зазвичай диполів. Для більш коротких хвиль (дециметровий і сантиметровий діапазон; десятки гігагерц) використовують напів або повноповоротні параболічні антени. Крім того, для збільшення роздільної здатності телескопів їх об'єднують в інтерферометри . При об'єднанні кількох одиночних телескопів, розташованих у різних частинах земної кулі, у єдину мережу, говорять про радіоінтерферометрію з наддовгою базою (РСДБ). Прикладом такої мережі може бути американська система VLBA ( Very Long Baseline Array ). З 1997 до 2003 року функціонував японський орбітальний радіотелескоп HALCA (англ. Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включений у мережу телескопів VLBA, що дозволило суттєво покращити роздільну здатність усієї мережі. Російський орбітальний радіотелескоп Радіоастрон також планується використовувати як один з елементів гігантського інтерферометра.

Космічні телескопи

Земна атмосфера добре пропускає випромінювання в оптичному (0,3-0,6 мкм), ближньому інфрачервоному (0,6-2 мкм) та радіо (1 мм - 30) діапазонах. Однак із зменшенням довжини хвилі прозорість атмосфери сильно знижується, внаслідок чого спостереження в ультрафіолетовому, рентгенівському та гамма діапазонах стають можливими лише з космосу. Винятком є ​​реєстрація гамма-випромінювання надвисоких енергій, для якого підходять методи астрофізики космічних променів: високоенергійні гамма-фотони в атмосфері породжують вторинні електрони, які реєструються наземними установками по черенківському світінню. Прикладом такої системи може бути телескоп CACTUS.

В інфрачервоному діапазоні також сильне поглинання в атмосфері, однак, в області 2-8 мкм є кілька вікон прозорості (як і в міліметровому діапазоні), в яких можна проводити спостереження. Крім того, оскільки більшість ліній поглинання в інфрачервоному діапазоні належить молекулам води, інфрачервоні спостереження можна проводити в сухих районах Землі (зрозуміло, на тих довжинах хвиль, де утворюються вікна прозорості у зв'язку з відсутністю води). Прикладом такого розміщення телескопа може бути Південнополярний телескоп (англ. South Pole Telescope), встановлений на південному географічному полюсі, що працює у субміліметровому діапазоні.

В оптичному діапазоні атмосфера прозора, проте через Релеєвське розсіювання вона по-різному пропускає світло різної частоти, що призводить до спотворення спектра світил (спектр зсувається у бік червоного). Крім того, атмосфера завжди неоднорідна, в ній постійно існують течії (вітри), що призводить до спотворення зображення. Тому роздільна здатність земних телескопів обмежена значенням приблизно в 1 кутову секунду, незалежно від апертури телескопа. Цю проблему можна частково вирішити застосуванням адаптивної оптики, що дозволяє сильно знизити вплив атмосфери на якість зображення, і підняття телескопа на велику висоту, де атмосфера більш розріджена - в гори, або в повітря на літаках або стратосферних балонах. Але найбільші результати досягаються з винесенням телескопів у космос. Поза атмосферою спотворення повністю відсутні, тому максимальна теоретична роздільна здатність телескопа визначається тільки дифракційною межею : φ=λ/D (кутова роздільна здатність в радіанах дорівнює відношенню довжини хвилі до діаметра апертури). Наприклад, теоретична роздільна здатність космічного телескопа з дзеркалом діаметром 2.4 метра (як у телескопа