Pierwszy teleskop kosmiczny. Teleskop Jamesa Webba to najpotężniejszy teleskop na świecie

Teleskop Hubble'a nosi imię Edwina Hubble'a i jest w pełni automatycznym obserwatorium zlokalizowanym na orbicie planety Ziemia.

Shuttle Discovery 24 kwietnia 1990 roku przywiózł kosmos teleskop Hubble'a na daną orbitę. Przebywanie na orbicie daje doskonałą okazję do wykrycia promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni Ziemi. Ze względu na brak atmosfery, zdolności Hubble'a są wielokrotnie zwiększane w porównaniu z tymi samymi pojazdami na Ziemi.

Model teleskopu 3D

Dane techniczne

Kosmiczny Teleskop Hubble'a to cylindryczna konstrukcja o długości 13,3 m, której obwód wynosi 4,3 m. Masa teleskopu przed wyposażeniem specjalnym. sprzęt wynosił 11 000 kg, ale po zainstalowaniu wszystkich przyrządów niezbędnych do badania jego masa całkowita osiągnęła 12 500 kg. Cały sprzęt zainstalowany w obserwatorium jest zasilany dwoma panelami słonecznymi zainstalowanymi bezpośrednio w korpusie tego urządzenia. Zasada działania to odbłyśnik systemu Ritchiego-Chretiena o średnicy zwierciadła głównego 2,4 m, co pozwala na uzyskanie obrazów o rozdzielczości optycznej około 0,1 sekundy łukowej.

Zainstalowane urządzenia

To urządzenie posiada 5 przegródek na urządzenia. Przez długi czas, od 1993 do 2009 roku, w jednym z pięciu przedziałów znajdował się korekcyjny układ optyczny (COSTAR), który miał skompensować niedokładność zwierciadła głównego. Ze względu na to, że wszystkie zainstalowane urządzenia mają wbudowane systemy korekcji defektów, COSTAR został zdemontowany, a komorę wykorzystano do zainstalowania spektrografu ultrafioletowego.

W momencie wysłania urządzenia w kosmos były na nim zainstalowane następujące urządzenia:

1. Kamery planetarne i szerokokątne;
2. Spektrograf o wysokiej rozdzielczości;
3. Kamera i spektrograf słabo oświetlonych obiektów;
4. Precyzyjny czujnik celowania;
5. Szybki fotometr.

Osiągnięcia teleskopu

Zdjęcie teleskopu przedstawia gwiazdę RS Stern

W trakcie swojej pracy Hubble przesłał na Ziemię około dwudziestu terabajtów informacji. W rezultacie opublikowano około czterech tysięcy artykułów, ponad trzysta dziewięćdziesiąt tysięcy astronomów miało okazję obserwować ciała niebieskie. W ciągu zaledwie piętnastu lat pracy teleskopowi udało się uzyskać siedemset tysięcy zdjęć planet, wszelkiego rodzaju galaktyk, mgławic i gwiazd. Dane, które codziennie przechodzą przez teleskop podczas pracy to około 15 GB.

Zdjęcie chmury pyłu gazowego IRAS 20324 + 4057

Mimo wszystkich osiągnięć tego sprzętu, utrzymanie, konserwacja i naprawa teleskopu jest 100 razy wyższa niż koszt utrzymania jego „naziemnego odpowiednika”. Rząd USA myśli o rezygnacji z użytkowania tego urządzenia, ale na razie znajduje się ono na orbicie i działa prawidłowo. Zakłada się, że obserwatorium to będzie znajdować się na orbicie do 2014 roku, potem zostanie zastąpione przez kosmicznego brata „Jamesa Webba”.

Od samego początku dorastało całe pokolenie ludzi, dla których Hubble jest czymś oczywistym, więc łatwo zapomnieć, jak rewolucyjny był ten aparat. W tej chwili nadal działa, być może potrwa jeszcze pięć lat. Teleskop przesyła około 120 gigabajtów danych naukowych tygodniowo, podczas pracy zdjęć zgromadził ponad 10 tysięcy artykułów naukowych.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie podążał za Hubble'em. Ten ostatni projekt przeżywa znaczne przekroczenia budżetu i opóźnienia od ponad 5 lat. Z "Hubble'em" wszystko działo się w ten sam sposób, co gorsza - nakładały się problemy z finansowaniem i katastrofa "Challengera", a później "Columbii". W 1972 r. Oszacowano, że program będzie kosztował 300 mln USD (po uwzględnieniu inflacji ok. 590 mln USD). Zanim teleskop dotarł w końcu do wyrzutni, cena wzrosła kilkakrotnie do około 2,5 miliarda dolarów. Oszacowano, że do 2006 roku Hubble kosztował 9 miliardów dolarów (10,75 miliarda z inflacją), plus pięć lotów promów kosmicznych w celu konserwacji i naprawy, które kosztowały około 500 milionów dolarów za każdy start.

Główną częścią teleskopu jest lustro o średnicy 2,4 metra. Ogólnie planowano teleskop o średnicy zwierciadła 3 metry i chcieli go wystrzelić w 1979 roku. Ale w 1974 r. Program został wykreślony z budżetu i tylko dzięki lobbingowi astronomowie zdołali uzyskać połowę pierwotnie wnioskowanej kwoty. Dlatego musieliśmy złagodzić zapał i ograniczyć zakres przyszłego projektu.

Optycznie Hubble jest implementacją systemu Ritchiego-Chretiena z dwoma zwierciadłami, który jest szeroko rozpowszechniony wśród teleskopów naukowych. Zapewnia dobry kąt widzenia i doskonałą jakość obrazu, ale lustra są trudne do wyprodukowania i przetestowania. Systemy optyczne i lustra muszą być produkowane z minimalnymi tolerancjami. Lustra konwencjonalnych teleskopów są wypolerowane do tolerancji około jednej dziesiątej długości światła widzialnego, ale Hubble musiał prowadzić obserwacje, w tym światło ultrafioletowe, światła o krótszych długościach fal. Dlatego lustro zostało wypolerowane z tolerancją 10 nanometrów, 1/65 długości fali światła czerwonego. Nawiasem mówiąc, lustra są podgrzewane do temperatury 15 stopni, co ogranicza wydajność w zakresie podczerwieni - kolejnej granicy widzialnego widma.

Jedno lustro zostało wyprodukowane przez firmę Kodak, a drugie przez Itek. Pierwsza znajduje się w Narodowym Muzeum Lotnictwa i Kosmosu, druga jest używana w Obserwatorium Magdaleny Ridge. Były to zapasowe lusterka, a to w Hubble zostało wyprodukowane przez firmę Perkin-Elmer przy użyciu zaawansowanych maszyn CNC, co doprowadziło do kolejnego niedotrzymania terminu. Prace nad polerowaniem blanku Corning (tego samego, co robi Gorilla Glass) rozpoczęły się dopiero w 1979 roku. Symulowano warunki mikrograwitacji, umieszczając lustro na 130 prętach, których siła podparcia była zróżnicowana. Proces trwał do maja 1981 roku. Szkło przemyto 9100 litrami gorącej demineralizowanej wody i nałożono dwie warstwy: 65nm odblaskową warstwę aluminium i 25nm ochronną warstwę fluorku magnezu.

A daty premiery wciąż się odkładały: najpierw do października 1984, potem do kwietnia 1985, do marca 1986, do września. Każdy kwartał pracy Perkina-Elmera powodował zmianę o jeden miesiąc, w niektórych momentach każdy dzień pracy przekładał się na rozpoczęcie o jeden dzień. Harmonogramy pracy firmy nie zadowalały NASA swoją niejasnością i niepewnością. Koszt projektu wzrósł już do 1175 milionów dolarów.

Ciało aparatu było kolejnym bólem głowy, musiało być w stanie wytrzymać zarówno bezpośrednie działanie promieni słonecznych, jak i ciemność cienia Ziemi. Te skoki temperatury zagroziły precyzyjnym systemom teleskopu naukowego. Ściany Hubble'a składają się z kilku warstw izolacji termicznej, które są otoczone lekką aluminiową powłoką. Wewnątrz sprzęt jest umieszczony w ramie grafitowo-epoksydowej. Aby zapobiec wchłanianiu wody przez higroskopijne związki grafitu i lód dostający się do urządzeń, przed uruchomieniem pompowano do nich azot. Chociaż produkcja statku kosmicznego była znacznie bardziej stabilna niż układy optyczne teleskopu, również tutaj wystąpiły problemy organizacyjne. Latem 1985 roku Lockheed Corporation, która pracowała nad aparatem, przekroczyła budżet o 30% i trzy miesiące poza harmonogramem.

Hubble miał pięć instrumentów naukowych na starcie, z których wszystkie zostały później wymienione podczas prac konserwacyjnych na orbicie. Kamery szerokokątne i planetarne prowadziły obserwacje optyczne. Instrument miał 48 filtrów linii widmowych do izolowania określonych pierwiastków. Osiem przetworników CCD podzielono między dwie kamery, po cztery na każdą. Każda matryca miała rozdzielczość 0,64 megapiksela. Kamera szerokokątna miała szerszy kąt widzenia, podczas gdy kamera planetarna miała dłuższą ogniskową i dlatego dawała większe powiększenie.

Spektrograf o wysokiej rozdzielczości stworzony przez Goddard Space Flight Center działał w zakresie ultrafioletu. W ultrafiolecie obserwowano także kamerę do przyciemnionych obiektów opracowaną przez Europejską Agencję Kosmiczną oraz spektrograf do ciemnych obiektów z University of California i Martin Marietta Corporation. Uniwersytet Wisconsin w Madison stworzył szybki fotometr do obserwacji światła widzialnego i promieniowania ultrafioletowego gwiazd i innych obiektów astronomicznych o różnej jasności. Może to zająć do 100 000 pomiarów na sekundę z dokładnością fotometryczną 2% lub lepszą. Wreszcie, czujniki celownicze teleskopu mogłyby zostać wykorzystane jako instrument naukowy, umożliwiły bardzo dokładną astrometrię.

Na Ziemi badaniami Hubble'a kieruje Space Telescope Institute, który został specjalnie utworzony w 1981 roku. Jego powstanie nie odbyło się bez walki: NASA chciała obsługiwać aparat własnymi rękami, ale społeczność naukowa nie zgodziła się.

Orbita Hubble'a została wybrana w taki sposób, aby można było zbliżyć się do teleskopu i go serwisować. Półorbita jest zasłonięta przez Ziemię, słońce i księżyc nie powinny być po drodze, a brazylijska anomalia magnetyczna również zakłóca proces naukowy, podczas lotu nad którym gwałtownie wzrasta poziom promieniowania. Hubble znajduje się na wysokości 569 kilometrów, a jego orbita ma nachylenie 28,5 °. Ze względu na obecność górnych warstw atmosfery położenie teleskopu może zmieniać się w nieprzewidywalny sposób, więc niemożliwe jest dokładne przewidzenie pozycji w dłuższych okresach czasu. Harmonogram prac jest zwykle zatwierdzany dopiero na kilka dni przed rozpoczęciem, ponieważ nie jest jasne, czy do tego czasu będzie można obserwować pożądany obiekt.

Na początku 1986 r. Premiera w październiku zaczęła nabierać kształtu, ale katastrofa Challengera przesunęła harmonogram do przodu. Prom kosmiczny - taki jak ten, który miał wynieść na orbitę unikalny teleskop wart miliardy dolarów - eksplodował na bezchmurnym niebie po 73 sekundach lotu, zabijając siedem osób. Do 1988 r. Cała flota wahadłowców stała bezczynnie, podczas gdy badano incydent. Nawiasem mówiąc, czekanie też było drogie: Hubble znajdował się w czystym pomieszczeniu wypełnionym azotem. Każdy miesiąc był wart około 6 milionów dolarów. Nie zmarnowano czasu, wymieniono zawodną baterię w urządzeniu i wprowadzono kilka innych ulepszeń. W 1986 roku nie było wypełniania oprogramowania dla systemów kontroli naziemnej, a oprogramowanie było ledwie gotowe do uruchomienia w 1990 roku.

24 kwietnia 1990 roku, 25 lat temu, kilkakrotnie przekraczając budżet, teleskop został ostatecznie wyniesiony na orbitę. Ale tutaj właśnie zaczęły się trudności.

STS-31, teleskop opuszczający ładownię wahadłowca „Discovery”

W ciągu kilku tygodni stało się jasne, że układ optyczny ma poważną wadę. Tak, pierwsze zdjęcia były ostrzejsze niż te z teleskopów naziemnych, ale Hubble nie był w stanie osiągnąć deklarowanych właściwości. Źródła punktowe wyglądały jak 1 kręgi po łuku zamiast 0,1 łuku. Jak się okazało, NASA nie na próżno martwiła się kompetencjami „Perkina-Elmera” - lustro miało odchylenie kształtu wzdłuż krawędzi o około 2200 nanometrów. Wada była katastrofalna, gdyż skutkowała silną aberracją sferyczną, czyli światło odbite od krawędzi zwierciadła skupiało się w innym punkcie niż ten, w którym skupiało się światło odbite od środka. Z tego powodu spektroskopia nie ucierpiała zbytnio, ale obserwacja słabych obiektów była trudna, co położyło kres większości programów kosmologicznych.

Pomimo tego, że niektóre obserwacje były możliwe dzięki wyrafinowanym technikom obrazowania na Ziemi, Hubble został uznany za nieudany projekt, a reputacja NASA została poważnie nadszarpnięta. Z teleskopu żartowano, na przykład w filmie Naked Gun 2½: The Smell of Fear, statek kosmiczny jest porównywany do Titanica, nieudanego Edsela i najsłynniejszej katastrofy statku powietrznego, katastrofy Hindenburga.

Na jednym z obrazów znajduje się czarno-biała fotografia teleskopu.

Uważa się, że przyczyną wady był błąd podczas instalacji głównego korektora zera, urządzenia, które pomaga osiągnąć pożądany parametr krzywizny powierzchni. Jedna z soczewek instrumentu została przesunięta o 1,3 milimetra. W trakcie pracy specjaliści Perkin-Elmer przeanalizowali powierzchnię za pomocą dwóch korektorów zera, a następnie do końcowego etapu zastosowano specjalny korektor zera, zaprojektowany dla bardzo ścisłych tolerancji. W rezultacie lustro okazało się bardzo dokładne, ale miało niewłaściwy kształt. Później wykryto błąd - dwa konwencjonalne korektory zera wskazały na obecność aberracji sferycznej, ale firma zdecydowała się zignorować ich pomiary. Perkin-Elmer i NASA zaczęli rozwiązywać problemy. Amerykańska agencja kosmiczna uważała, że \u200b\u200bfirma nie postępowała zgodnie z procesem produkcyjnym i nie zatrudniała najlepszych pracowników w procesie produkcji i kontroli jakości. Jednak było jasne, że część winy leży po stronie NASA.

Dobra wiadomość była taka, że \u200b\u200bteleskop został zaprojektowany do konserwacji - pierwszy w 1993 roku, więc rozpoczęto poszukiwania rozwiązania problemu. Na Ziemi było lustro zapasowe firmy Kodak, ale nie można było go zmienić na orbicie, a wystrzelenie statku kosmicznego na promie byłoby zbyt drogie i czasochłonne. Lustro zostało wykonane dokładnie, ale miało zły kształt, dlatego zaproponowano dodanie nowych elementów optycznych, aby skompensować błąd. Analizując punktowe źródła światła, ustalono, że stała stożkowa zwierciadła wyniosła -1,01390 ± 0,0002 zamiast wymaganej -1,00230. Tę samą liczbę uzyskano przetwarzając dane o błędach korektora zera Perkina-Elmera i analizując testowe interferogramy.

Korekta błędów została dodana do CCD drugiej wersji kamer szerokokątnych i planetarnych, ale nie było to możliwe w przypadku innych instrumentów. Potrzebowali innego zewnętrznego optycznego urządzenia korekcyjnego o nazwie Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR). Z grubsza rzecz biorąc, do teleskopu zostały wykonane okulary. Nie było wystarczająco dużo miejsca na COSTAR, więc trzeba było porzucić szybki fotometr.

W grudniu 1993 roku odbył się pierwszy lot obsługowy. Pierwsza misja była najważniejsza. W sumie wykonano pięć z nich, podczas każdego z nich prom kosmiczny zbliżył się do teleskopu, po czym przy pomocy manipulatora wymieniono narzędzia i zepsute urządzenia. Przez tydzień lub dwa przeprowadzono kilka spacerów kosmicznych, po czym skorygowano orbitę teleskopu - stale opadał pod wpływem górnych warstw atmosfery. Dzięki temu możliwe było unowocześnienie wyposażenia starzejącego się Hubble'a do najnowocześniejszego.

Pierwsza operacja konserwacyjna została przeprowadzona z Inedevory i trwała 10 dni. Szybki fotometr został zastąpiony optyką korekcyjną COSTAR, pierwsza wersja kamer szerokokątnych i planetarnych została zastąpiona drugą. Wymieniono panele słoneczne i ich elektronikę, cztery żyroskopy układu celowania teleskopu, dwa magnetometry, komputery pokładowe i różne układy elektryczne. Lot uznano za udany.

Zdjęcie galaktyki M 100 przed i po instalacji systemów korekcyjnych

Druga operacja konserwacyjna została przeprowadzona w lutym 1997 z wahadłowca Discovery. Z teleskopu pobrano spektrograf o wysokiej rozdzielczości i spektrograf słabych obiektów. Zastąpiły je STIS (spektrograf rejestrujący teleskop kosmiczny) i NICMOS (kamera bliskiej podczerwieni i spektrometr wieloprzedmiotowy). NICMOS został schłodzony ciekłym azotem w celu zmniejszenia hałasu, ale w wyniku nieoczekiwanej rozbudowy części i zwiększonego tempa nagrzewania żywotność spadła z 4,5 roku do 2. Początkowo nośnikiem danych Hubble była taśma, którą zastąpiono półprzewodnikowym. Poprawiono również izolację termiczną urządzenia.

Odbyło się pięć lotów konserwacyjnych, ale są one policzone w kolejności 1, 2, 3A, 3B i 4 i pomimo podobieństwa nazw, 3A i 3B nie zostały przeprowadzone bezpośrednio jeden po drugim, jak można by sobie wyobrazić. Trzeci lot odbył się w grudniu 1999 roku na wahadłowcu „Discovery”, był spowodowany awarią czterech z sześciu żyroskopów teleskopu. Wszystkie sześć żyroskopów, czujniki naprowadzające, komputer pokładowy zostały wymienione - teraz był procesor Intel 80486 o częstotliwości 25 MHz. Wcześniej Hubble używał DF-224 z głównym procesorem o częstotliwości 1,25 MHz i dwoma takimi samymi kopiami zapasowymi, magnetycznym napędem drutu z sześciu banków z 24-bitowymi słowami 8K i czterema bankami mogły pracować jednocześnie.

To zdjęcie podczas trzeciej konserwacji zrobiony Scott Kelly. Obecnie przebywa na ISS w ramach eksperymentu mającego na celu zbadanie biologicznych skutków długoterminowych lotów kosmicznych na organizm ludzki.

Czwarty (lub 3B) lot odbył się na pokładzie Columbia w marcu 2002 roku. Ostatnie oryginalne urządzenie - kamera przyciemnionego obiektu - zostało zastąpione ulepszoną kamerą przeglądową. Przy drugiej wymianie paneli słonecznych nowe były o 30% mocniejsze. NICMOS mógł nadal funkcjonować dzięki eksperymentalnej jednostce chłodzenia kriogenicznego.

Od tego momentu wszystkie narzędzia Hubble'a miały korekcję błędów lustrzanych i potrzeba COSTAR nie była już potrzebna. Ale został usunięty dopiero podczas ostatniego lotu konserwacyjnego, który nastąpił po katastrofie Columbia. Podczas następnego lotu po locie Hubble'a, wahadłowiec zapadł się po powrocie na Ziemię - było to spowodowane naruszeniem warstwy osłony termicznej. Śmierć siedmiu osób przesunęła w nieskończoność pierwotną datę lutego 2005 roku. Faktem jest, że teraz wszystkie loty wahadłowców miały odbywać się na orbicie umożliwiającej dotarcie do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w przypadku nieprzewidzianych problemów. Ale żaden wahadłowiec nie mógł dotrzeć zarówno do orbity Hubble'a, jak i do ISS w jednym locie - brakowało paliwa. Teleskop Jamesa Webba miał wystartować dopiero w 2018 roku, co oznaczało pustą lukę po zakończeniu Hubble'a. Wielu astronomów wpadło na pomysł, że ostatnia konserwacja jest warta ryzyka dla życia ludzkiego.

Pod naciskiem Kongresu w styczniu 2004 roku administracja NASA ogłosiła, że \u200b\u200bdecyzja o anulowaniu zostanie zmieniona. W sierpniu Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda rozpoczęło przygotowywanie propozycji w pełni zdalnie sterowanego lotu, ale plany te zostały później odwołane - uznano je za niewykonalne. W kwietniu 2005 roku nowy administrator NASA, Michael Griffin, przyznał możliwość załogowego lotu na Hubble. W październiku 2006 roku zamiary ostatecznie się potwierdziły, a 11-dniowy lot zaplanowano na wrzesień 2008 roku.

Później lot został przełożony na maj 2009. Atlantyda została naprawiona przez STIS i zaawansowaną kamerę geodezyjną. W Hubble zainstalowano dwie nowe akumulatory niklowo-wodorowe, wymieniono czujniki naprowadzania i inne systemy. Zamiast COSTAR, na teleskopie zainstalowano spektrograf ultrafioletowy, a także dodano system do przyszłego przechwytywania i usuwania teleskopu, przy użyciu załogowego lub w pełni automatycznego startu. Druga wersja aparatu szerokokątnego została zastąpiona trzecią. W wyniku wszystkich wykonanych prac teleskop.

Teleskop umożliwił udoskonalenie stałej Hubble'a, potwierdził hipotezę o izotropii Wszechświata, odkrył satelitę Neptuna i wykonał wiele innych badań naukowych. Ale dla laika Hubble jest przede wszystkim ważny ze względu na ogromną liczbę kolorowych fotografii. Niektóre publikacje techniczne uważają, że te kolory w rzeczywistości nie istnieją, ale nie jest to do końca prawdą. Kolor jest odzwierciedleniem w ludzkim mózgu, a obrazy są barwione poprzez analizę promieniowania o różnych długościach fal. Elektron, przechodząc z drugiego do trzeciego poziomu struktury atomu wodoru, emituje światło o długości fali 656 nanometrów, które nazywamy czerwonym. Nasze oczy dostosowują się do różnej jasności, więc nie zawsze jest możliwe dokładne odzwierciedlenie kolorów. Niektóre teleskopy mogą rejestrować widma promieniowania ultrafioletowego lub podczerwonego niewidoczne dla ludzkiego oka, a ich dane również muszą być w jakiś sposób odzwierciedlone na zdjęciach.

Astronomia wykorzystuje format FITS, czyli elastyczny system transportu obrazu. Wszystkie dane są w nim prezentowane w formie tekstowej, jest to swego rodzaju odpowiednik formatu RAW. Aby przynajmniej coś uzyskać, musisz trochę przetworzyć. Na przykład oczy odbierają światło w skali logarytmicznej, ale plik może przedstawiać je w skali liniowej. Bez regulacji jasności obraz może wydawać się zbyt ciemny.

Przed i po dostosowaniu kontrastu i jasności

Większość dostępnych na rynku aparatów ma grupy pikseli, które przechwytują kolor czerwony, zielony lub niebieski, a połączenie tych punktów daje kolorowe zdjęcie. W podobny sposób czopki ludzkiego oka odbierają kolor. Wadą tego podejścia jest fakt, że każdy typ czujnika odbiera tylko wąski ułamek światła, więc sprzęt astronomiczny rejestruje duże zakresy fal, a do wydobywania kolorów stosuje się filtry. W rezultacie surowe dane w astronomii są często czarno-białe.

Strzał z Hubble'a M 57 przy 658 nm (czerwony), 503 nm (zielony) i 469 nm (niebieski), zaczyna się z hukiem!

Następnie za pomocą filtrów uzyskuje się kolorowe obrazy. Znajomość procesu pozwala na stworzenie obrazu, który najlepiej pasuje do rzeczywistości, chociaż często kolory nie są do końca rzeczywiste, czasami jest to robione celowo. Nazywa się to „efektem National Geographic”. Pod koniec lat siedemdziesiątych sonda Voyager przeleciała obok Jowisza i po raz pierwszy w historii wykonała zdjęcia tej planety. Magazyny takie jak National Geographic poświęciły całe rozkładówki oszałamiającym fotografiom, przetworzonym z różnymi efektami kolorystycznymi, a publikacja nie była do końca zgodna z prawdą.

Najbardziej znanym zdjęciem wykonanym przez teleskop Hubble'a jest „Pillars of Creation” z 1 kwietnia 1995 roku. Zarejestrował narodziny nowych gwiazd w Mgławicy Orzeł oraz światło młodych gwiazd obok obłoków gazu i pyłu. Uchwycone obiekty znajdują się 7 000 lat świetlnych od Ziemi. Struktura po lewej ma około 4 lata świetlne długości. Występy na „filarach” są większe niż nasz Układ Słoneczny. Zielony kolor fotografia odpowiada za wodór, czerwony za pojedynczo zjonizowaną siarkę, a niebieski za podwójnie zjonizowany tlen.

Dlaczego ona i wiele innych zdjęć Hubble'a ustawionych jest w jednej linii z drabiną? Wynika to z konfiguracji drugiej wersji kamer szerokokątnych i planetarnych. Później zostały zmienione i dziś są eksponowane w Narodowym Muzeum Lotnictwa i Kosmosu.

Z okazji 25-lecia teleskopu w 2014 roku wykonano ponowną fotografię i opublikowano ją w styczniu tego roku. Został wyprodukowany z trzecią wersją aparatu szerokokątnego, co pozwala porównać jakość sprzętu.

Oto kilka najbardziej znanych zdjęć teleskopu Hubble'a. Wraz ze wzrostem ich jakości łatwo zauważyć loty konserwacyjne.

Supernowa 1990 1987A

1991, Galaxy M 59

1992, Mgławica Oriona

1993 Mgławica Welon

Galaxy M 100 z 1994 roku

1996, Głębokie pole Hubble'a. Prawie wszystkie 3000 obiektów to galaktyki i uchwycono około 1/28 000 000 sfery niebieskiej.

1997, „sygnatura” czarnej dziury M 84

Teleskopy kosmiczne

Obserwacja planet, gwiazd, mgławic, galaktyk bezpośrednio z kosmosu - astronomowie od dawna marzyli o takiej możliwości. Faktem jest, że ziemska atmosfera, która chroni ludzkość przed wieloma kosmicznymi problemami, jednocześnie przeszkadza w obserwacji odległych ciał niebieskich. Zachmurzenie, niestabilność samej atmosfery zniekształcają powstałe obrazy, a nawet uniemożliwiają obserwacje astronomiczne. Dlatego, gdy tylko wyspecjalizowane satelity zaczęły być wysyłane na orbitę, astronomowie zaczęli nalegać na wystrzelenie instrumentów astronomicznych w kosmos.

Pierworodny „Hubble”.Decydujący przełom w tym kierunku nastąpił w kwietniu 1990 roku, kiedy jeden z promów wystrzelił w kosmos 11-tonowy teleskop Hubble'a. Unikalne urządzenie o długości 13,1 mi średnicy 2,4 m, zwierciadło główne, które kosztowało amerykańskich podatników 1 , 2 miliardy dolarów, została nazwana na cześć słynnego amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a, który jako pierwszy zauważył, że galaktyki rozpraszają się z określonego centrum we wszystkich kierunkach.

Kosmiczny Teleskop Hubble'a i jego migawka przedstawiająca filary stworzenia - narodziny nowych gwiazd w Mgławicy Orzeł

Hubble zaczął mieć kłopoty. Dwa miesiące po wystrzeleniu na orbitę na wysokości 613 km stało się jasne, że główne lustro zostało wykonane ze złomu. Jego krzywizna na krawędziach różniła się od obliczonej o kilka mikronów - pięćdziesiąta część grubości ludzkiego włosa. Niemniej jednak nawet ta niewielka wielkość wystarczyła, aby Hubble był krótkowzroczny, a otrzymany obraz był rozmyty.

Początkowo próbowano korygować niedoskonałości obrazu na Ziemi za pomocą komputerowych programów korekcyjnych, ale to niewiele pomogło. Następnie zdecydowano się przeprowadzić unikalną operację korygowania „krótkowzroczności” bezpośrednio w kosmosie, przepisując specjalne „okulary” do Hubble'a - korekcyjny system optyczny.

I tak wczesnym rankiem 2 grudnia 1993 roku siedmiu astronautów wyruszyło na pokład „promu” „Endeavour”, aby przeprowadzić wyjątkową operację. Wrócili na Ziemię 11 dni później, uniemożliwiając pozornie niemożliwe podczas pięciu spacerów kosmicznych - teleskop „ujrzał światło”. Stało się to oczywiste po otrzymaniu od niego kolejnej partii zdjęć. Ich jakość znacznie wzrosła.

Przez lata swojego lotu obserwatorium kosmiczne wykonało kilkadziesiąt tysięcy obrotów wokół Ziemi, „zwijając” miliardy kilometrów.

Teleskop Hubble'a umożliwił już obserwację ponad 10 tysięcy ciał niebieskich. Dwa i pół biliona bajtów informacji zebranych przez teleskop jest przechowywane na 375 dyskach optycznych. I nadal się gromadzi. Teleskop umożliwił odkrycie istnienia czarnych dziur w kosmosie, ujawnił obecność atmosfery w pobliżu księżyca Jowisza Europa, odkrył nowe satelity Saturna, pozwolił zajrzeć w najdalsze zakątki kosmosu ...

Podczas drugiego „przeglądu technicznego” w lutym 1997 r. Teleskop wymieniono na wysokorozdzielczy spektrograf, spektrograf słabych obiektów, urządzenie wskazujące gwiazdy, magnetofon do rejestracji informacji oraz elektronikę baterii słonecznych.

Plan Hubble'a zakładał „przejście na emeryturę” w 2005 roku. Jednak do dziś działa regularnie. Niemniej jednak przygotowywana jest już dla niego honorowa rezygnacja. Aby zastąpić weterana w 2015 roku, nowy, unikalny teleskop kosmiczny, nazwany na cześć Jamesa Webba, jednego z dyrektorów NASA, przejmie obserwację kosmiczną. To z nim astronauci po raz pierwszy wylądowali na Księżycu.

Jaki jest dla nas nadchodzący dzień?Ponieważ nowy teleskop będzie miał lustro kompozytowe o średnicy 6,6 m i łącznej powierzchni 25 m2. m, uważa się, że „Webb” będzie 6 razy silniejszy niż jego poprzednik. Astronomowie będą mogli obserwować obiekty, które są 10 miliardów razy słabsze niż najsłabsze gwiazdy widoczne gołym okiem. Będą mogli zobaczyć gwiazdy i galaktyki, które były świadkami początków wszechświata, a także określić skład chemiczny atmosfer planet krążących wokół odległych gwiazd.

Ponad 2000 specjalistów z 14 krajów bierze udział w tworzeniu nowego orbitującego obserwatorium na podczerwień. Prace nad projektem rozpoczęły się w 1989 roku, kiedy NASA zaproponowała światowej społeczności naukowej projekt Kosmicznego Teleskopu Nowej Generacji. Średnica zwierciadła głównego miała wynosić co najmniej 8 m, ale w 2001 r. Ambicje musiały zostać zahartowane i zatrzymane na 6,6 m - duże lustro nie pasuje do rakiety Ariane-5, a wahadłowce, jak wiadomo, już przestały latać.

„James Webb” poleci w kosmos pod osłoną „gwiezdnego parasola”. Jego tarcza w kształcie gigantycznego kwiatu osłoni teleskop przed promieniowaniem gwiazdowym, które przeszkadza w widzeniu odległych galaktyk. Ogromny parasol o powierzchni 150 mkw. m będzie składać się z pięciu warstw folii poliamidowej, z których każda nie jest grubsza niż ludzki włos. Folia ta przez sześć lat była testowana pod kątem wytrzymałości, sprawdzając, czy może wytrzymać bombardowanie mikrometeorytem. Trzy wewnętrzne warstwy zostaną pokryte ultracienką warstwą aluminium, a dwie zewnętrzne - stopem krzemu. Filtr przeciwsłoneczny będzie działał jak lustro, odbijając promieniowanie ze Słońca i innych luminarzy z powrotem w kosmos.

Jak wiadomo w kosmosie jest tak zimno, że w ciągu sześciu miesięcy teleskop ostygnie do temperatur poniżej –225 ° C. Ale i tak jest zbyt wysoka dla MIRI - urządzenia do obserwacji w średniej podczerwieni (Mid-Infrared Instrument), składającego się z kamery, koronografu i spektrometru. MIRI będzie musiało być dodatkowo chłodzone za pomocą urządzeń chłodniczych na bazie helu do –266 ° C - zaledwie 7 ° C powyżej zera bezwzględnego.

Ponadto astronomowie próbowali znaleźć punkt w kosmosie, w którym teleskop może znajdować się przez lata, obracając się jednocześnie „tyłem” do Ziemi, Księżyca i Słońca, osłonięty od ich promieniowania ekranem. Za rok, który zajmie jeden obrót wokół Słońca, teleskop będzie w stanie zbadać całą przestrzeń niebieską.

Wadą tego punktu libracji L2 Lagrange'a jest jego oddalenie od naszej planety. Jeśli więc teleskop nagle odkryje jakąś usterkę, jak miało to miejsce w przypadku Hubble'a, to w najbliższych latach nie da się jej naprawić - ekipa naprawcza nie ma teraz czym latać; statki nowej generacji pojawią się za pięć lat, a nie wcześniej.

To sprawia, że \u200b\u200bnaukowcy, projektanci i testerzy, którzy teraz podnoszą standard Webba, są niezwykle ostrożni. W końcu teleskop Webba będzie działał w odległości 2500 razy większej niż ta, w której pracował Hubble, i prawie czterokrotnie większej od odległości Księżyca od Ziemi.

Zmontowane zwierciadło główne o średnicy 6,6 m nie zmieści się na żadnym z istniejących statków kosmicznych. Dlatego składa się z mniejszych części, dzięki czemu można go łatwo złożyć. W rezultacie teleskop składa się z 18 mniejszych sześciokątnych zwierciadeł o boku 1,32 m. Lustra wykonane są z lekkiego i wytrzymałego metalu berylowego. Każde z 18 luster plus trzy lusterka zapasowe waży około 20 kg. Jak to się mówi, poczuj różnicę między nimi a toną, jaką waży 2,4-metrowe lustro Hubble'a.

Lustra są szlifowane i polerowane z dokładnością do 20 nanometrów. Światło gwiazd będzie odbijane przez zwierciadło główne na drugie, zamontowane nad nim, które w razie potrzeby może być automatycznie regulowane. Przez otwór pośrodku zwierciadła głównego światło odbija się ponownie - tym razem na urządzeniach.

Na Ziemi nowo wypolerowane lustra są umieszczane w gigantycznej zamrażarce NASA, w której powstają warunki kosmiczne - dotkliwe zimno i próżnia. Obniżając temperaturę do –250 ° C, technik musi upewnić się, że lusterka mają oczekiwany kształt. Jeśli nie, zostaną ponownie przeszlifowane, próbując osiągnąć ideał.

Gotowe lustra są następnie złocone, ponieważ to złoto najlepiej odbija termiczne promienie podczerwone. Następnie lustra zostaną ponownie zamrożone, przejdą ostateczne testy. Następnie teleskop zostanie ostatecznie zmontowany i sprawdzony nie tylko pod kątem dokładności działania wszystkich jednostek, ale także pod kątem odporności na wibracje i przeciążenia, które są nieuniknione podczas wystrzeliwania rakiety w kosmos.

Ponieważ złoto pochłania promieniowanie z niebieskiej części widma światła widzialnego, Teleskop Webba nie będzie w stanie fotografować ciał niebieskich tak, jak są one postrzegane gołym okiem. Ale superczułe czujniki MIRI, NIRCam, NIRSpec i FGS-TFI mogą wykrywać światło podczerwone o długościach fal od 0,6 do 28 mikronów, co pozwoli na fotografowanie pierwszych gwiazd i galaktyk powstałych w wyniku Wielkiego Wybuchu.

Naukowcy sugerują, że pierwsze gwiazdy powstały kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, a następnie te giganty, z promieniowaniem miliony razy silniejszym od Słońca, eksplodowały jako supernowe. Aby sprawdzić, czy tak jest naprawdę, wystarczy spojrzeć na same obrzeża wszechświata.

Jednak nowy teleskop kosmiczny jest przeznaczony nie tylko do obserwacji najbardziej odległych, a tym samym starożytnych obiektów Wszechświata. Naukowców interesują również zapylone obszary galaktyki, w których wciąż rodzą się nowe gwiazdy. Promieniowanie podczerwone może przenikać przez pył, a dzięki "Jamesowi Webbowi" astronomowie będą mogli zrozumieć powstawanie gwiazd i towarzyszących im planet.

Naukowcy mają nadzieję, że nie tylko uchwycą same planety krążące wokół gwiazd oddalonych od nas o nieskończone lata świetlne, ale także przeanalizują światło ziemskich egzoplanet w celu określenia składu ich atmosfery. Na przykład para wodna i CO2 wysyłają określone sygnały, dzięki którym będzie można ustalić, czy na odległych od nas planetach istnieje życie.

Radioastron przygotowuje się do pracy.Ten teleskop kosmiczny miał trudny los. Prace nad nim rozpoczęły się ponad dziesięć lat temu, ale nadal nie można było go ukończyć - albo nie było pieniędzy, wtedy pokonanie pewnych trudności technicznych wymagało więcej czasu niż początkowo sądzono, potem nastąpiła kolejna przerwa w kosmicznych startach ...

Ale wreszcie w lipcu 2011 roku satelita Spektr-R o ładowności około 2600 kg, z czego 1500 kg spadł na rozszerzającą się antenę paraboliczną, a reszta na kompleks elektroniczny zawierający odbiorniki promieniowania kosmicznego, wzmacniacze, jednostki sterujące, przetworniki , system transmisji danych naukowych itp.

Najpierw rakieta nośna Zenit-2SB, a następnie górny stopień Fregat-2SB, wystrzeliły satelitę na wydłużoną orbitę wokół Ziemi na wysokość około 340 tysięcy km.

Wydawać by się mogło, że twórcy sprzętu z organizacji non-profit nazwanej imieniem Ławoczkina wraz z głównym projektantem Władimirem Babyshkinem mogli swobodnie oddychać. Tak, tak nie było! ..

„Rakieta działała bez żadnych komentarzy” - powiedział Vladimir Babyshkin na konferencji prasowej. - Wtedy były dwa starty do etapu wyższego. Orbita pojazdu jest nieco nietypowa z punktu widzenia startu, ponieważ istnieje wiele ograniczeń, które musieliśmy spełnić ”...

W rezultacie obie aktywacje górnego etapu miały miejsce poza strefą widoczności stacji naziemnych z terytorium Rosji, co dodało niepokojów drużynie naziemnej. Wreszcie telemetria wykazała, że \u200b\u200bzarówno pierwsze, jak i drugie włączenie poszło dobrze, wszystkie systemy działały dobrze. Panele słoneczne były otwierane, a następnie układ sterowania utrzymywał urządzenie w zadanej pozycji.

Początkowo operację rozłożenia anteny, która składa się z 27 płatków, które zostały złożone podczas transportu, zaplanowano na 22 lipca. Proces otwierania płatków trwa około 30 minut. Proces nie rozpoczął się jednak od razu, a montaż anteny parabolicznej radioteleskopu zakończono dopiero 23 lipca. Jesienią „parasol” o średnicy 10 m został całkowicie otwarty. „Pozwoli to na uzyskanie obrazów, współrzędnych i przemieszczeń kątowych różnych obiektów we Wszechświecie z niezwykle dużą rozdzielczością” - podsumowali wyniki pierwszego etapu eksperymentu eksperci.

Po otwarciu lustra anteny odbiorczej radioteleskop kosmiczny potrzebuje około trzech miesięcy, aby zsynchronizować się z naziemnymi radioteleskopami. Faktem jest, że nie powinien działać sam, ale „w połączeniu” z instrumentami naziemnymi. Planuje się, że dwustumetrowe radioteleskopy w Green Bank w Zachodniej Wirginii w USA i w Effelsbergu w Niemczech, a także w słynnym obserwatorium radiowym Arecibo w Puerto Rico zostaną użyte jako synchroniczne teleskopy radiowe na Ziemi.

Celując jednocześnie w ten sam gwiezdny obiekt, będą działać w trybie interferometru. To znaczy, mówiąc prościej, za pomocą komputerowych metod przetwarzania informacji uzyskane dane zostaną zebrane, a wynikowy obraz będzie odpowiadał temu, który można uzyskać z radioteleskopu, którego średnica anteny byłaby o 340 tysięcy km większa niż średnica Ziemi.

Interferometr naziemny z taką podstawą zapewni warunki do otrzymywania obrazów, współrzędnych i przemieszczeń kątowych różnych obiektów we Wszechświecie z niezwykle wysoką rozdzielczością - od 0,5 milisekundy kątowej do kilku mikrosekund. „Teleskop będzie miał wyjątkowo wysoką rozdzielczość kątową, która pozwoli uzyskać nieosiągalne wcześniej w szczegółach obrazy badanych obiektów kosmicznych” - podkreślił Nikołaj Kardaszew, pracownik naukowy Rosyjskiej Akademii Nauk, dyrektor Akademickiego Centrum Kosmicznego Lebedev Physical Institute, głównej organizacji zajmującej się satelitarnym sprzętem naukowym Radioastron.

Dla porównania rozdzielczość, którą można osiągnąć za pomocą Radioastronu, będzie co najmniej 250 razy większa niż ta, którą można osiągnąć przy pomocy naziemnej sieci radioteleskopów i ponad 1000 razy większa niż w przypadku Teleskopu Kosmicznego Hubble'a działającego w optycznym zasięg.

Wszystko to pozwoli nam zbadać sąsiedztwo supermasywnych czarnych dziur w aktywnych galaktykach, aby w dynamice uwzględnić strukturę regionów, w których powstają gwiazdy w naszej galaktyce Drogi Mlecznej; badać gwiazdy neutronowe i czarne dziury w naszej Galaktyce; badanie struktury i dystrybucji plazmy międzygwiazdowej i międzyplanetarnej; zbudować dokładny model pola grawitacyjnego Ziemi, a także przeprowadzić wiele innych obserwacji i działań następczych.

Z książki Entertaining Anatomy of Robots autor Matskevich Vadim Viktorovich

Roboty kosmiczne W 1822 roku wielki angielski poeta J. Byron napisał w swoim wierszu „Don Juan”: „Wkrótce my, władcy przyrody, wyślemy nasze maszyny na Księżyc”… Wspaniała przepowiednia J. Byrona spełniła się w drugiej połowie XX wieku. Jesteśmy naocznymi świadkami zjawiska bezprecedensowego

Z książki Manned Flights to the Moon autor Shuneiko Ivan Ivanovich

Amerykańskie programy kosmiczne Bezzałogowe pojazdy kosmiczne do eksploracji kosmosu i wykorzystania technologii kosmicznej do celów praktycznych. koncentruje się na badaniu wewnętrznych planet Merkurego i Wenus, a także planety

Z książki Battle for the Stars 2. Kosmiczna konfrontacja (część I) autor Pervushin Anton Ivanovich

Z książki Battle for the Stars-2. Kosmiczna Konfrontacja (część II) autor Pervushin Anton Ivanovich

4.2. Testy w lotach kosmicznych załogowego statku kosmicznego Apollo-7, 8, 9, 10 Apollo-7 11 października 1968 r. O 15 h 02 min 45 s czasu GMT satelita został wyniesiony na orbitę przez rakietę Saturn IB jednostki głównej statku kosmicznego Apollo o masie 18 777 kg z załogą Waltera Schirry, Doyne Eisele i Waltera

Z książki Industrial Space Exploration autor Ciołkowski Konstantin Eduardowicz

Skrzydlate statki kosmiczne M-2 i HL-10 Niesławny finał programu Dina-Sor nie stłumił entuzjazmu tych amerykańskich konstruktorów, którzy przyszłość astronautyki związali z rozwojem lotnictwa. Od wczesnych lat sześćdziesiątych XX wieku tak było w każdej szanującej się zachodniej firmie lotniczej

Z książki Ritz's Ballistic Theory and the Picture of the Universe autor Semikov Sergey Alexandrovich

Skrzydlate systemy kosmiczne „Saturn” We wczesnych latach 60-tych za najbardziej obiecującą rakietę nośną w Stanach Zjednoczonych uważano rakietę „Saturn”, która została opracowana i ulepszona przez Centrum Lotów Kosmicznych im. J. Marshalla w Huntsville (Alabama), kierowane przez

Z książki Takeoff 2011 04 autor Autor nieznany

Pojazdy lotnicze Myasishcheva Sergei Korolev poprosił nie tylko Tsybina, ale także Vladimira Myasishcheva o ocenę perspektyw stworzenia pojazdu lotniczego zdolnego do wykonywania lotów szybowcowych. Od 1958 roku OKB-23 rozpoczął prace nad

Z książki Habitable Space Stations autor Bubnov Igor Nikolaevich

„Kosmiczne” muszle Geralda Bulle'a Jak wiesz, wszystko, co nowe, jest dobrze zapomniane. Na przykładzie materiału z poprzedniego rozdziału byliśmy przekonani, że rozwój technologii w dużej mierze opiera się na tym dobrze znanym założeniu. Raz po raz myślano o projektowaniu kolejnych

Z książki New Space Technologies autor Frolov Alexander Vladimirovich

Podróże kosmiczne * Niech żaden miłośnik sztuki nie narzeka na mnie. Nie zobaczysz tego tutaj. Celem tej pracy jest zainteresowanie obrazami przyszłej kosmicznej egzystencji ludzkości, aby zachęcić czytelnika do osiągnięcia tego i odpowiedniego działania.

Z książki This Amazing Pillow autor Gilzin Karl Alexandrovich

§ 2.16 Wirujące gwiazdy i kosmiczne łuki Konieczne jest podążanie za mądrością natury, która niejako najbardziej boi się zrobić coś zbędnego lub bezużytecznego, ale często wzbogaca jedną rzecz wieloma działaniami. Mikołaj Kopernik, „O rotacji sfer niebieskich” Jesteśmy na górze

Z książki autora

§ 2.21 Galaktyki radiowe i inne anomalie kosmiczne Tak więc jedno z najjaśniejszych objawień Wszechświata otwiera się przed nami, że wszystkie te „potwory”: radiogalaktyki, kwazary i inne anomalne obiekty promieniowania są niczym innym jak zwykłymi galaktykami, optycznymi

Z książki autora

§ 5.11 Promienie kosmiczne - droga do gwiazd ... Planeta jest kolebką rozumu, ale nie można w niej żyć wiecznie. ... Ludzkość nie pozostanie na zawsze na Ziemi, ale w pogoni za światłem i przestrzenią początkowo nieśmiało przenika poza atmosferę, a potem podbija wszystko wokół Słońca.

Z książki autora

Z książki autora

DO CZEGO SĄ ORBITALNE STACJE KOSMICZNE? Zamieszkane stacje kosmiczne, takie jak sztuczne satelity Ziemie będą poruszać się po orbitach poza atmosferą ziemską. W związku z tym można rozwiązać wszystkie problemy naukowe i techniczne, które zostaną rozwiązane przez stacje orbitalne w pobliżu Ziemi

Z książki autora

Alexander Vladimirovich Frolov Nowe technologie kosmiczne Jest tylko jedno prawdziwe prawo - to, które pomaga stać się wolnym. Richard Bach „Jonathan Livingston Seagull”

Pierwszy teleskop został zbudowany w 1609 roku przez włoskiego astronoma Galileo Galilei. Naukowiec, opierając się na plotkach o wynalezieniu teleskopu przez Holendrów, odszyfrował jego urządzenie i wykonał próbkę, która została po raz pierwszy wykorzystana do obserwacji kosmicznych. Pierwszy teleskop Galileusza miał skromne wymiary (długość tubusu 1245 mm, średnica obiektywu 53 mm, okular 25 dioptrii), niedoskonałą konstrukcję optyczną i 30-krotne powiększenie, ale umożliwił dokonanie całej serii niezwykłych odkryć: wykrycie czterech księżyców planety Jowisz, faz Wenus, plam na Słońce, góry na powierzchni Księżyca, obecność wyrostków na dysku Saturna w dwóch przeciwległych punktach.

Minęło ponad czterysta lat - na Ziemi, a nawet w kosmosie, nowoczesne teleskopy pomagają Ziemianom patrzeć w odległe kosmiczne światy. Im większa średnica zwierciadła teleskopu, tym mocniejszy układ optyczny.

Teleskop z wieloma zwierciadłami

Znajduje się na Mount Hopkins, 2606 metrów nad poziomem morza, w stanie Arizona w Stanach Zjednoczonych. Średnica zwierciadła tego teleskopu wynosi 6,5 metra... Ten teleskop został zbudowany w 1979 roku. W 2000 roku został ulepszony. Nazywa się to multilustrem, ponieważ składa się z 6 precyzyjnie dopasowanych segmentów, które tworzą jedno duże lustro.

Teleskopy Magellana

Dwa teleskopy, Magellan-1 i Magellan-2, znajdują się w obserwatorium Las Campanas w Chile, w górach, na wysokości 2400 m, średnica ich zwierciadeł wynosi 6,5 m każde... Teleskopy zaczęły działać w 2002 roku.

23 marca 2012 roku rozpoczęto budowę kolejnego, potężniejszego teleskopu Magellana - Gigantycznego Teleskopu Magellana, który powinien zostać oddany do użytku w 2016 roku. W międzyczasie eksplozja zniszczyła szczyt jednej z gór, aby oczyścić miejsce pod budowę. Gigantyczny teleskop będzie składał się z siedmiu luster 8,4 metra każde, co jest odpowiednikiem jednego lustra o średnicy 24 metrów, dla którego zostało już nazwane „Semiglaz”.

Rozdzielone bliźnięta teleskopy Gemini

Dwa teleskopy dla braci, każdy zlokalizowany w innej części świata. Jeden - „Gemini North” znajduje się na szczycie wygasłego wulkanu Mauna Kea na Hawajach, na wysokości 4200 m. Drugi, „Gemini South”, znajduje się na górze Serra Pachon (Chile) na wysokości 2700 m npm.

Oba teleskopy są identyczne, średnica ich luster wynosi 8,1 metra, zostały zbudowane w 2000 roku i należą do Gemini Observatory. Teleskopy znajdują się na różnych półkulach Ziemi, dzięki czemu można obserwować całe gwiaździste niebo. Systemy sterowania teleskopami są przystosowane do pracy przez Internet, dzięki czemu astronomowie nie muszą podróżować na różne półkule Ziemi. Każde z luster tych teleskopów składa się z 42 sześciokątnych części, które zostały przylutowane i wypolerowane. Te teleskopy są zbudowane przy użyciu najnowocześniejszej technologii, dzięki czemu Obserwatorium Gemini jest obecnie jednym z najbardziej zaawansowanych laboratoriów astronomicznych.

North Gemini na Hawajach

Teleskop „Subaru”

Ten teleskop należy do Japońskiego Narodowego Obserwatorium Astronomicznego. A znajduje się na Hawajach, na wysokości 4139 m, obok jednego z teleskopów Gemini. Średnica jego lustra wynosi 8,2 metra... "Subaru" wyposażone jest w największe na świecie "cienkie" lusterko: jego grubość wynosi 20 cm, jego waga to 22,8 t. Pozwala to na zastosowanie systemu napędów, z których każdy przekazuje swoją siłę na lusterko, nadając mu idealną powierzchnię w dowolnej pozycji, co pozwala na osiągnięcie najlepszej jakości obrazu.

Przy pomocy tego bystrego teleskopu odkryto najodleglejszą znaną dotychczas galaktykę, znajdującą się w odległości 12,9 miliarda sv. lat, 8 nowych satelitów Saturna, sfotografowane chmury protoplanetarne.

Nawiasem mówiąc, „Subaru” po japońsku oznacza „Plejady” - nazwę tej pięknej gromady gwiazd.

Japoński teleskop „Subaru” na Hawajach

Teleskop Hobby-Eberly (NIE)

Znajduje się w USA na Mount Folks, na wysokości 2072 m n.p.m. i należy do Obserwatorium McDonald. Średnica jego lustra wynosi około 10 m... Pomimo imponujących rozmiarów, Hobby-Eberly kosztowało twórców zaledwie 13,5 miliona dolarów. Oszczędność budżetu udało się zaoszczędzić dzięki pewnym cechom konstrukcyjnym: zwierciadło tego teleskopu nie jest paraboliczne, ale kuliste, a nie solidne - składa się z 91 segmentów. Ponadto lustro jest ustawione pod stałym kątem do horyzontu (55 °) i może obracać się tylko o 360 ° wokół własnej osi. Wszystko to znacznie obniża koszty budowy. Teleskop ten specjalizuje się w spektrografii i jest z powodzeniem wykorzystywany do poszukiwania egzoplanet i pomiaru prędkości rotacji obiektów kosmicznych.

Duży teleskop południowoafrykański (SÓL)

Należy do Południowoafrykańskiego Obserwatorium Astronomicznego i znajduje się w Afryce Południowej, na płaskowyżu Karoo, na wysokości 1783 m n.p.m. Wymiary jego lustra to 11x9,8 m... Jest największym na południowej półkuli naszej planety. Wyprodukowano w Rosji w "Lytkarinsky Optical Glass Plant". Teleskop ten stał się analogiem teleskopu Hobby-Eberley w Stanach Zjednoczonych. Ale został zmodernizowany - skorygowano aberrację sferyczną zwierciadła i zwiększono pole widzenia, dzięki czemu oprócz pracy w trybie spektrografu teleskop ten jest w stanie uzyskać doskonałe zdjęcia obiektów niebieskich o wysokiej rozdzielczości.

Największy teleskop na świecie ()

Stoi na szczycie wygasłego wulkanu Muchachos na jednej z Wysp Kanaryjskich, na wysokości 2396 m. Średnica lusterka głównego - 10,4 m... W tworzeniu tego teleskopu brały udział Hiszpania, Meksyk i USA. Nawiasem mówiąc, ten międzynarodowy projekt kosztował 176 milionów dolarów, z czego 51% pokryła Hiszpania.

Lustro Wielkiego Teleskopu Kanaryjskiego, składające się z 36 sześciokątnych części, jest obecnie największym na świecie. Chociaż jest to największy teleskop na świecie pod względem wielkości zwierciadła, nie można go nazwać najpotężniejszym pod względem wydajności optycznej, ponieważ są na świecie systemy, które przewyższają go czujnością.

Znajduje się na górze Graham, na wysokości 3,3 km, w stanie Arizona (USA). Ten teleskop należy do Międzynarodowego Obserwatorium Mount Graham i został zbudowany za pieniądze ze Stanów Zjednoczonych, Włoch i Niemiec. Konstrukcja to układ dwóch luster o średnicy 8,4 metra, co odpowiada światłoczułości jednemu lusterku o średnicy 11,8 metra. Centra obu zwierciadeł znajdują się w odległości 14,4 metra, co daje teleskopowi rozdzielczość równą 22-metrowej, czyli prawie 10-krotnie większej niż słynnego Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Oba zwierciadła dużego teleskopu lornetkowego są częścią jednego instrumentu optycznego i razem tworzą jedną ogromną lornetkę - obecnie najpotężniejszy instrument optyczny na świecie.

Keck I i Keck II to kolejna para bliźniaczych teleskopów. Znajduje się obok teleskopu Subaru na szczycie hawajskiego wulkanu Mauna Kea (wysokość 4139 m). Średnica zwierciadła głównego każdego z Keksów wynosi 10 metrów - każdy z nich z osobna jest drugim co do wielkości teleskopem na świecie po Wielkich Kanarach. Ale ten system teleskopów przewyższa kanaryjski pod względem „czujności”. Lustra paraboliczne tych teleskopów składają się z 36 segmentów, z których każdy jest wyposażony w specjalny, sterowany komputerowo system nośny.

Bardzo Duży Teleskop znajduje się na pustyni Atakama w chilijskich Andach, na górze Paranal, 2635 m n.p.m. I należy do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), które obejmuje 9 krajów europejskich.

System czterech teleskopów o długości 8,2 metra każdy i czterech teleskopów pomocniczych o długości 1,8 metra odpowiada aperturze jednemu urządzeniu o średnicy zwierciadła 16,4 metra.

Każdy z czterech teleskopów może działać osobno, robiąc zdjęcia, które pokazują gwiazdy do 30mag. Wszystkie teleskopy rzadko działają od razu, jest to zbyt drogie. Najczęściej każdy z dużych teleskopów jest sparowany z jego 1,8-metrowym towarzyszem. Każdy z teleskopów pomocniczych może poruszać się po szynach względem swojego „starszego brata”, zajmując najkorzystniejszą pozycję do obserwacji tego obiektu. Bardzo Duży Teleskop to najbardziej zaawansowany system astronomiczny na świecie. Dokonano na nim wielu astronomicznych odkryć, na przykład uzyskano pierwsze na świecie bezpośrednie zdjęcie egzoplanety.

Przestrzeń teleskop Hubble'a

Kosmiczny Teleskop Hubble'a to wspólny projekt NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej, automatyczne obserwatorium na orbicie okołoziemskiej, nazwane na cześć amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a. Średnica jego lustra to zaledwie 2,4 m, który jest mniejszy niż największe teleskopy na Ziemi. Ale ze względu na brak wpływu atmosfery, rozdzielczość teleskopu jest od 7 do 10 razy większa niż podobnego teleskopu na Ziemi... Wiele odkryć naukowych należy do Hubble'a: zderzenie Jowisza z kometą, obraz płaskorzeźby Plutona, zorze polarne na Jowiszu i Saturnie ...

Teleskop Hubble'a na orbicie okołoziemskiej

Optyczne układy teleskopowe są wykorzystywane w astronomii (do obserwacji ciał niebieskich), w optyce do różnych celów pomocniczych, na przykład do zmiany rozbieżności promieniowania laserowego. Teleskop może być również używany jako teleskop do rozwiązywania problemów związanych z obserwacją odległych obiektów. Pierwsze rysunki najprostszego teleskopu soczewkowego znaleziono w notatkach Leonarda Da Vinci. Zbudował teleskop w Lippersgey. Również stworzenie teleskopu przypisuje się jego współczesnemu Zachary Jansenowi.

Historia

Za rok wynalezienia teleskopu, a raczej teleskopu, uważa się rok 1607, kiedy to holenderski mistrz spektakli John Lippersgey zademonstrował swój wynalazek w Hadze. Niemniej jednak odmówiono mu patentu ze względu na fakt, że inni mistrzowie, jak Zachary Jansen z Middelburga i Jacob Metius z Alkmaar, posiadali już kopie teleskopów, a ten ostatni, wkrótce po Lippersgey, złożył wniosek do Stanów Generalnych (parlamentu holenderskiego) o patent. Późniejsze badania wykazały, że teleskopy były znane prawdopodobnie już wcześniej, bo już w 1605 roku. W „Supplements to Vitellia” opublikowanym w 1604 roku Kepler rozważał ścieżkę promieni w układzie optycznym składającym się z soczewek dwuwypukłych i dwuwklęsłych. Pierwsze rysunki najprostszego teleskopu soczewkowego (zarówno jedno-, jak i dwuobiektywowego) odkryto w zapisach Leonarda da Vinci z 1509 roku. Zachował się jego wpis: „Zrób okulary, żeby patrzeć na księżyc w pełni” („Kod atlantycki”).

Galileo Galilei był pierwszym, który skierował teleskop w niebo, zmieniając go w teleskop i uzyskał nowe dane naukowe. W 1609 roku stworzył swój pierwszy teleskop z 3-krotnym powiększeniem. W tym samym roku zbudował teleskop o ośmiokrotnym powiększeniu i długości około pół metra. Później stworzył teleskop, który dawał 32-krotne powiększenie: długość teleskopu wynosiła około metra, a średnica obiektywu 4,5 cm, był to instrument bardzo niedoskonały, ze wszystkimi możliwymi aberracjami. Niemniej jednak z jego pomocą Galileo dokonał wielu odkryć.

Nazwę „teleskop” zaproponował w 1611 r. Grecki matematyk Ioannis Demisianos (Giovanni Demisiani-Giovanni Demisiani) dla jednego z instrumentów Galileusza, pokazanego na podmiejskim sympozjum Accademia dei Linchei. Sam Galileusz użył określenia lat dla swoich teleskopów. Perspicillum.

Teleskop Galileusza, Muzeum Galileusza (Florencja)

W XX wieku opracowano także teleskopy, które działały w szerokim zakresie długości fal, od radia po promienie gamma. Pierwszy specjalnie zaprojektowany radioteleskop wszedł do służby w 1937 roku. Od tego czasu opracowano szeroki wachlarz wyrafinowanych instrumentów astronomicznych.

Teleskopy optyczne

Teleskop to tuba (solidna, szkieletowa) osadzona na uchwycie wyposażonym w osie do celowania i śledzenia obiektu obserwacji. Teleskop wizualny ma soczewkę i okular. Tylna płaszczyzna ogniskowa obiektywu jest wyrównana z przednią płaszczyzną ogniskowej okularu. Zamiast okularu w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu można umieścić film fotograficzny lub matrycowy detektor promieniowania. W tym przypadku obiektyw teleskopu z punktu widzenia optyki jest obiektywem fotograficznym, a sam teleskop zamienia się w astrograf. Ogniskowanie teleskopu odbywa się za pomocą focusera (urządzenia do ogniskowania).

Ze względu na konstrukcję optyczną większość teleskopów dzieli się na:

• Obiektyw ( refraktory lub dioptrii) - soczewka lub system soczewek jest używany jako soczewka.
• Lustrzane ( reflektory lub kataptryczne) - jako soczewka służy lustro wklęsłe.
• Teleskopy zwierciadlane (katadioptryczne) - zwykle jako obiektyw służy sferyczne zwierciadło główne, a soczewki kompensują jego aberracje.

Może to być pojedyncza soczewka (system Helmuta), system soczewek (Volosov-Galperna-Pechatnikova, Baker-Nana), achromatyczny menisk Maksutowa (systemy o tej samej nazwie) lub planoidalna płytka asferyczna (systemy Schmidt, Wright). Czasami zwierciadło główne ma kształt elipsoidy (niektóre teleskopy meniskowe), spłaszczonej sferoidy (kamera Wrighta) lub po prostu lekko wyprofilowaną nieregularną powierzchnię. Skutkuje to resztkowymi aberracjami systemu.

Ponadto zawodowi astronomowie używają specjalnych teleskopów słonecznych do obserwacji Słońca, które różnią się strukturalnie od tradycyjnych teleskopów gwiazdowych.

Teleskopy radiowe

Teleskopy radiowe typu Very Large Array w Nowym Meksyku, USA

Do badania obiektów kosmicznych w zasięgu radiowym używane są radioteleskopy. Głównymi elementami radioteleskopów są antena odbiorcza i radiometr - czuły odbiornik radiowy z możliwością dostrajania częstotliwości oraz sprzęt odbiorczy. Ponieważ zasięg radiowy jest znacznie szerszy niż zasięg optyczny, do rejestracji emisji radiowej stosuje się różne konstrukcje radioteleskopów, w zależności od zasięgu. W obszarze długofalowym (w metrach; dziesiątki i setki megaherców) teleskopy zbudowane z duża liczba (dziesiątki, setki, a nawet tysiące) odbiorników elementarnych, zwykle dipoli. W przypadku krótszych fal (zakres decymetrowy i centymetrowy; dziesiątki gigaherców) stosuje się anteny paraboliczne pół- lub pełnoobrotowe. Ponadto, aby zwiększyć rozdzielczość teleskopów, łączy się je w interferometry. Kiedy kilka pojedynczych teleskopów zlokalizowanych w różnych częściach globu jest połączonych w jedną sieć, mówi się o bardzo długiej podstawowej interferometrii radiowej (VLBI). Przykładem takiej sieci jest amerykański system VLBA (Very Long Baseline Array). W latach 1997-2003 japoński orbitujący radioteleskop HALCA (eng. Wysoce zaawansowane laboratorium komunikacji i astronomii), zawarte w sieci teleskopów VLBA, co znacznie poprawiło rozdzielczość całej sieci. Planuje się również, że rosyjski radioteleskop na orbicie Radioastron będzie jednym z elementów gigantycznego interferometru.

Teleskopy kosmiczne

Atmosfera ziemska dobrze przenosi promieniowanie w zakresie optycznym (0,3-0,6 mikrona), bliskiej podczerwieni (0,6-2 mikrona) i radiowym (1 mm - 30). Jednak wraz ze spadkiem długości fali przezroczystość atmosfery jest znacznie zmniejszona, w wyniku czego obserwacje w zakresie ultrafioletu, promieniowania rentgenowskiego i gamma stają się możliwe tylko z kosmosu. Wyjątkiem jest rejestracja ultra-wysokoenergetycznego promieniowania gamma, dla której odpowiednie są metody astrofizyki promieni kosmicznych: wysokoenergetyczne fotony gamma w atmosferze generują elektrony wtórne, które są rejestrowane przez naziemne instalacje z wykorzystaniem jarzenia Czerenkowa. Przykładem takiego systemu jest teleskop CACTUS.

W zakresie podczerwieni absorpcja w atmosferze jest również silna, jednak w obszarze 2-8 mikronów istnieje szereg okienek przezroczystości (jak w zakresie milimetrowym), w których można prowadzić obserwacje. Ponadto, ponieważ większość linii absorpcyjnych w zakresie podczerwieni należy do cząsteczek wody, obserwacje w podczerwieni można prowadzić w suchych regionach Ziemi (oczywiście na tych długościach fal, w których z powodu braku wody tworzą się okna przezroczystości). Przykładem takiego umieszczenia teleskopu jest South Pole Telescope (eng. Teleskop na biegunie południowym), zainstalowany na geograficznym biegunie południowym, działający w zakresie submilimetrowym.

Atmosfera w zakresie optycznym jest przezroczysta, jednak dzięki rozpraszaniu Rayleigha przepuszcza światło o różnych częstotliwościach na różne sposoby, co prowadzi do zniekształcenia widma luminarzy (przesunięcie widma w kierunku czerwieni). Ponadto atmosfera jest zawsze niejednorodna, stale w niej występują prądy (wiatry), co prowadzi do zniekształcenia obrazu. Dlatego rozdzielczość teleskopów naziemnych jest ograniczona do około 1 sekundy łukowej, niezależnie od apertury teleskopu. Problem ten można częściowo rozwiązać, stosując optykę adaptacyjną, która znacznie ogranicza wpływ atmosfery na jakość obrazu oraz podnosząc teleskop na dużą wysokość, gdzie atmosfera jest bardziej rozrzedzona - w góry lub w powietrze na samolotach lub balonach stratosferycznych. Ale największe rezultaty osiąga się, usuwając teleskopy w kosmos. Poza atmosferą zniekształcenia są całkowicie nieobecne, więc maksymalna teoretyczna rozdzielczość teleskopu jest określona tylko przez granicę dyfrakcji: φ \u003d λ / D (rozdzielczość kątowa w radianach jest równa stosunkowi długości fali do średnicy apertury). Na przykład teoretyczna rozdzielczość teleskopu kosmicznego z lustrem o długości 2,4 metra (jak teleskop