На сегодняшний день телескопы по-прежнему остаются одними из основных инструментов астрономов, как любителей, так и профессионалов. Задача оптического инструмента собрать на приемнике света как можно больше фотонов.
В данной статье мы затронем оптические телескопы, кратко ответим на вопрос: «почему размер телескопа имеет значение?» и рассмотрим список самых больших телескопов в мире.
Прежде всего следует отметить различия между телескопом рефлектором и . Рефрактор – это самый первый тип телескопа, который был создан в 1609 году Галилеем. Принцип его работы заключается в сборе фотонов при помощи линзы или системы линз, с последующим уменьшением изображения и передачей его в окуляр, в который астроном смотрит во время наблюдения. Одной из важных характеристик такого телескопа – апертура, высокое значение которой достигается в том числе и с помощью увеличения размера линзы. Наряду с апертурой имеет большое значение и фокусное расстояние, величина которого зависит от длины самого телескопа. По этим причинам астрономы стремились увеличить свои телескопы.
На сегодняшний день самые большие телескопы-рефракторы находятся в следующих учреждениях:
- В Йеркской обсерватории (Висконсин, США) — диаметром 102 см, созданный в 1897 году;
- В Ликской обсерватории (Калифорния, США) – диаметром 91 см, созданный в 1888 году;
- В Парижской обсерватории (Медон, Франция) – диаметром 83 см, созданный в 1888 году;
- В Потсдамском институте (Потсдам, Германия) – диаметром 81 см, созданный в 1899 году;
Современные рефракторы хоть и шагнули заметно дальше изобретения Галилея, все же обладают таким недостатком как хроматическая аберрация. Кратко говоря, так как угол преломления света зависит от его длины волны, то, проходя через линзу, свет разной длины как-бы расслаивается (дисперсия света), в результате чего изображение выглядит нечетким, расплывчатым. Несмотря на то, что ученые разрабатывают все новые технологии для повышения четкости, например, стекло со сверхнизкой дисперсией, рефракторы все же во многом уступают рефлекторам.
В 1668 году Исаак Ньютон разработал первый . Основная особенность такого оптического телескопа состоит в том, что собирающим элементом является не линза, а зеркало. В силу искажения зеркала, падающий на него фотон отражается в другое зеркало, которое, в свою очередь, направляет его в окуляр. Различные конструкции рефлекторов отличаются взаимным расположением этих зеркал, однако так или иначе рефлекторы избавляют наблюдателя от последствий хроматической аберрации давая на выходе более четкое изображение. Кроме того, рефлекторы можно делать значительно больших размеров, так как линзы рефрактора диметром более 1 м деформируются под собственным весом. Также прозрачность материала линзы рефрактора заметно ограничивает диапазон длин волн, по сравнению с устройством рефлектора.
Говоря о телескопах-рефлекторах, следует также отметить, что с увеличением диаметра главного зеркала растет и его апертура. По описанным выше причинам астрономы стараются заполучить оптические телескопы-рефлекторы наибольших размеров.
Список самых больших телескопов
Рассмотрим семь комплексов телескопов с зеркалами диаметром более 8 метров. Здесь мы пытались их упорядочить по такому параметру как апертура, однако это не определяющий параметр качества наблюдения. Каждый из перечисленных телескопов имеет свои достоинства и недостатки, определенные задачи и требуемые для их выполнения характеристики.
- Большой Канарский телескоп, открытый в 2007-м году, является оптическим телескопом с наибольшей апертурой в мире. Диаметр зеркала составляет 10,4 метра, собирающая площадь 73 м², а фокусное расстояние — 169,9 м. Телескоп находится в Обсерватории Роке де лос Мучачос, которая расположена на пике потухшего вулкана Мучачос, примерно 2400 метров над уровнем моря, на одном из Канарских островов под названием Пальма. Местный астроклимат считается вторым наиболее качественным для астрономических наблюдений (после Гавайи).
Большой Канарский телескоп — самый большой телескоп в мире
- Два телескопа Кек имеют зеркала диаметром по 10 метров каждый, собирающая площадь по 76 м² и фокусное расстояние 17,5 м. Принадлежат обсерватории Мауна-Кеа, которая располагается на высоте 4145 метров, на пике горы Мауна-Кеа (Гавайи, США). В обсерватории Кека было обнаружено наибольшее количество экзопланет.
- Телескоп Хобби - Эберли находится в Обсерватории Макдональда (Техас, США) на высоте 2070 метров. Его апертура равна 9,2 м, хотя физически основное зеркало рефлектора имеет размеры 11 х 9,8 м. Собирающая площадь 77,6 м², фокусное расстояние 13,08 м. Особенность этого телескопа заключается в ряде нововведений. Одно из них — подвижные инструменты, находящиеся в фокусе, которые перемещаются вдоль неподвижного основного зеркала.
- Большой южно-африканский телескоп, принадлежащий Южно-африканской астрономической обсерватории, имеет зеркало наибольших размеров – 11,1 х 9,8 метров. При этом его эффективная апертура несколько меньше — 9.2 метра. Собирающая площадь составляет 79 м². Телескоп находится на высоте 1783 метра в полупустынном регионе Кару, ЮАР.
- Большой бинокулярный телескоп является одним из наиболее технологически развитых телескопов. Он обладает двумя зеркалами («бинокулярный»), каждое из которых имеет диаметр 8,4 метра. Собирающая площадь 110 м², а фокусное расстояние 9,6 м. Телескоп находится на высоте 3221 метр и принадлежит Международной обсерватории Маунт-Грэм (Аризона, США).
- Телескоп Субару, построенный в далеком 1999-м году, имеет диаметр 8,2 м, собирающую площадь 53 м² и фокусное расстояние 15 м. Принадлежит обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), той же, что и телескопы Кек, но находится шестью метрами ниже – на высоте 4139 м.
- VLT (Very Large Telescope – с англ. «Очень большой телескоп») состоит из четырех оптических телескопов с диметрами по 8,2 м и четырех вспомогательных – по 1,8 м. Телескопы располагаются на высоте 2635 м в пустыне Атакама, Чили. Находятся под контролем Европейской Южной Обсерватории.
«Очень большой телескоп» (VLT)
Направление развития
Так как строительство, установка и эксплуатация гигантских зеркал является достаточно энергозатратным дорогостоящим мероприятием имеет смысл повышать качество наблюдения иными способами, помимо увеличения размеров самого телескопа. По этой причине ученые также работают в направлении развития самих технологий наблюдения. Одной из таких технологий является адаптивная оптика, которая позволяет минимизировать искажения полученных изображений в результате различных атмосферных явлений.
Если рассмотреть подробнее, то телескоп фокусируется на достаточно яркой звезде для определения текущих атмосферных условий, в результате чего получаемые изображения обрабатываются с учетом текущего астроклимата. В случае, если на небосводе нет достаточно ярких звезд, телескоп излучает лазерный луч в небо, формируя на нем пятно. По параметрам этого пятна ученые определяют текущую атмосферную погоду.
Часть оптических телескопов работает также в инфракрасном диапазоне спектра, что позволяет получать более полную информацию об исследуемых объектах.
Проекты будущих телескопов
Инструменты астрономов постоянно совершенствуются и ниже представлены наиболее масштабные проекты новых телескопов.
- планируется возвести в Чили, на высоте 2516 метров, к 2022 году. Собирающий элемент состоит из семи зеркал по 8,4 м диаметром, при этом эффективная апертура достигнет 24,5 м. Собирающая площадь — 368 м². Разрешающая способность Гигантского Магелланова телескопа в 10 превысит таковую телескопа Хаббл. Способность собирать свет будет вчетверо превышать таковую любого современного оптического телескопа.
- Тридцатиметровый телескоп будет относиться к обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), к которой также относятся телескопы Кек и Субару. Данный телескоп намерены возвести к 2022-му году на высоте 4050 метров. Как видно из названия, диаметр его главного зеркала будет составлять 30 метров, собирающая площадь — 655 м 2 , а фокусное расстояние – 450 метров. Тридцатиметровый телескоп будет способен собирать вдевятеро больше света, чем любой существующий, его четкость превысит четкость Хаббла в 10-12 раз.
- (E-ELT) на сегодня является наиболее масштабным проектом телескопа. Он будет расположен на горе Армасонес на высоте 3060 метров, Чили. Диаметр зеркала E-ELT составит 39 м, собирающая площадь 978 м 2 и фокусное расстояние до 840 метров. Собирающая способность телескопа превысит в 15 раз таковую любого существующего сегодня, а качество изображения будет в 16 раз лучше, чем у Хаббла.
Перечисленные телескопы выходят за пределы видимого спектра и способны улавливать изображения также и в инфракрасной области. Сравнение этих наземных телескопов с орбитальным телескопом Хаббл означает то, что ученые преодолели барьер из помех, образованный в результате атмосферных явлений, при этом превзойдя мощный орбитальный телескоп. Все три перечисленные аппарата, вместе с Большим бинокулярным телескопом и Большим Канарским телескопом будут относиться к новому поколению так называемых Экстремально больших телескопов (Extremely Large Telescope — ELT).
Земная атмосфера отлично пропускает излучения в ближнем инфракрасном, оптическом и радиодиапазонах. Благодаря этому мы при помощи телескопа можем в подробностях рассмотреть космические объекты, находящиеся за сотни тысяч километров от нас.
История телескопа началась в 1609 году. Изобрёл его, конечно же, Галилей. Он взял созданную годами ранее зрительную трубу, и установил на неё трёхкратное увеличение. Тогда это был прорыв. Но уже прошло четыре с лишним века, и людей удивляют другими изобретениями. И одно из самых поразительных - это самый большой в мире телескоп.
European Extremely Large Telescope (E-ELT)
Именно так в оригинале звучит его название. Переводится дословно так: «Европейский чрезвычайно большой телескоп». И сложно не согласиться с заявленными в названии размерами. Он действительно чрезвычайно велик - можно убедиться, взглянув на предлагающееся выше фото.
Где находится самый большой телескоп в мире? В Чили, на вершине горы Серро Армазонес, высота которой составляет 3 060 метров. Он уникален, потому что представляет собой астрономическую обсерваторию.
Сам телескоп оснастят сегментным зеркалом, диаметр которого равен 39.3 м. Он состоит из множества шестиугольных сегментов (их 798, если быть точнее). Толщина каждого составляет 50 мм, а диаметр - 1.4 м.
Такое зеркало даст возможность собирать аж в 15 раз больше света, чем может любой существующий на данный момент телескоп. Плюс ко всему, E-ELT планируется оснастить уникальной адаптивной оптической системой, состоящей из пяти зеркал. Именно она будет обеспечивать компенсацию турбулентности земной атмосферы. К тому же, благодаря такой технологии, изображения станут намного более чёткими и детализированными, чем раньше.
Строительство E-ELT
Пока что самый большой телескоп в мире в эксплуатацию не введён. Он только строится. Предполагалось, что процесс займёт 11-12 лет. Начало работ намечалось на 2012 год, но в итоге их перенесли на март 2014-го. За 16 первых месяцев планировалось:
- Построить подъездную дорогу к месту, где будет располагаться башня телескопа.
- Подготовить несущую платформу на вершине горы.
- Установить траншеи для кабелей и труб.
Первым делом взорвали вершину скалы Армазонес - прямо в том месте, где планировалось возводить пресловутую башню. Произошло это в 2014 году, 20 июня. Взорвав скалу, удалось подготовить опору под многотонный инструмент.
Затем, в 2015 году, 12 ноября, провели традиционную церемонию закладки первого камня.
А 26 мая 2016-го в штаб-квартире Европейской южной обсерватории подписали крупнейший в истории наземной астрономии контракт. Его предметом, разумеется, стало строительство купола, башни и механических конструкций сверхтелескопа. На это ушло 400 000 000 евро.
На данный момент проектом занимаются в полную силу. 30 мая текущего, 2017 года, был подписан другой контракт, самый важный - на изготовление пресловутого 39.3-метрового зеркала.
Производством сегментов, из которых оно будет состоять, занимается международный технологический концерн Schott, располагающийся в Германии. А их полировкой, сборкой и тестированием займутся специалисты французской компании Reosc, входящей в промышленный конгломерат Safran, который работает в области высоких технологий и электроники.
Возможности изобретения
Проект по строительству самого большого телескопа в мире был профинансирован полностью, так что с уверенностью можно заявить - возведение обсерватории будет завершено. Есть даже приблизительная дата введения устройства в эксплуатацию - 2024 год.
Возможности у него впечатляющие. Если верить учёным, то самый большой телескоп в мире сможет не то, что находить планеты, близкие Земле по размерам - он будет способен изучить состав их атмосферы при помощи спектрографа! А это открывает невиданные ранее перспективы в изучении космических объектов, находящихся вне Солнечной системы.
Кроме этого, с помощью E-ELT учёные смогут исследовать ранние стадии развития космоса, и даже выяснить точные данные об ускорении расширения Вселенной. Ещё удастся проверить физические константы на постоянство во времени, и даже найти на обнаруженных планетах органику и воду.
По сути, самый огромный телескоп в мире - это прямой путь к ответам на ряд фундаментальных научных вопросов, связанных с космосом и даже возникновением жизни.
И если действительно всё перечисленное (или хотя бы что-то) будет иметь место быть, то это окажется самый оправданный миллиард долларов, вложенный в изобретение чего-либо. $1 000 000 000 - заявленная Европейской южной обсерватории стоимость самого большого телескопа в мире, фото которого представлено выше.
Thirty Meter Telescope
Выше было сказано о том, какой телескоп самым большим в мире может считаться по праву. Thirty Meter Telescope является вторым после него. Диаметр главного зеркала составляет 30 метров. А находится ТМТ на горе Мауна Кеа (Гавайи), высота которой достигает 4 050 м.
Это следующий самый большой оптический телескоп в мире. Проект был одобрен в 2013 году - тогда же начались и подготовительные работы.
Стоит отметить, что ТМТ стоит так же, как и самый большой оптический телескоп в мире E-ELT. В него уже вложен 1 миллиард долларов. А 100 миллионов израсходовали ещё до того, как начались строительные работы. Деньги ушли на проектную документацию, конструирование, и ещё на подготовку стройплощадки. Официальное строительство стартовало в 2014 году, 7 октября.
Проект ТМТ заинтересовал многих - его проспонсировало не только государство США, но ещё и Канада, Китай, Индия, Япония.
Интересно, что организаторы себе чуть не обеспечили проблемы, выбрав в качестве локации будущей обсерватории гору Мауна Кеа. Это место - священно для коренных гавайцев. Естественно, многие из них резко выступили против возведения на нём самого большого телескопа в мире (фото есть выше). Но в итоге Гавайское бюро земельных и природных ресурсов дало «добро» на строительство.
Giant Magellan Telescope
Вот ещё, какой самый большой телескоп в мире стоит отметить вниманием. «Гигантский Магелланов телескоп» - это проект Австралии и США. На данный момент строительство идёт полным ходом. GMT, как и E-ELT, находится в Чили. Более точная локация - обсерватория Лас-Кампанас, разместившаяся на высоте 2 516 метров над уровнем моря.
В основу данного изобретения будет положено главное зеркало, диаметром в 25.4 м. Кроме гигантского рефлектора, телескоп получит новейшую адаптивную оптику. Она даст возможность по максимуму устранить все искажения, которые создаёт атмосфера во время наблюдений.
Если верить учёным, то всё перечисленное даст возможность получить в 10 раз более качественное изображение, чем сейчас даёт «Хаббл», находящийся на орбите.
В теории GMT будет выполнять массу функций. При помощи этого изобретения учёные смогут находить экзопланеты и делать их снимки, исследовать галактическую, звёздную и планетарную эволюцию, чёрные дыры и проявление тёмной энергии. С GMT может даже получиться понаблюдать за самым первым поколением галактик.
Ориентировочно работы закончатся в 2020 году. Но разработчики настроены более позитивно - они говорят, что телескоп, скорей всего, увидит «первый свет» с четырьмя зеркалами. Их нужно только ввести в конструкцию. Если это так, то случится данное событие совсем скоро - на данный момент ведутся работы по созданию четвёртого зеркала.
Gran Telescopio Canarias
Это самый большой телескоп в мире, способный выполнять коронографические, поляриметрические, а также спектрометрические исследования космических тел. Диаметр его главного стекла равен 10.4 м.
Он находится в Испании, на острове Ла Пальма (2 267 метров над уровнем моря). Его строительство было закончено довольно-таки давно, в 2009 году. Тогда же состоялась и официальная церемония открытия, которую посетил сам король Хуан Карлос I.
На данный проект ушло 130 000 000 евро. На 90% он был профинансирован Испанией, а на 10% - Мексикой и Университетом Флориды. Поскольку GTC является функционирующим телескопом (в то время, как другие лишь строятся), то именно он стоит на первом месте в рейтинге изобретений с крупнейшим зеркалом в мире. Оно, кстати, составлено всего из 36 сегментов.
Проект Ватикана
Сейчас речь пойдёт об очень интересной теме. В 2010 году, на горе Грехэм в Аризоне, открыли новый телескоп. Над ним долгое время работала целая команда учёных из крупнейших немецких университетов, специалисты из Ватикана (основатели проекта), а также профессора Университета штата Аризона. Пусть это и не самый большой телескоп в мире, но изобретение удивительное. И о нём стоит рассказать.
Итак, это - величайший зеркальный телескоп в мире. Который именуется… «Люцифер». Самый большой в мире телескоп бинокулярного типа с двумя параболическими зеркалами, диаметр каждого из которых составляет 8.4 м, называется именно так.
Что самое интересное - данное слово складывается из аббревиатурных букв. В оригинале это выглядит так - L.U.C.I.F.E.R. Если расшифровать, то получится: Large Binocular Telescope Near-ifrared Utility with Camera and Integral Field Unit for Extragalactic Research.
Устройство высокотехнологичное. Его нестандартный дизайн обеспечивает массу достоинств. Это изобретение, задействовав одновременно два зеркала, способно создавать снимки одного и того же объекта в разных фильтрах. И это на порядок сокращает уходящее на наблюдение время.
БТА
Данная аббревиатура обозначает самый большой оптический телескоп в мире азимутального типа в Евразии. В его основе лежит монолитное зеркало, диаметром в 6 м. Что самое интересное, его местонахождением является Специальная астрофизическая обсерватория, располагающаяся на Северном Кавказе (Карачаево-Черкесская Республика).
На данный момент это учреждение - крупнейший в нашей стране астрономический центр наземных наблюдений за Вселенной.
Стоит отметить, что БТА с 1975 по 1993 гг. являлся телескопом с самой большой линзой в мире. Для тех времён это было действительно поразительное изобретение. Оно превзошло 200-дюймовый телескоп-рефлектор Хейла! Но потом заработал телескоп Кека, зеркало которого в диаметре составило 10 м. Правда, оно оказалось сегментированным, а у БТА было монолитное. Зеркало российского телескопа по сей день является самым тяжёлым во всём мире по массе. Как и астрономический купол обсерватории - крупнейшим на планете.
РАТАН-600
Помимо БТА, обсерватория Северного Кавказа ещё располагает кольцевым радиотелескопом. Его название - РАТАН-600. И он является самым мощным телескопом радиоастрономического типа в мире. Диаметр его рефлекторного зеркала достигает 600 метров! Данная составляющая обеспечивает повышенную чувствительность телескопа к яркостной температуре и его многочастотность.
Правда, радиотелескоп создан совсем не для наблюдения за небесными объектами и их исследования. Данный астрономический инструмент предназначен для приёма излучений, источником которых и являются космические тела. Эти сигналы позволяют учёным выяснить координаты местонахождения небесных объектов, определить их пространственную структуру, поляризацию и спектр, интенсивность излучения.
Проект Square Kilometer Array (SKA)
SKA - это интерферометр, на строительство которого было выделено полтора миллиарда евро. Если его удастся сконструировать, то он станет в 50 раз более мощным астрономическим инструментом, чем любые другие радиотелескопы нашей планеты.
Перспективы изобретения впечатляют. SKA сможет обозревать небо как минимум в 10 000 раз быстрее, чем другие аналогичные, но менее мощные устройства.
Что касательно локации? Где самый большой телескоп в мире для радиоастрономических наблюдений будет находиться?
Согласно сведениям о проекте, антенны SKA должны были покрыть площадь, равную 1 кв.км. Такой масштаб обеспечил бы абсолютную, беспрецедентную чувствительность. Но в дальнейшем было решено разместить антенны сразу в нескольких местах - в ЮАР, в Австралии, а ещё в Новой Зеландии. Именно оттуда обеспечивается лучший обзор Млечного Пути и всей Галактики. Уровень радиопомех, в то же время, ниже.
Следует отметить, что уже в 2016 году, в июле, этот самый большой оптический телескоп в мире официально начал свою работу. Точнее, его часть, находящаяся в ЮАР - MeerKAT. В первый же сеанс работы этот телескоп открыл тысячи галактик, которые ранее были не известны.
Лидер среди рефракторов
В далёком 1900 году в Париже прошла Всемирная астрономическая выставка. Специально для экспозиции было сконструировано изобретение, ставшее самым большим в мире телескопом-рефрактором. Его фотография представлена выше.
Рефракторы - это привычные всем нам оптические телескопы, для современных версий которых характерна компактность. Их конструкция намного проще, чем у перечисленных выше изобретений. В рефракторах для собирания света используется система линз, именуемая объективом.
Но французское изобретение впечатляет своими размерами. Диаметр линзы достигает 59 дюймов (это 125 сантиметров), а фокусное расстояние составляет 57 метров.
Естественно, это устройство практически не использовалось, как астрономический инструмент. Но зрелище было впечатляющим. К сожалению, в 1909 году его демонтировали и разобрали.
Всё потому, что компания, спонсировавшая процесс по изготовлению данного устройства (занявший 14 лет), обанкротилась. Об этом фирма заявила сразу после окончания выставки. Поэтому в 1909-м изобретение выставили на аукцион. Однако покупателя на столь неординарную вещь не нашлось, и её постигла печальная участь, о которой было уже сказано. Так что посмотреть на телескоп в наши дни невозможно.
Телескоп «Джеймс Уэбб» - это орбитальная инфракрасная обсерватория, которая должна заменить тот самый знаменитый космический телескоп «Хаббл».
Это очень сложный механизм. Работа над его идет около 20 лет! «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6,5 метров в диаметре и стоить около 6.8 млрд долларов. Для сравнения, диаметр зеркала «Хаббла» - «всего» 2.4 метра.
Посмотрим?
1. Телескоп «Джеймс Уэбб» должен быть размещен на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце - Земля. А в космосе холодно. Здесь показаны испытания, проводимые 30 марта 2012, направленные на изучение возможности противостоять холодным температурам пространства. (Фото Chris Gunn | NASA):
2. «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6.5 метров в диаметре с площадью собирающей поверхности 25 м². Много это, или мало? (Фото Chris Gunn):
3. Сравним с «Хабблом». Зеркало «Хаббла» (слева) и «Уэбба» (справа) в одном масштабе:
4. Полномасштабная модель космического телескопа Джеймса Уэбба в Остине, штат Техас, 8 марта 2013. (Фото Chris Gunn):
5. Проект телескопа представляет собой международное сотрудничество 17 стран, во главе которых стоит NASA, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств. (Фото Chris Gunn):
6. Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился на 2014 и на 2015 год. Однако первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года.(Фото Chris Gunn):
7. Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6.5 метра, чтобы измерить свет от самых далёких галактик.
Простое изготовление зеркала, подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади. (Фото Chris Gunn):
8. Не только у нас всё дорожает от начальной сметы. Так, стоимость телескопа «Джеймс Уэбб» превысила изначальные расчёты по меньшей мере в 4 раза. Планировалось, что телескоп обойдётся в 1,6 млрд долл. и будет запущен в 2011 году, однако по новым оценкам стоимость может составить 6.8 млрд, при этом запуск состоится не ранее 2018 года. (Фото Chris Gunn):
9. Это спектрограф ближнего инфракрасного диапазона. Он будет анализировать спектр источников, что позволит получать информацию как о физических свойствах исследуемых объектов (например, температуре и массе), так и об их химическом составе. (Фото Chris Gunn):
Телескоп позволит обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что практически равно температуре поверхности Земли), находящиеся дальше 12 а. е. от своих звёзд, и удалённые от Земли на расстояние до 15 световых лет. В зону подробного наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звезд. Благодаря «Джеймсу Уэббу» ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии - возможностей телескопа будет достаточно не только для того, чтобы обнаруживать сами экзопланеты, но даже спутники и спектральные линии этих планет.
11. Инженеры тестируют в камере. систему подъема телескопа, 9 сентября 2014. (Фото Chris Gunn):
12. Исследование зеркал, 29 сентября 2014. Шестиугольная форма сегментов была выбрана не случайно. Она обладает высоким коэффициентом заполнения и имеет симметрию шестого порядка. Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты подходят друг к другу без зазоров. Благодаря симметрии 18 сегментов зеркала можно разделить на три группы, в каждой из которых настройки сегментов идентичны. Наконец, желательно, чтобы зеркало имело форму, близкую к круговой - для максимально компактного фокусирования света на детекторах. Овальное зеркало, например, дало бы вытянутое изображение, а квадратное послало бы много света из центральной области. (Фото Chris Gunn):
13. Очистка зеркала сухим льдом из двуокиси углерода. Тряпками здесь никто не трет. (Фото Chris Gunn):
14. Камера A — это гигантская испытательная камера с вакуумом, которая будет моделировать космическое пространства при испытаниях телескопа «Джеймса Уэбба», 20 мая 2015. (Фото Chris Gunn):
17. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов зеркала составляет 1.32 метра от ребра до ребра. (Фото Chris Gunn):
18. Масса непосредственно самого́ зеркала в каждом сегменте - 20 кг, а масса всего сегмента в сборе - 40 кг. (Фото Chris Gunn):
19. Для зеркала телескопа «Джеймса Уэбба» используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1.3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента. (Фото Chris Gunn):
20. Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы, близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку. (Фото Chris Gunn):
21. По завершению обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6-29 мкм, и готовый сегмент проходит повторные испытания при криогенных температурах. (Фото Chris Gunn):
22. Работа над телескопом в ноябре 2016 года. (Фото Chris Gunn):
23. НАСА завершило сборку космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2016 году и приступило к его испытаниям. Это снимок от 5 марта 2017 года. На длинной выдержке техники выглядят призраками. (Фото Chris Gunn):
26. Дверь в ту самую камеру А с 14-й фотографии, в которой моделируется космическое пространство. (Фото Chris Gunn):
28. Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» весной 2019 года. Отвечая на вопрос о том, что ученые ожидают узнать с помощью нового телескопа, ведущий научный сотрудник проекта Джон Мэтер сказал: «Надеюсь, мы найдем что-то, о чем никто ничего не знает». UPD. Запуск телескопа «Джеймс Уэбб» перенесен на 2020 год. (Фото Chris Gunn).
Где-то далеко в бескрайних пустынях, там, где нет привычной нам суеты и городских огней, где пики гор подпирают небосвод, стоят неподвижно гордые гиганты, взгляд которых всегда устремлен в необъятное звёздное небо. В то время как одни из них только собираются увидеть свои первые звёзды, другие уже десятилетиями исправно выполняют свой долг. Теперь нам предстоит узнать, где же расположен самый большой телескоп в мире, а также познакомиться с десяткой самых внушительных по своим размерам супер телескопов.
Именно этот телескоп и является самым большим в мире, так как его диаметр – 500 метров! FAST – космическая обсерватория, запуск которой произошел 25 сентября 2016 года в Китае. Основной целью этого гиганта является пристальное изучение всего бескрайнего космоса и поиск там заветных надежд на существование инопланетного разума.
Характеристики самого большого телескопа:
Поверхность рефлектора – 4450 треугольных панелей;
Частота работы – 70 МГц-3 ГГц;
Собирающая площадь – 70000 м3;
Длина волн – 0,3-5,1 ГГц;
Фокусное расстояние – 140 м.
Обсерватория FAST – это довольно дорогой и значимый проект, запущенный еще в 2011 году. Его бюджет составил 180 млн долларов США. Власти страны проделали огромную работу для обеспечения корректной работы телескопа, при этом даже планируя переселить часть населения в радиусе 5-ти км для улучшения условий видимости.
В астрономической обсерватории Аресибо расположился один из самых внушительных по размеру телескопов. Официальное открытие произошло в 1963 году. Прибор для наблюдения за космосом диаметром 305 метров расположен в Пуэрто-Рико, в 15 км от города с одноименным названием. Обсерватория, которая управляется SRI International, задействована в строительстве радарных наблюдений за системой планет, в центре которых находится Солнце, а также в радиоастрономии и изучении других планет.
В западной Вирдгинии находится Green Bank Telescope. Данный параболический радиотелескоп строился на протяжении почти 11-ти лет, его диаметр 328 футов (100 метров). Сконструированный в 2002 году прибор можно направить вв любую точку на небе.
В западной Германии находится радиотелескоп Эффельсберг, который был сконструирован в 1968-1971 годах двадцатого века. Теперь права на управление прибором принадлежат сотрудникам Радиоастрономического института Макса Планка, расположенного в Бонне-Эндених. Диаметр этого радиотелескопа составляет 100 метров. Он предназначен для наблюдения за космическими источниками радио-, оптического, рентгеновского и/или гамма- излучений, которые приходят на Землю в виде периодических всплесков, а также формированием звёзд и отдалённых галактик.
Если проектирование инструмента для радиоастрономических наблюдений с высоким угловым разрешением закончится удачно, то у обсерватории SKA будет запас превзойти более чем в 50 раз крупнейших из ныне имеющихся телескопов. Её антенны смогут занять площадь до одного квадратного километра. По своей конструкции проект похож на ALMA телескоп, но по своим размерам он превосходит своего конкурента из Чили.
На данный момент в мире разработали два пути развития этих моментов: ведётся строительство 30 телескопов с 200 м антеннами либо же создание 90 и 150-ти метровых телескопов. Но по проектированию учёных обсерватория будет иметь протяжённость более 3000 км, а размещаться SKA будет на двух государствах: Южной Африканской Республике и Австралии. Цена проекта будет составлять около 2 миллиардов долларов, а стоимость проекта будет поделена между 10 государствами. Завершение проекта планируется в 2020 году.
На северо-западе Соединенного Королевства находится Jodrell Bank Observatory, где и расположился телескоп Ловелл, диаметр которого составляет 76 метров. Он был сконструирован в середине 20 века и назван именем своего творца Бернарда Ловелла. В списке открытий с помощью данного телескопа находится достаточно много достижений, наряду с которыми и самые важные, такие как доказательство существования пульсара и существование звездного ядра.
Данный телескоп был задействован на территории Украины с целью обнаружения планетоидов и космического треша, но позже, ему была поставлена задача посерьезней. В 2008 году, 9 октября, с телескопа RT-70 был послан сигнал к планете Gliese 581c, так называемой «Суперземле», который должен достигнуть ее пределов примерно в 2029 году. Возможно, мы получим ответный сигнал, если на Gliese 581c действительно обитают разумные существа. Диаметр данного телескопа составляет 230 футов (70 метров).
Комплекс известный как Авантюриновая Обсерватория находится на юго-западе США, в пустыне Мохаве. В мире существуют три таких комплекса, два из которых находятся в других точках земли: в Мадриде и в Канберре. Диаметр телескопа составляет 70 метров, так называемая антенна Марса. Спустя время Авантюрин был усовершенствован с целью получения более развернутой информации об астероидах, планетах, кометах и других небесных телах. Благодаря модернизации телескопа, список его достижений пополняется. Среди них и поисковые работы на Луне.
Название данного проекта – «Тридцатиметровый телескоп», так как диаметр его основного зеркала составляет 39,3 метра. Примечательно то, что он находится только на стадии проектирования, а вот проект E-ELT (European Extremely Large Telescope) – уже в процессе строительства. К 2025 году его планируют закончить и запустить на полную мощность.
Этот гигант с 798 подвижными зеркалами и 40 метровым основным зеркалом затмит все телескопы на земле. С помощью него откроются абсолютно новые перспективы в изучении других планет, особенно тех, что расположены за пределами Солнечной системы. Кроме того, с помощью этого телескопа можно будет изучать состав их атмосферы, а также размеры планет.
Кроме обнаружения таких планет, данный телескоп будет изучать сам космос, его развитие и зарождение, а также он будет измерять, насколько быстро расширяется Вселенная. Кроме того задачей телескопа будет являться проверка и подтверждение некоторых уже существующих данных и фактов, таких как постоянство во времени. Благодаря этому проекту, ученые смогут найти ответ на многие ранее неизвестные факты: зарождение планет, их химический состав, наличие жизненных форм и даже разума.
Этот проект имеет сходство с гавайским телескопом Keck, который имел когда-то огромный успех. У них достаточно схожие характеристики и технологии. Принцип работы этих телескопов заключается в том, что главное зеркало разделено на множество подвижных элементов, которые и дают такую мощь и супер возможности. Целью данного проекта является исследование самых отдаленных участков Вселенной, фото зарождающихся галактик, их динамика и рост.
По данным некоторых источников цена проекта достигает более чем 1 миллиард долларов. Желающие поучаствовать в столь масштабном проекте сразу объявили о себе и о своём желании частично финансировать строительство TMT. Ими стали Китай и Индия. Тридцатиметровый телескоп планируется строить на Гавайских островах, на горе Мауна Кеа, но правительство Гавайев до сих пор не может решить проблему с коренными жителями, так как они против строительства на священном месте. Попытки договориться с местными продолжаются, а успешный финал строительства супер гиганта назначен на 2022 год.
10. Large Synoptic Survey Telescope
Диаметр главного зеркала: 8,4 метра
Местонахождение: Чили, пик горы Серо-Пачон, 2682 метра над уровнем моря
Тип: рефлектор, оптический
Хотя LSST будет располагаться в Чили, это проект США и его строительство целиком финансируют американцы, в том числе Билл Гейтс (лично вложил 10 миллионов долларов из необходимых 400).
Предназначение телескопа — фотографирование всего доступного ночного неба раз в несколько ночей, для этого аппарат оснащен 3,2 гигапиксельной фотокамерой. LSST выделяется очень широким углом обзора в 3,5 градуса (для сравнения – Луна и Солнце, как они видны с Земли, занимают всего 0,5 градуса). Подобные возможности объясняются не только внушающим диаметром главного зеркала, но и уникальностью конструкции: вместо двух стандартных зеркал LSST использует три.
Среди научных целей проекта заявлены поиск проявлений темной материи и темной энергии, картографирование Млечного пути, детектирование кратковременных событий вроде взрывов новых или сверхновых, а также регистрация малых объектов Солнечной системы вроде астероидов и комет, в частности, вблизи Земли и в Поясе Койпера.
Ожидается, что LSST увидит «первый свет» (распространенный на Западе термин, означает момент, когда телескоп впервые используется по прямому назначению) в 2020 году. На данный момент идет строительство, выход аппарата на полное функционирование запланирован на 2022 год.
9. South African Large Telescope
Диаметр главного зеркала: 11 x 9,8 метров
Местонахождение: ЮАР, вершина холма недалеко от поселения Сутерланд, 1798 метров над уровнем моря
Тип: рефлектор, оптический
Самый большой оптический телескоп южного полушария располагается в ЮАР, в полупустынной местности недалеко от города Сутерланд. Треть из 36 миллионов долларов, необходимых для конструирования телескопа, вложило правительство ЮАР; остальная часть поделена между Польшей, Германией, Великобританией, США и Новой Зеландией.
Свой первый снимок SALT сделал в 2005 году, немногим после окончания строительства. Его конструкция довольно нестандартна для оптических телескопов, однако широко распространена среди поколения новейших «очень больших телескопов»: главное зеркало не едино и состоит из 91 шестиугольного зеркала диаметром в 1 метр, угол наклона каждого из которых может регулироваться для достижения определенной видимости.
Предназначен для проведения визуального и спектрометрического анализа излучения астрономических объектов, недоступных телескопам северного полушария. Сотрудники SALT занимаются наблюдениями квазаров, близких и далеких галактик, а также следят за эволюцией звезд.
Аналогичный телескоп есть в Штатах, он называется Hobby-Eberly Telescope и расположен в Техасе, в местечке Форт Дэвис. И диаметр зеркала, и его технология почти полностью совпадают с SALT.
8. Keck I и Keck II
Диаметр главного зеркала: 10 метров (оба)
Местонахождение: США, Гавайи, гора Мауна Кеа, 4145 метров над уровнем моря
Тип: рефлектор, оптический
Оба этих американских телескопа соединены в одну систему (астрономический интерферометр) и могут работать вместе, создавая единое изображение. Уникальное расположение телескопов в одном из лучших мест на Земле с точки зрения астроклимата (степень вмешательства атмосферы в качество астрономических наблюдений) превратило Keck в одну из самых эффективных обсерваторий в истории.
Главные зеркала Keck I и Keck II идентичны между собой и подобны по своей структуре телескопу SALT: они состоят из 36 шестиугольных подвижных элементов. Оборудование обсерватории позволяет наблюдать небо не только в оптическом, но и в ближнем инфракрасном диапазоне.
Помимо основной части широчайшего спектра исследований, Keck является на данный момент одним из самых эффективных наземных инструментов в поиске экзопланет.
7. Gran Telescopio Canarias
Диаметр главного зеркала: 10,4 метров
Местонахождение: Испания, Канарские острова, остров Ла Пальма, 2267 метров над уровнем моря
Тип: рефлектор, оптический
Строительство GTC закончилось в 2009 году, тогда же обсерватория и была официально открыта. На церемонию приехал даже король Испании Хуан Карлос I. Всего на проект было потрачено 130 миллионов евро: 90% профинансировала Испания, а остальные 10% поровну поделили Мексика и Университет Флориды.
Телескоп способен наблюдать за звездами в оптическом и среднем инфракрасном диапазоне, обладает инструментами CanariCam и Osiris, которые позволяют GTC проводить спектрометрические, поляриметрические и коронографические исследования астрономических объектов.
6. Arecibo Observatory
Диаметр главного зеркала: 304,8 метров
Местонахождение: Пуэрто-Рико, Аресибо, 497 метров над уровнем моря
Тип: рефлектор, радиотелескоп
Один из самых узнаваемых телескопов в мире, радиотелескоп в Аресибо не раз попадал в объективы кинокамер: к примеру, обсерватория фигурировала в качестве места финальной конфронтации между Джеймсом Бондом и его антагонистом в фильме «Золотой Глаз», а также в научно-фантастической экранизации романа Карла Сагана «Контакт».
Этот радиотелескоп попал даже в видеоигры – в частности, в одной из карт сетевого режима Battlefield 4, которая называется Rogue Transmission, военное столкновение между двумя сторонами происходит как раз вокруг конструкции, полностью скопированной с Аресибо.
Выглядит Аресибо действительно необычно: гигантская тарелка телескопа диаметром почти в треть километра помещена в естественную карстовую воронку, окруженную джунглями, и покрыта алюминием. Над ней подвешен подвижный облучатель антенны, поддерживаемый 18 тросами с трех высоких башен по краям тарелки-рефлектора. Гигантская конструкция позволяет Аресибо ловить электромагнитное излучение относительно большого диапазона – с длиной волны от от 3 см до 1 м.
Введенный в строй еще в 60-х годах, этот радиотелескоп использовался в бесчисленных исследованиях и успел помочь сделать ряд значительных открытий (вроде первого обнаруженного телескопом астероида 4769 Castalia). Однажды Аресибо даже обеспечил ученых Нобелевской премией: в 1974 году были награждены Халс и Тейлор за первое в истории обнаружение пульсара в двойной звездной системе (PSR B1913+16).
В конце 1990-х годов обсерватория также стала использоваться в качестве одного из инструментов американского проекта по поиску внеземной жизни SETI.
5. Atacama Large Millimeter Array
Диаметр главного зеркала: 12 и 7 метров
Местонахождение: Чили, пустыня Атакама, 5058 метров над уровнем моря
Тип: радиоинтерферометр
На данный момент этот астрономический интерферометр из 66 радиотелескопов 12-и и 7-метрового диаметра является самым дорогим действующим наземным телескопом. США, Япония, Тайвань, Канада, Европа и, конечно, Чили потратили на него около 1,4 миллиарда долларов.
Поскольку предназначением ALMA является изучение миллиметровых и субмиллиметровых волн, наиболее благоприятным для такого аппарата является сухой и высокогорный климат; этим объясняется расположение всех шести с половиной десятков телескопов на пустынном чилийском плато в 5 км над уровнем моря.
Телескопы доставлялись постепенно: первая радиоантенна начала функционировать в 2008 году, а последняя – в марте 2013 года, когда ALMA и был официально запущен на полную запланированную мощность.
Главной научной целью гигантского интерферометра является изучение эволюции космоса на самых ранних стадиях развития Вселенной; в частности, рождения и дальнейшей динамики первых звезд.
4. Giant Magellan Telescope
Диаметр главного зеркала: 25,4 метров
Местонахождение: Чили, обсерватория Лас-Кампанас, 2516 метров над уровнем моря
Тип: рефлектор, оптический
Далеко к юго-западу от ALMA в той же пустыне Атакама строится еще один крупный телескоп, проект США и Австралии – GMT. Главное зеркало будет состоять из одного центрального и шести симметрично окружающих его и чуть изогнутых сегментов, образуя единый рефлектор диаметром более чем в 25 метров. Помимо огромного рефлектора, на телескоп будет установлена новейшая адаптивная оптика, которая позволит максимально устранить искажения, создаваемые атмосферой при наблюдениях.
Ученые рассчитывают, что эти факторы позволят GMT получать изображения в 10 раз более четкие, чем снимки Hubble, и вероятно даже более совершенные, чем у его долгожданного наследника – космического телескопа James Webb.
Среди научных целей GMT значится очень широкий спектр исследований – поиск и снимки экзопланет, исследование планетарной, звездной и галактической эволюции, изучение черных дыр, проявлений темной энергии, а также наблюдение самого первого поколения галактик. Рабочий диапазон телескопа в связи с заявленными целями – оптический, ближний и средний инфракрасный.
Закончить все работы предполагается к 2020 году, однако заявлено, что GMT может увидеть «первый свет» уже с 4 зеркалами, как только они окажутся введены в конструкцию. В данный момент идет работа по созданию уже четвертого зеркала.
3. Thirty Meter Telescope
Диаметр главного зеркала: 30 метров
Местонахождение: США, Гавайи, гора Мауна Кеа, 4050 метров над уровнем моря
Тип: рефлектор, оптический
По своим целям и характеристикам TMT похож на GMT и гавайские телескопы Keck. Именно на успехе Keck и основан более крупный TMT с той же технологией разделенного на множество шестиугольных элементов главного зеркала (только в этот раз его диаметр в три раза больше), а заявленные исследовательские цели проекта почти полностью совпадают с задачами GMT, вплоть до фотографирования самых ранних галактик чуть ли не на краю Вселенной.
СМИ называют разную стоимость проекта, она варьируется от 900 миллионов до 1,3 миллиарда долларов. Известно, что желание участвовать в TMT выразили Индия и Китай, которые согласны взять на себя часть финансовых обязательств.
В данный момент выбрано место для строительства, однако до сих пор ведется противодействие некоторых сил в администрации Гавайев. Гора Мауна Кеа является священным местом для коренных гавайцев, и многие среди них категорически против строительства сверхкрупного телескопа.
Предполагается, что все административные проблемы уже очень скоро будут решены, а полностью завершить строительство планируется примерно к 2022 году.
2. Square Kilometer Array
Диаметр главного зеркала: 200 или 90 метров
Местонахождение: Австралия и Южная Африка
Тип: радиоинтерферометр
Если этот интерферометр будет построен, то он станет в 50 раз более мощным астрономическим инструментом, чем крупнейшие радиотелескопы Земли. Дело в том, что своими антеннами SKA должен покрыть площадь примерно в 1 квадратный километр, что обеспечит ему беспрецедентную чувствительность.
По структуре SKA очень напоминает проект ALMA, правда, по габаритам будет значительно превосходить своего чилийского собрата. На данный момент есть две формулы: либо строить 30 радиотелескопов с антеннами в 200 метров, либо 150 с диаметром в 90 метров. Так или иначе, протяженность, на которой будут размещены телескопы, будет составлять, согласно планам ученых, 3000 км.
Чтобы выбрать страну, где будет строиться телескоп, был проведен своего рода конкурс. В «финал» вышли Австралия и ЮАР, и в 2012 году специальная комиссия объявила свое решение: антенны будут распределены между Африкой и Австралией в общую систему, то есть SKA будет размещен на территории обеих стран.
Заявленная стоимость мегапроекта – 2 миллиарда долларов. Сумма разделена между целым рядом стран: Великобританией, Германией, Китаем, Австралией, Новой Зеландией, Нидерландами, ЮАР, Италией, Канадой и даже Швецией. Предполагается, что строительство будет полностью завершено к 2020 году.
1. European Extremely Large Telescope
Диаметр главного зеркала: 39.3 метра
Местонахождение: Чили, вершина горы Серро Армазонес, 3060 метров
Тип: рефлектор, оптический
На пару лет — возможно. Однако к 2025 году на полную мощность выйдет телескоп, который превзойдет TMT на целый десяток метров и который, в отличии от гавайского проекта, уже находится на стадии строительства. Речь идет о бесспорном лидере среди новейшего поколения крупных телескопов, а именно о Европейском очень большом телескопе, или E-ELT.
Его главное почти 40-метровое зеркало будет состоять из 798 подвижных элементов диаметром в 1,45 метра. Это вместе с самой современной системой адаптивной оптики позволит сделать телескоп настолько мощным, что он, по мнению ученых, сможет не только находить планеты, подобные Земле по размерам, но и сможет с помощью спектрографа изучить состав их атмосферы, что открывает совершенно новые перспективы в изучении планет вне солнечной системы.
Помимо поиска экзопланет, E-ELT займется исследованием ранних стадий развития космоса, попробует измерить точное ускорение расширения Вселенной, проверит физические константы на, собственно, постоянство во времени; также этот телескоп позволит ученым глубже чем когда-либо погрузиться в процессы формирования планет и их первичный химический состав в поисках воды и органики – то есть, E-ELT поможет ответить на целый ряд фундаментальных вопросов науки, включая те, что затрагивают возникновение жизни.
Заявленная представителями Европейской южной обсерватории (авторами проекта) стоимость телескопа — 1 миллиард евро.
