Орбитален телескоп Хъбъл: история на велики открития. Най-невероятните факти за телескопа Хъбъл Създателят на модерния телескоп, разположен на МКС

Към днешна дата развитието на оптиката и астрономията е довело до използването на различни телескопни системи. Видовете телескопи се различават по предназначение, по използвания оптичен дизайн и по дизайна на монтажа.

По предназначение телескопите се делят на зрителни и фотографски, като последните се разделят на инфрачервени, видими, ултравиолетови и рентгенови телескопи. Има и слънчеви телескопи и коронографи извън затъмнение - инструменти, които ви позволяват да изобразите слънчевата корона. Според използвания оптичен дизайн всички видове телескопи могат да бъдат разделени на лещи (рефрактори), огледални (рефлектори) и огледално-лещи (катадиоптрици). Монтажът на телескопа може да бъде неподвижен (с външно пренасочване на светлината), азимутален (с вертикално и хоризонтално въртене) и екваториален (с въртене спрямо небесната сфера). В допълнение към оптичните телескопи са възможни и радиотелескопи и телескопи за неутрино, но не можете да гледате в нито един от тях и цялата информация се получава чрез електронна обработка на сигнали от различни сензори.

Звездните телескопи за професионална астрономия в момента са достигнали апертура от 8 - 11 м. По своята конструкция това са рефлектори за снимане на директен фокус, поради малки полета, без междинна оптика. Тяхната цел е най-високата разделителна способност при възможно най-високото съотношение на апертурата, което води до необходимостта от регулиране на формата на главното огледало към атмосферните колебания.

Тази, както се нарича адаптивна оптика, се появява за първи път през 80-те години на миналия век във връзка с бойни лазерни системи, предназначени за унищожаване на спътници, нейното гражданско използване започва в телескопите VLT на Европейската южна обсерватория, инсталирана в Чили. Огледалата на всичките пет телескопа в тази група, имащи апертура от 8,3 метра, могат бързо да се деформират с малко количество с помощта на система от хидравлични крикове, разположени на задната им страна. Големината на деформациите се изчислява от компютър в реално време въз основа на изкривяванията на тестовото изображение на „изкуствената звезда“, създадено в горните слоеве на атмосферата от инфрачервен лазер, инсталиран на телескопа.

Малко встрани от тестовото изображение, същото огледало създава работещо, използвано за изследователски задачи.
Двата телескопа Keck, инсталирани в Хавайската обсерватория в САЩ и имащи апертура над 11 м, използват подобен принцип за компенсиране на атмосферните изкривявания, но вместо плътно огледало, изображението върху фотодетектора се създава от цяла система от десетки от сегменти, всеки от които се върти от собствен жак. Тези инструменти вече надминаха по разделителна способност орбиталния телескоп Хъбъл, но има европейски и американски проекти на телескопи със сегментирани огледала с апертура 30 - 60 метра.

Въпреки това, ако като цяло апертура от 20 метра все още е недостижима за оптичен телескоп, то за някои конкретни задачи тя може да бъде десетки или стотици метри. Говорим за събиране на изображения от два различни телескопа, насочени към една и съща област на небето, в една точка. Този принцип, наричан в астрономията фокус на Куде, се използва в проблемите на звездната интерферометрия, което позволява да се реконструират изображения на отделни звезди и да се измери точно диаметърът на техните дискове, което е непостижимо с други средства. Но нито простата фотография, нито особено визуалното наблюдение с помощта на такава схема няма да даде нищо - необходима е компютърна обработка на поредица от изображения. Пример за работещ звезден интерферометър е австралийската система с разстояние от 188 метра между телескопите.

За широкообхватни наблюдения и целенасочени търсения на нови обекти, като нови, астероиди и транснептунови обекти, се използват типове телескопи с предимно катадиоптричен дизайн - Шмид, Хамилтън или Максутов. Скоростта на излагане, трансфер на данни и компютърна обработка също играе важна роля при организирането на подобни търсения. Известен шанс за успех има и любител, въоръжен с цифров SLR фотоапарат с телеобектив 200 - 300 mm. Освен това, по фокусно разстояние, а не по бленда - професионалистите никога няма да могат да наблюдават навсякъде едновременно, а пламнала нова често се вижда през обикновен бинокъл.

Рефракторите в професионалната звездна астрономия сега остават само под формата на споменатите телеобективи и търсачи на по-големи инструменти. Огромните ахромати от миналото, както визуално, така и фотографски, са напълно покрити от повече от скромни рефлектори и катадиоптрици. Апохроматите се използват главно за търсене на космически отпадъци и близки до Земята обекти в диапазона на най-малките отвори - тук те се оказват изгодни.

Слънчевите телескопи, както подсказва името им, са предназначени да наблюдават един обект в космоса. Наблюденията по обясними причини се извършват през деня и имат своите специфики. На първо място е необходимо да се намали яркостта на изображението, създадено от слънчевия телескоп, няколкостотин хиляди пъти. Този проблем се решава чрез инсталиране на апертурни соларни филтри.

Освен това цялата оптика на отразяващите слънчеви телескопи е без покритие, което обаче само намалява яркостта десетки пъти. Другата част се постига чрез използване на ултра ниска бленда, разтягане на крайното изображение в кръг с диаметър до метър или повече с умерена бленда на самия телескоп. Последният обаче не трябва да бъде твърде малък и да осигурява разделителна способност, достатъчна за разграничаване на обекти на повърхността на Слънцето, разделени от интервал от не повече от няколкостотин километра.

Комбинацията от тези до голяма степен противоречиви изисквания води до факта, че слънчевият телескоп често се прави стационарен, за което се изгражда специална кула. В този случай лъчите на дневната светлина се насочват към кулата с помощта на целостат - специална система от две плоски огледала, по-големи от апертурата на телескопа.

Специфичният характер на наблюденията от Земята означава, че не можем да наблюдаваме обратната страна на Слънцето, докато то не се обърне към нас след около 29 дни. Този недостатък е напълно елиминиран в космическата система SOHO, в която три слънчеви телескопа са разположени на станции, разположени в хелиоцентрична орбита и поставени във върховете на движещ се равностранен триъгълник.

„Роднини“ на слънчевите телескопи са извънзатъмнителните коронографи – устройства с още по-тясна специализация. В тях не могат да се видят нито слънчеви петна, нито гранули, но слабото сияние на короната е отрязано едновременно както от атмосферното осветление, така и от мощното сияние на самия диск.

Коронографът е изобретен от френския оптик Лио през 1862 г., но те започват да се интересуват от него по време на Втората световна война, когато магнитните бури са предсказани по формата на слънчевата корона. Изпълнението на до голяма степен забравената идея остава тайна до началото на 50-те години. С изобретяването на теснолентови филтри, настроени към абсорбционните линии на водородния и калциевия спектър, коронографът стана обществено достъпен и можеше да се продава на всеки.

Ултравиолетовите телескопи са подобни по дизайн на конвенционалните рефлектори. Земната атмосфера пропуска ултравиолетово лъчение в близкото поле с дължина на вълната до 350 nm, така че наземните ултравиолетови телескопи се поставят във високи планински райони. Обект на тяхното изследване могат да бъдат както отделни звезди, така и галактики, които се регистрират чрез излъчване на ултравиолетова радиация по време на процеси, протичащи в техните ядра. Поради по-късата им дължина на вълната, оптиката на ултравиолетовите телескопи трябва да се извършва с по-голяма точност от тази на видимите телескопи.

Ограничаващият елемент по отношение на пропускливостта на светлината са пречупващите части, които при малките лещи са направени от стопен кварц. В този случай се допуска остатъчен хроматизъм. Създаването на широкообхватни ултравиолетови телескопи представлява сериозен технологичен проблем, тъй като конвенционалните камери на Schmidt и Ritchie-Chrétien използват коригиращи лещи, които трудно се правят от кварц. Едно от решенията е т.нар. Огледална камера Schmidt, в която коригиращият елемент е направен под формата на наклонено огледало с профил, близък до плоския. Такава система понякога се инсталира на сателити, но е много чувствителна към разместване.

Инфрачервените телескопи предоставят уникална възможност за наблюдение на звезди през облаци прах, които отслабват тяхната видима яркост във видимия диапазон с няколкостотин величини. Това се дължи на факта, че радиацията нагрява праховите частици и се преизлъчва от тях в инфрачервения диапазон. По-специално, този метод на наблюдение направи възможно конструирането на затворена орбита на звезда, обикаляща близо до центъра на нашата Галактика, което предостави надеждни доказателства, че централният обект е черна дупка.

В допълнение към звездите, обектите на наблюдение в такива телескопи могат да бъдат планетите на Слънчевата система и техните спътници, което позволява да се изясни структурата на тяхната повърхност по естеството на нейното топлинно излъчване. По-голямата проникваща способност позволява използването на инфрачервени телескопи за търсене на транснептунови обекти и близки до Земята астероиди.

Поради естеството на топлинното излъчване, инфрачервеният телескоп трябва винаги да се държи много хладен. Криостат, устройство, което поддържа телескоп при постоянна отрицателна температура, преди това беше направено на базата на „сух лед“ - твърд въглероден диоксид, след това започна да се използва течен азот и в момента течен хелий. Инфрачервената матрица е много скъпо устройство, чиято цена достига милиони долари. Оптиката на инфрачервените телескопи е предимно огледална; поради по-голямата дължина на вълната на топлинното лъчение от видимото лъчение, оптиката може да се извърши с по-малка степен на точност. Най-големият наземен инфрачервен телескоп е инсталиран в Европейската южна обсерватория в Чили и има алуминиево огледало с адаптивна оптика с обща апертура 12 m.

В повечето случаи в космоса се изстрелват рентгенови телескопи, тъй като земната атмосфера значително отслабва рентгеновите лъчи. Друга особеност на полученото лъчение е фактическата липса на пречупване от повечето прозрачни материали и отражение от метали само под много остър ъгъл. Това налага използването на фокусиране на високоенергийни рентгенови кванти или с помощта на параболични огледала извън оста със специално покритие, или с помощта на принципа на кодираща апертура.

В първия случай огледалото се поставя почти тангенциално на фронта на падащата вълна и в повечето случаи е покрито със злато или иридий. Понякога може да се използва диелектрично покритие, до няколкостотин слоя. При използване на кодираща апертура изображението върху фотодетектора се създава чрез преминаване на изследваното лъчение през матрица, образувана от прозрачни и непрозрачни клетки, разположени в определена последователност. Полученото изображение се реконструира от бордовия компютър на космическия кораб.

По този начин видовете телескопи на съвременната астрономия представляват мощни средства за наблюдение, които през последните години доведоха до наистина революционни открития.

2.Астрономическа обсерватория

Астрономическа обсерватория- институция, предназначена да провежда систематични наблюдения на небесни тела; Обикновено се изгражда на висока площ, от която се открива широк хоризонт във всички посоки. Всяка обсерватория е оборудвана с телескопи, както оптични, така и работещи в други области на спектъра (Радиоастрономия).

Космически обсерваториииграе важна роля в развитието на астрономията. Най-големите научни постижения от последните десетилетия разчитат на знания, придобити от космически кораби.

Голямо количество информация за небесните тела не достига до земята, защото... възпрепятства се от атмосферата, която дишаме. По-голямата част от инфрачервения и ултравиолетовия диапазон, както и рентгеновите и гама лъчите от космически произход са недостъпни за наблюдение от повърхността на нашата планета. За да се изследва пространството в тези диапазони, е необходимо телескопът да се премести извън атмосферата. Резултати от изследвания, получени с помощта на космически обсерваторииреволюционизира разбирането на човека за Вселената.

Първите космически обсерватории не съществуват дълго в орбита, но напредъкът на технологиите направи възможно създаването на нови инструменти за изследване на Вселената. Модерен космически телескоп- уникален комплекс, който е разработен и експлоатиран съвместно от учени от много страни в продължение на няколко десетилетия. Наблюденията, получени с помощта на много космически телескопи, са достъпни за безплатно използване от учени и астрономически ентусиасти от цял свят.

Инфрачервени телескопи

Предназначен за космически наблюдения в инфрачервения диапазон на спектъра. Недостатъкът на тези обсерватории е голямото им тегло. В допълнение към телескопа, в орбита трябва да бъде поставен охладител, който трябва да предпази инфрачервения приемник на телескопа от фоново лъчение - инфрачервени кванти, излъчвани от самия телескоп. Това доведе до много малко инфрачервени телескопи, работещи в орбита през цялата история на космическите полети.

Космически телескоп Хъбъл

Изображение от ESO

На 24 април 1990 г. с помощта на американската совалка Discovery STS-31 в орбита е изведена най-голямата околоземна обсерватория - космическият телескоп Хъбъл, тежащ над 12 тона. Този телескоп е резултат от съвместен проект между НАСА и Европейската космическа агенция. Космическият телескоп Хъбъл е проектиран да работи дълго време. Данните, получени с негова помощ, са достъпни на сайта на телескопа за безплатно ползване от астрономи по света.

Ултравиолетови телескопи

Озоновият слой около нашата атмосфера почти напълно абсорбира ултравиолетовото лъчение от Слънцето и звездите, така че UV квантите могат да бъдат открити само извън него. Интересът на астрономите към UV радиацията се дължи на факта, че най-често срещаната молекула във Вселената, молекулата на водорода, излъчва в този спектрален диапазон. Първият ултравиолетов рефлекторен телескоп с диаметър на огледалото 80 см е изведен в орбита през август 1972 г. на съвместния американско-европейски спътник Коперник.

Рентгенови телескопи

Рентгеновите лъчи ни носят информация от космоса за мощни процеси, свързани с раждането на звезди. Високата енергия на рентгеновите и гама лъчите позволява те да бъдат записвани един по един, с точна индикация за времето на регистрация. Поради факта, че рентгеновите детектори са сравнително лесни за производство и леки, рентгеновите телескопи са инсталирани на много орбитални станции и дори междупланетни космически кораби. Общо повече от сто такива инструмента са били в космоса.

Гама-телескопи

Гама лъчението е подобно по природа на рентгеновото лъчение. За записване на гама лъчи се използват методи, подобни на тези, използвани за рентгенови изследвания. Следователно космическите телескопи често изследват едновременно рентгенови и гама лъчи. Гама-лъчението, получено от тези телескопи, ни носи информация за процесите, протичащи вътре в атомните ядра, както и за трансформациите на елементарните частици в космоса.

Електромагнитен спектър, изучаван в астрофизиката

Дължини на вълните	Област на спектъра	Преминаване през земната атмосфера	Радиационни приемници	Изследователски методи
<=0,01 нм	Гама радиация	Силна абсорбция
0,01-10 nm	Рентгеново лъчение	Силна абсорбция O, N2, O2, O3 и други въздушни молекули	Броячи на фотони, йонизационни камери, фотоемулсии, луминофори	Предимно извънатмосферни (космически ракети, изкуствени спътници)
10-310 nm	Далеч ултравиолетово	Силна абсорбция O, N2, O2, O3 и други въздушни молекули		Екстра-атмосферен
310-390 nm	Близо до ултравиолетовото	Слаба абсорбция	Фотоумножители, фотоемулсии	От повърхността на Земята
390-760 nm	Видима радиация	Слаба абсорбция	Око, фотоемулсии, фотокатоди, полупроводникови устройства	От повърхността на Земята
0,76-15 микрона	Инфрачервено лъчение	Чести ленти на поглъщане на H2O, CO2 и др.		Частично от повърхността на Земята
15 µm - 1 mm	Инфрачервено лъчение	Силна молекулярна абсорбция	Болометри, термодвойки, фоторезистори, специални фотокатоди и фотоемулсии	От балони
> 1 мм	Радио вълни	Предава се радиация с дължини на вълните около 1 mm, 4,5 mm, 8 mm и от 1 cm до 20 m	Радиотелескопи	От повърхността на Земята

Космически обсерватории

Агенция, държава	Име на обсерваторията	Област на спектъра	Година на стартиране
CNES & ESA, Франция, Европейски съюз	COROT	Видима радиация	2006
CSA, Канада	МНОГО	Видима радиация	2003
ESA & NASA, Европейски съюз, САЩ	Космическа обсерватория Хершел	Инфрачервена връзка	2009
ESA, Европейски съюз	Мисия Дарвин	Инфрачервена връзка	2015
ESA, Европейски съюз	Мисия Гая	Видима радиация	2011
ESA, Европейски съюз	Международен гама лъч Лаборатория по астрофизика (ИНТЕГРАЛ)	Гама лъчение, рентгенови лъчи	2002
ESA, Европейски съюз	Сателит Планк	Микровълнова печка	2009
ESA, Европейски съюз	XMM-Нютон	Рентгенов	1999
IKI & НАСА, Русия, САЩ	Спектър-X-гама	Рентгенов	2010
ИКИ, Русия	РадиоАстрон	Радио	2008
INTA, Испания	Нискоенергийна гама-изображение (LEGRI)	Гама радиация	1997
ISA, INFN, RSA, DLR & SNSB	Полезен товар за антиматерия Изследване и астрофизика на светлинните ядра (PAMELA)	Откриване на частици	2006
ISA, Израел	ПЪРГАВ	Рентгенов	2007
ISA, Израел	Реклама на Astrorivelatore Gamma Immagini LEggero (AGILE)	Гама радиация	2007
ISA, Израел	Ултравиолетов университет в Тел Авив Изследовател (TAUVEX)	ултравиолетово	2009
ISRO, Индия	Астросат	Рентгеново, ултравиолетово, видимо лъчение	2009
JAXA & NASA, Япония, САЩ	Сузаку (ASTRO-E2)	Рентгенов	2005
КАРИ, Корея	Корейски институт за напреднали Сателит за наука и технологии 4 (Kaistsat 4)	ултравиолетово	2003
NASA & DOE, САЩ	Космически телескоп за тъмна енергия	Видима радиация
НАСА, САЩ	Astromag Free-Flyer	Елементарни частици	2005
НАСА, САЩ	Рентгенова обсерватория Чандра	Рентгенов	1999
НАСА, САЩ	Обсерватория Constellation-X	Рентгенов
НАСА, САЩ	Cosmic Hot Interstellar Спектрометър (ЧИПС)	ултравиолетово	2003
НАСА, САЩ	Обсерватория на Тъмната вселена	Рентгенов
НАСА, САЩ	Гама-космически телескоп Fermi	Гама радиация	2008
НАСА, САЩ	Galaxy Evolution Explorer (GALEX)	ултравиолетово	2003
НАСА, САЩ	High Energy Transient Explorer 2 (ХЕТЕ 2)	Гама лъчение, рентгенови лъчи	2000
НАСА, САЩ	Космически телескоп Хъбъл	Ултравиолетова, видима радиация	1990
НАСА, САЩ	Космически телескоп Джеймс Уеб	Инфрачервена връзка	2013
НАСА, САЩ	Мисия Кеплер	Видима радиация	2009
НАСА, САЩ	Лазерен интерферометър Космос Антена (LISA)	Гравитационен	2018
НАСА, САЩ	Ядрен спектроскопичен телескоп Масив (NuSTAR)	Рентгенов	2010
НАСА, САЩ	Rossi X-ray Timing Explorer	Рентгенов	1995
НАСА, САЩ	Астрометрична обсерватория SIM Lite	Видима радиация	2015
НАСА, САЩ	Космически телескоп Spitzer	Инфрачервена връзка	2003
НАСА, САЩ	Астрономия на субмилиметрови вълни Сателит (SWAS)	Инфрачервена връзка	1998
НАСА, САЩ	Swift Gamma Ray Burst Explorer	Гама радиация, рентгенови лъчи, ултравиолетови лъчи, Видима радиация	2004
НАСА, САЩ	Търсач на земни планети	Видимо лъчение, инфрачервено
НАСА, САЩ	Инфрачервен изследовател с широко поле (ТЕЛ)	Инфрачервена връзка	1999
НАСА, САЩ	Инфрачервено изследване с широко поле Explorer (WISE)	Инфрачервена връзка	2009
НАСА, САЩ	WMAP	Микровълнова печка	2001

Оптичните телескопични системи се използват в астрономията (за наблюдение на небесни тела), в оптиката за различни спомагателни цели: например за промяна на дивергенцията на лазерното лъчение. Телескопът може да се използва и като телескоп за решаване на проблеми при наблюдение на отдалечени обекти. Първите чертежи на прост телескоп с лещи са открити в бележките на Леонардо да Винчи. Построил телескоп в Липърхей. Също така създаването на телескопа се приписва на неговия съвременник Захари Янсен.

История

Годината на изобретяването на телескопа или по-скоро телескопа се счита за 1607 г., когато холандският производител на очила Джон Липърши демонстрира изобретението си в Хага. Въпреки това му е отказан патент поради факта, че други майстори, като Захари Янсен от Миделбург и Якоб Метиус от Алкмаар, вече притежават копия на телескопи и последният, скоро след Липершей, подава молба до Генералните щати (холандски парламент) за патент По-късни изследвания показват, че телескопите вероятно са били известни по-рано, още през 1605 г. В своите Допълнения към Вителий, публикувани през 1604 г., Кеплер изследва пътя на лъчите в оптична система, състояща се от двойно изпъкнала и двойно вдлъбната леща. Първите чертежи на най-простия телескоп с леща (както с единична, така и с двойна леща) са открити в бележките на Леонардо да Винчи, датиращи от 1509 г. Запазена е неговата бележка: „Направете стъкло, за да гледате пълната луна“ („Атлантически кодекс“).

Първият човек, който насочи телескоп към небето, превърна го в телескоп и получи нови научни данни, беше Галилео Галилей. През 1609 г. той създава първия си телескоп с трикратно увеличение. През същата година той построява телескоп с осемкратно увеличение, дълъг около половин метър. По-късно той създава телескоп, който дава 32-кратно увеличение: дължината на телескопа е около метър, а диаметърът на лещата е 4,5 см. Това е много несъвършен инструмент, който има всички възможни аберации. Въпреки това с негова помощ Галилей прави редица открития.

Името „телескоп“ е предложено през 1611 г. от гръцкия математик Йоанис Демисиани (Джовани Демисиани) за един от инструментите на Галилей, показан на национален симпозиум на Accademia dei Lincei. Самият Галилей използва термина лат. за своите телескопи. перспицилум.

"Телескопът на Галилей", Музей Галилей (Флоренция)

През 20-ти век също така се развиват телескопи, които работят в широк диапазон от дължини на вълните от радио до гама лъчи. Първият специално създаден радиотелескоп влиза в експлоатация през 1937 г. Оттогава са разработени огромно разнообразие от сложни астрономически инструменти.

Оптични телескопи

Телескопът е тръба (твърда, рамка), монтирана на стойка, оборудвана с оси за насочване и проследяване на обекта на наблюдение. Визуалният телескоп има леща и окуляр. Задната фокална равнина на лещата е подравнена с предната фокална равнина на окуляра. Вместо окуляр във фокалната равнина на обектива може да се постави фотолента или матричен приемник на радиация. В този случай обективът на телескопа от гледна точка на оптиката е фотографски обектив, а самият телескоп се превръща в астрограф. Телескопът се фокусира с помощта на фокусер (фокусиращо устройство).

Според оптичната си конструкция повечето телескопи се делят на:

Лещи ( рефракториили диоптрична) - като леща се използва леща или система от лещи.
огледало ( рефлекториили катаптричен) - като леща се използва вдлъбнато огледало.
Телескопи с огледална леща (катадиоптрични) - като леща обикновено се използва сферично основно огледало, а лещите се използват за компенсиране на неговите аберации.

Това може да бъде единична леща (система на Хелмут), система от лещи (Волосов-Галперн-Печатникова, Бейкър-Нана), ахроматичен менискус на Максутов (едноименни системи) или планоидна асферична плоча (системи на Шмид, Райт). Понякога основното огледало е с форма на елипсоид (някои менискови телескопи), сплескан сфероид (камера на Райт) или просто леко оформена неправилна повърхност. Това елиминира остатъчните аберации на системата.

Освен това, за да наблюдават Слънцето, професионалните астрономи използват специални слънчеви телескопи, които се различават по дизайн от традиционните звездни телескопи.

Радиотелескопи

Много големи радиотелескопи в Ню Мексико, САЩ

Радиотелескопите се използват за изследване на космически обекти в радиообхвата. Основните елементи на радиотелескопите са приемна антена и радиометър - чувствителен радиоприемник, регулируем на честотата и приемно оборудване. Тъй като радиодиапазонът е много по-широк от оптичния, различни конструкции на радиотелескопи се използват за запис на радиоизлъчване в зависимост от обхвата. В областта на дългите вълни (метров диапазон; десетки и стотици мегахерци) се използват телескопи, които са съставени от голям брой (десетки, стотици или дори хиляди) елементарни приемници, обикновено диполи. За по-къси вълни (обхват на дециметър и сантиметър; десетки гигахерци) се използват полу- или напълно въртящи се параболични антени. Освен това, за да се увеличи разделителната способност на телескопите, те се комбинират в интерферометри. Когато няколко единични телескопа, разположени в различни части на земното кълбо, се комбинират в една мрежа, те говорят за много дълга базова радиоинтерферометрия (VLBI). Пример за такава мрежа е американската система VLBA (Very Long Baseline Array). От 1997 до 2003 г. работи японският орбитален радиотелескоп HALCA. Високо напреднала лаборатория за комуникации и астрономия), включен в мрежата от телескопи VLBA, което значително подобри разделителната способност на цялата мрежа. Руският орбитален радиотелескоп Радиоастрон също се планира да бъде използван като един от елементите на гигантския интерферометър.

Космически телескопи

Земната атмосфера пропуска добре радиация в оптичния (0,3-0,6 микрона), близкия инфрачервен (0,6-2 микрона) и радио (1 mm - 30 ) диапазона. Но с намаляването на дължината на вълната прозрачността на атмосферата силно намалява, в резултат на което наблюденията в ултравиолетовия, рентгеновия и гама диапазоните стават възможни само от космоса. Изключение е регистрирането на ултрависоко енергийно гама-лъчение, за което са подходящи методите на астрофизиката на космическите лъчи: високоенергийните гама-фотони в атмосферата генерират вторични електрони, които се записват от наземни инсталации с помощта на блясък на Черенков. Пример за такава система е телескопът CACTUS.

В инфрачервения диапазон поглъщането в атмосферата също е силно, но в областта от 2-8 микрона има редица прозорци на прозрачност (както в милиметровия диапазон), в които могат да се правят наблюдения. В допълнение, тъй като повечето от абсорбционните линии в инфрачервения диапазон принадлежат на водни молекули, инфрачервените наблюдения могат да се правят в сухи райони на Земята (разбира се, при тези дължини на вълните, където се образуват прозорци на прозрачност поради липсата на вода). Пример за такова разположение на телескопа е телескопът на Южния полюс. Телескоп на Южния полюс), инсталиран на географския южен полюс, работещ в субмилиметровия диапазон.

В оптичния диапазон атмосферата е прозрачна, но поради разсейването на Rayleigh тя предава светлина с различни честоти по различен начин, което води до изкривяване на спектъра на осветителните тела (спектърът се измества към червено). Освен това атмосферата винаги е разнородна, в нея постоянно съществуват течения (ветрове), което води до изкривяване на изображението. Следователно разделителната способност на базираните на Земята телескопи е ограничена до приблизително 1 дъгова секунда, независимо от апертурата на телескопа. Този проблем може да бъде частично решен чрез използване на адаптивна оптика, която може значително да намали влиянието на атмосферата върху качеството на изображението и чрез издигане на телескопа на по-висока надморска височина, където атмосферата е по-разредена - в планините или във въздуха на самолети или стратосферни балони. Но най-големи резултати се постигат, когато телескопите се изнасят в космоса. Извън атмосферата изкривяването напълно липсва, така че максималната теоретична разделителна способност на телескопа се определя само от границата на дифракция: φ=λ/D (ъгловата разделителна способност в радиани е равна на отношението на дължината на вълната към диаметъра на отвора). Например, теоретичната разделителна способност на космически телескоп с огледало с диаметър 2,4 метра (като телескоп

Космическите телескопи обикновено са телескопи, които работят извън земната атмосфера и по този начин не си правят труда да надничат през тази атмосфера. Най-известният космически телескоп днес е космическият телескоп Хъбъл, който откри стотици екзопланети, разкри много грандиозни галактики, космически събития и разшири хоризонтите на нашия поглед към космоса. Хъбъл ще бъде заменен от космическия телескоп Джеймс Уеб, който ще бъде изстрелян в космоса през 2018 г. и чието огледало ще бъде почти три пъти по-голямо от диаметъра на огледалото на Хъбъл. След Джеймс Уеб учените планират да изпратят в космоса High-Definition Space Telescope (HDST), но засега това е само в плановете. Както и да е, космическите телескопи са и ще продължат да обясняват по-голямата част от нашите открития в дълбокия космос.

Ние си представяме космоса като тъмно, студено и тихо място, където няма нищо друго освен безкрайната Вселена наоколо. Може обаче да се спори за тишината на космоса. Хиляди различни радиосигнали пътуват из Вселената. Те се излъчват от различни космически обекти и повечето от тези сигнали не са нищо повече от шум и смущения. Но сред тях има и такива, които не могат да бъдат класифицирани като намеса. И наскоро регистрира огромен китайски радиотелескоп.

Космически телескопи

Наблюдение на планети, звезди, мъглявини и галактики директно от космоса - астрономите са мечтали за такава възможност отдавна. Факт е, че земната атмосфера, която защитава човечеството от много космически проблеми, в същото време възпрепятства наблюденията на далечни небесни обекти. Облачната покривка и нестабилността на самата атмосфера изкривяват получените изображения и дори правят астрономическите наблюдения невъзможни. Ето защо, веднага щом специализираните сателити започнаха да се изпращат в орбита, астрономите започнаха да настояват за изстрелване на астрономически инструменти в космоса.

Първородният на Хъбъл.Решителен пробив в тази насока е през април 1990 г., когато една от совалките изстрелва в космоса телескопа Хъбъл с тегло 11 т. Уникален инструмент с дължина 13,1 м и диаметър на главното огледало 2,4 м, който струва на данъкоплатците в САЩ 1 . 2 милиарда долара, е кръстен на известния американски астроном Едуин Хъбъл, който пръв забелязал, че галактиките се разпръскват от определен център във всички посоки.

Космическият телескоп Хъбъл и неговата снимка на стълбовете на сътворението - раждането на нови звезди в мъглявината Орел

Хъбъл започна трудно. Два месеца след изстрелването му в орбита на височина 613 км стана ясно, че главното огледало е дефектно. Извивката му в краищата се различаваше от изчислената с няколко микрона - една петдесета от дебелината на човешки косъм. Но дори и това малко количество беше достатъчно, за да може Хъбъл да бъде късоглед и полученото изображение беше размазано.

Първоначално те се опитаха да коригират дефектите в изображението на Земята с помощта на компютърни програми за корекция, но това не помогна много. Тогава беше решено да се извърши уникална операция за коригиране на „миопия“ точно в космоса, като се предписват специални „очила“ на Хъбъл - коригираща оптична система.

И така, в ранната сутрин на 2 декември 1993 г. седем астронавти тръгват със совалката „Индевър“, за да извършат уникална операция. Те се върнаха на Земята след 11 дни, след като постигнаха привидно невъзможното по време на пет излизания в открития космос - телескопът „получи светлината“. Това стана ясно след получаването на поредната порция снимки от него. Качеството им се повиши значително.

През годините на своя полет космическата обсерватория направи няколко десетки хиляди оборота около Земята, „навивайки“ милиарди километри.

Телескопът Хъбъл вече направи възможно наблюдението на повече от 10 хиляди небесни обекта. Два и половина трилиона байта информация, събрана от телескопа, се съхраняват на 375 оптични диска. И все още продължава да се натрупва. Телескопът направи възможно да се открие съществуването на черни дупки в космоса, разкри наличието на атмосфера на спътника на Юпитер Европа, откри нови спътници на Сатурн и ни позволи да надникнем в най-отдалечените кътчета на космоса...

По време на втората "проверка" през февруари 1997 г. спектрографът с висока разделителна способност на телескопа, спектрографът на слабите обекти, устройството за насочване на звезди, магнетофонът и електрониката на слънчевия панел бяха заменени.

Според плана Хъбъл трябваше да се „пенсионира“ през 2005 г. Въпреки това, той все още работи правилно и до днес. Въпреки това той вече се готви за почетна оставка. Ветеранът ще бъде заменен от нов уникален космически телескоп през 2015 г., кръстен на Джеймс Уеб, един от директорите на НАСА. Именно при него астронавтите за първи път кацнаха на Луната.

Какво ни готви идващият ден?Тъй като новият телескоп ще има композитно огледало с диаметър 6,6 m и обща площ 25 квадратни метра. м, се смята, че Webb ще бъде 6 пъти по-мощен от своя предшественик. Астрономите ще могат да наблюдават обекти, които светят 10 милиарда пъти по-слабо от най-бледите звезди, видими с просто око. Те ще могат да видят звездите и галактиките, свидетели на зараждането на Вселената, а също така ще определят химичния състав на атмосферите на планетите, обикалящи около далечни звезди.

В създаването на новата орбитална инфрачервена обсерватория участват над 2000 специалисти от 14 държави. Работата по проекта започва през далечната 1989 г., когато НАСА предлага на световната научна общност проекта за следващо поколение космически телескоп. Диаметърът на главното огледало беше планиран да бъде не по-малък от 8 м, но през 2001 г. амбициите трябваше да бъдат смекчени и спрени на 6,6 м - голямо огледало не се побира в ракетата Ariane 5, а совалките, както знаем, вече са спрели да летят.

"Джеймс Уеб" ще лети в космоса под прикритието на "звезден чадър". Неговият щит във формата на гигантско цвете ще предпазва телескопа от звездна радиация, която затруднява виждането на далечни галактики. Огромен чадър с площ от 150 кв. m ще се състои от пет слоя полиамиден филм, всеки от които е не по-дебел от човешки косъм. В продължение на шест години този филм беше тестван за здравина, като се проверяваше дали може да издържи на бомбардировка от микрометеорити. Трите вътрешни слоя ще бъдат покрити с ултратънък слой алуминий, а външните два ще бъдат обработени със силиконова сплав. Слънцезащитният крем ще функционира като огледало, отразяващо радиацията от Слънцето и други осветителни тела обратно в космоса.

Както знаете, в космоса е толкова студено, че след шест месеца телескопът ще се охлади до температура под –225 °C. Но също така е твърде високо за MIRI, устройство за наблюдения в средния инфрачервен диапазон (Mid-Infrared Instrument), състоящо се от камера, коронограф и спектрометър. MIRI ще трябва да бъде допълнително охладен с помощта на базирано на хелий хладилно оборудване до температура от -266 °C - само 7 °C над абсолютната нула.

Освен това астрономите се опитаха да намерят точка в космоса, където телескопът може да остане в продължение на години, обръщайки „гръб“ едновременно към Земята, Луната и Слънцето, предпазвайки се от тяхната радиация с екран. За една година, която ще направи един оборот около Слънцето, телескопът ще може да обследва цялото небесно пространство.

Недостатъкът на тази точка на либрация на Лагранж L2 е нейното разстояние от нашата планета. Така че, ако внезапно бъде открита някаква неизправност в телескопа, какъвто беше случаят с Хъбъл, малко вероятно е да бъде коригирана през следващите години - ремонтният екип сега просто няма на какво да лети; корабите от ново поколение ще се появят след пет години, не по-рано.

Това принуждава учените, дизайнерите и тестерите, които сега привеждат Webb в състояние, да бъдат изключително внимателни. В края на краищата, телескопът Webb ще работи на разстояние 2500 пъти по-голямо от това, на което е работил Хъбъл, и почти четири пъти разстоянието на Луната от Земята.

Основното огледало с диаметър 6,6 м, когато е сглобено, няма да се побере на нито един от съществуващите космически кораби. Поради това е съставен от по-малки части, за да може лесно да се сгъва. В резултат на това телескопът се състои от 18 по-малки шестоъгълни огледала, с дължина на страната 1,32 м. Огледалата са направени от лек и издръжлив метал берилий. Всяко от 18-те огледала, плюс три резервни, тежи около 20 кг. Както се казва, усетете разликата между тях и тона, който тежи 2,4-метровото огледало на Хъбъл.

Огледалата са шлифовани и полирани с точност до 20 нанометра. Звездната светлина ще бъде отразена от основното огледало върху вторично огледало, монтирано над него, което може да се регулира автоматично, ако е необходимо. През отвора в центъра на главното огледало светлината ще се отрази отново - този път върху инструментите.

На Земята новополираните огледала се поставят в гигантски фризер на НАСА, където се създават космически условия – силен студ и вакуум. Чрез намаляване на температурата до -250 °C специалистите трябва да гарантират, че огледалата придобиват очакваната форма. Ако не, тогава те ще бъдат излъскани отново, опитвайки се да постигнат идеала.

След това готовите огледала се позлатяват, тъй като златото отразява най-добре инфрачервените топлинни лъчи. След това огледалата ще бъдат замразени отново и ще бъдат подложени на окончателно тестване. След това телескопът ще бъде окончателно сглобен и тестван не само за безпроблемната работа на всички компоненти, но и за устойчивост на вибрации и претоварвания, които са неизбежни при изстрелване на ракета в космоса.

Тъй като златото абсорбира синята част от спектъра на видимата светлина, телескопът Webb няма да може да снима небесни обекти, както изглеждат с просто око. Но свръхчувствителните сензори MIRI, NIRCam, NIRSpec и FGS-TFI могат да откриват инфрачервена светлина с дължини на вълните от 0,6 до 28 микрона, което ще направи възможно заснемането на първите звезди и галактики, образувани в резултат на Големия взрив.

Учените предполагат, че първите звезди са се образували няколкостотин милиона години след Големия взрив и след това тези гиганти, с радиация милиони пъти по-силна от слънчевата, са избухнали като свръхнови. Можете да проверите дали това наистина е така само като погледнете самите покрайнини на Вселената.

Но новият космически телескоп е предназначен не само за наблюдение на най-отдалечените и следователно древни обекти на Вселената. Учените се интересуват и от прашните райони на галактиката, където все още се раждат нови звезди. Инфрачервеното лъчение може да проникне през праха и благодарение на Джеймс Уеб астрономите ще могат да разберат формирането на звездите и придружаващите ги планети.

Учените се надяват не само да уловят самите планети, обикалящи около звезди на безкрайни светлинни години, но и да анализират светлината от подобни на Земята екзопланети, за да определят състава на техните атмосфери. Например, водната пара и CO2 изпращат специфични сигнали, чрез които ще бъде възможно да се определи дали има живот на отдалечени от нас планети.

Радиоастрон се подготвя за работа.Този космически телескоп имаше трудна съдба. Работата по него започна преди повече от десет години, но все още не беше възможно да бъде завършена - нямаше пари, преодоляването на определени технически трудности изискваше повече време, отколкото първоначално се смяташе, или имаше поредна пауза в космическите изстрелвания...

Но най-накрая, през юли 2011 г., сателитът Spektr-R с полезен товар от около 2600 kg, от които 1500 kg бяха за падащата параболична антена, а останалите за електронния комплекс, съдържащ приемници на космическо излъчване, усилватели, контролни блокове, бяха пуснати преобразуватели на сигнали, система за предаване на научни данни и др.

Първо ракетата-носител Zenit-2SB и след това горната степен Fregat-2SB изведоха спътника в удължена орбита около Земята на височина около 340 хиляди км.

Изглежда, че създателите на оборудването от НПО Лавочкин, заедно с главния дизайнер Владимир Бабишкин, могат да дишат свободно. Няма такъв късмет!..

„Ракетата носител се справи без никакви проблеми“, каза Владимир Бабишкин на пресконференция. „След това имаше две активации на ускорителния блок. Орбитата на апарата е малко необичайна от гледна точка на изстрелването, защото има доста ограничения, които трябваше да удовлетворим "...

В резултат на това и двете активации на горния етап се състояха извън обхвата на видимост на наземните станции от руска територия и това добави вълнение към наземния екип. Накрая телеметрията показа: както първото, така и второто активиране преминаха добре, всички системи работеха нормално. Слънчевите панели се отвориха, след което системата за управление задържа устройството в зададена позиция.

Първоначално операцията за отваряне на антената, която се състои от 27 венчелистчета, които са били сгънати по време на транспортиране, е била насрочена за 22 юли. Процесът на отваряне на венчелистчетата отнема около 30 минути. Процесът обаче не започна веднага и разполагането на параболичната антена на радиотелескопа беше завършено едва на 23 юли. До есента „чадърът“ с диаметър 10 м беше напълно отворен. „Това ще позволи да се получават изображения, координати и ъглови движения на различни обекти във Вселената с изключително висока разделителна способност“, обобщиха експертите резултатите от първия етап на експеримента.

След отваряне на огледалото на приемната антена, космическият радиотелескоп отнема около три месеца, за да се синхронизира със земните радиотелескопи. Факт е, че той не трябва да работи сам, а „във връзка“ с наземни инструменти. Предвижда се като синхронни радиотелескопи на Земята да се използват два стометрови радиотелескопа в Грийн Банк, Западна Вирджиния, САЩ, и Ефелсберг, Германия, както и известната радиообсерватория Аресибо в Пуерто Рико.

Насочени едновременно към един и същи звезден обект, те ще работят в режим на интерферометър. Тоест, казано по-просто, с помощта на методи за компютърна обработка на информацията получените данни ще бъдат събрани и получената картина ще съответства на тази, която може да се получи от радиотелескоп, чийто диаметър би бил 340 хиляди км по-голям от диаметъра на Земята.

Наземно-космически интерферометър с такава основа ще осигури условия за получаване на изображения, координати и ъглови движения на различни обекти във Вселената с изключително висока разделителна способност - от 0,5 дъгови милисекунди до няколко микросекунди. „Телескопът ще има изключително висока ъглова разделителна способност, което ще позволи да се получат непостижими досега в детайли изображения на изследваните космически обекти“, подчертава академикът на РАН Николай Кардашев, директор на Академичния космически център на Физическия институт „Лебедев“. водеща организация за комплекса от научно оборудване на спътника Radioastron.

За сравнение, разделителната способност, която може да бъде постигната с помощта на RadioAstron, ще бъде поне 250 пъти по-висока от тази, която може да бъде постигната с помощта на наземна мрежа от радиотелескопи, и повече от 1000 пъти по-висока от тази на космическия телескоп Хъбъл, работещ в оптичен диапазон .

Всичко това ще позволи да се изследва околността на свръхмасивните черни дупки в активните галактики, да се разгледа в динамика структурата на регионите, където се образуват звезди в нашата галактика Млечен път; изучаване на неутронни звезди и черни дупки в нашата Галактика; изучава структурата и разпространението на междузвездната и междупланетната плазма; да изгради точен модел на гравитационното поле на Земята, както и да извърши много други наблюдения и изследвания.

От книгата Занимателна анатомия на роботите автор Мацкевич Вадим Викторович

Космически роботи През 1822 г. великият английски поет Дж. Байрон пише в стихотворението си „Дон Жуан”: „Скоро ние, владетелите на природата, ще изпратим нашите машини на Луната”... Блестящото пророчество на Дж. Байрон се сбъдва през втората половина на 20 век. Ние сме очевидци на безпрецедентното

От книгата Пилотирани полети до Луната автор Шунейко Иван Иванович

Американски космически програми Безпилотни космически кораби за изследване на космоса и използване на космическите технологии за практически цели През 70-те години. се фокусира върху изследването на вътрешните планети Меркурий и Венера, както и на планетата

От книгата Битката за звездите-2. Космическа конфронтация (част I) автор Первушин Антон Иванович

От книгата Битката за звездите-2. Космическа конфронтация (част II) автор Первушин Антон Иванович

4.2. Тестове за космически полети на пилотирани космически кораби Аполо-7, 8, 9, 10 Аполо-7 На 11 октомври 1968 г. в 15:02:45 GMT е изведен в орбита сателит от ракета носител Сатурн IB на главния блок на Космически кораб Аполо с тегло 18 777 кг с екипаж от Уолтър Шира, Дойн Айзел и Уолтър

От книгата Индустриално изследване на космоса автор Циолковски Константин Едуардович

Крилати космически кораби "M-2" и "HL-10" Безславният финал на програмата "Daina-Sor" не помрачи ентусиазма на онези американски дизайнери, които свързаха бъдещето на астронавтиката с развитието на авиацията. От началото на 60-те години всяка уважаваща себе си западна авиационна компания

От книгата Балистичната теория на Риц и картината на Вселената автор Семиков Сергей Александрович

Круизни космически системи "Сатурн" В началото на 60-те години най-обещаващата ракета-носител в Съединените щати се смяташе за ракетата Сатурн, чието развитие и подобрение беше извършено от Центъра за космически полети Дж. Маршал в Хънтсвил (Алабама), оглавен от

От книгата Take Off 2011 04 автор автор неизвестен

С инструкции за оценка на перспективите за създаване на аерокосмическо превозно средство, способно да осигури плъзгащо се спускане, Сергей Королев се обърна не само към Цибин, но и към Владимир Мясищев.От 1958 г. ОКБ-23 започва работа по

От книгата Обитаеми космически станции автор Бубнов Игор Николаевич

„Космически“ снаряди от Джералд Бул Както знаете, всичко ново е добре забравено старо. Използвайки примера на материала в предишната глава, ние се убедихме, че развитието на технологиите до голяма степен се основава на това добре известно съображение.

От книгата Нови космически технологии автор Фролов Александър Владимирович

Космически пътешествия* Нека любителите на фантастиката не се оплакват от мен. Тук няма да видите това. Целта на тази работа е да заинтересува картините на бъдещото космическо съществуване на човечеството, като по този начин мотивира читателя да го постигне и да работи съответно.

От книгата Тази невероятна възглавница автор Гилзин Карл Александрович

§ 2.16 Въртящи се звезди и космически дъги Човек трябва да следва мъдростта на природата, която като че ли най-много се страхува да не произведе нещо излишно или безполезно, но често обогатява едно нещо с много действия. Николай Коперник, „За въртенето на небесните сфери“ Над нас

От книгата на автора

§ 2.21 Радиогалактики и други космически аномалии Така пред нас се отваря едно от най-ярките разкрития на Вселената, че всички тези „чудовища“: радиогалактики, квазари и други аномални радиационни обекти не са нищо повече от обикновени галактики, оптични

От книгата на автора

§ 5.11 Космически лъчи - пътят към звездите ... Планетата е люлката на ума, но не можете да живеете вечно в люлката. ...Човечеството няма да остане завинаги на Земята, но в преследване на светлината и космоса първо плахо ще проникне отвъд атмосферата, а след това ще завладее всичко около слънцето

От книгата на автора

ЗА КАКВО СА НУЖНИ ОРБИТАЛНИТЕ КОСМИЧЕСКИ СТАНЦИИ? Обитаемите космически станции, подобно на изкуствените спътници на Земята, ще се движат в орбити извън земната атмосфера. В тази връзка всички научни и технически проблеми, които ще бъдат решени от околоземни орбитални станции, могат да бъдат

От книгата на автора

Александър Владимирович Фролов Нови космически технологии Има само един истински закон - този, който помага да станем свободни. Ричард Бах "Чайка Джонатан Ливингстън"