Веднага ми беше напомнено в коментарите, че е наложително да се пише за BTA-6. Изпълнявам желания :-)

В продължение на много години най-големият телескоп в света BTA (Голям азимутален телескоп) принадлежи на нашата страна и е проектиран и изграден изцяло с помощта на вътрешни технологии, демонстрирайки лидерството на страната в създаването на оптични инструменти. В началото на 60-те години съветските учени получиха „специална задача“ от правителството - да създадат телескоп, по-голям от този на американците (телескопът Хейл - 5 м). Те смятаха, че един метър повече ще бъде достатъчен, тъй като по принцип американците смятат, че е безсмислено да се създават твърди огледала с размер повече от 5 метра поради деформация под собственото им тегло.

Каква е историята на създаването на този уникален научен обект?

Сега ще разберем ...

Между другото, първата снимка е от много, вижте и нея със сигурност

Снимка 3.

М. В. Келдиш, Л. А. Арцимович, И. М. Копилов и други на строителната площадка на БТА. 1966 г.

Историята на Големия азимутов телескоп (БТА, Карачаево-Черкесия) започва на 25 март 1960 г., когато по предложение на Академията на науките на СССР и Държавния комитет по отбранителни технологии Съветът на министрите на СССР приема резолюция за създаване комплекс с рефлекторен телескоп с основно огледало с диаметър 6 метра.

Целта му е „да изследва структурата, физическата природа и еволюцията на извънгалактическите обекти, да проучи подробно физическите характеристики и химичния състав на нестационарните и магнитни звезди“. Главен изпълнител беше Държавният оптически и механичен завод на името на В.И. OGPU (GOMZ), въз основа на която скоро се формира LOMO, а главен дизайнер е Баграт Константинович Йоанисиани. BTA е най-новата астрономическа техника за времето си, която съдържа много истински революционни решения... Оттогава монтирането на всички големи телескопи в света се извършва съгласно брилянтно доказаната алт-азимутна схема, използвана от нашите учени в БТА за първи път в световната практика. Специалистите от най-висок клас са работили по създаването му, което е гарантирало високото качество на гигантското устройство. Вече повече от 30 години БТА поддържа звездния си часовник. Този телескоп е способен да различава астрономически обекти от 27-ма величина. Представете си, че земята е плоска; и тогава, ако в Япония някой запалва цигара, с телескоп може да се види ясно.

Снимка 4.

Почистване на дъното на ямата. Февруари 1966 г.

След анализ на всички данни, мястото за телескопа BTA беше място на височина 2100 метра близо до планината Пастухов, близо до село Зеленчукская, което се намира в Карачаево-Черкесия - Нижният Архиз.

Типът на азимута на стойката на телескопа е избран в съответствие с проекта. Общият външен диаметър на огледалото е бил 6,05 метра с дебелина 65 см, равномерен по цялата площ.

Сглобяването на конструкцията на телескопа се извършва в помещенията на LOMO. За това е специално построена сграда с височина над 50 метра. Вътре в сградата са монтирани кранове с товароподемност 150 и 30 тона. Преди започване на сглобяването е направена специална основа. Самото събрание започва през януари 1966 г. и продължава повече от година и половина, до септември 1967 година.

Снимка 5.

Изграждане на основите на телескопа и кулата. Април 1966 г.

По времето, когато беше произведена огледална заготовка с диаметър 6 m, натрупаният опит в обработката на големи оптични заготовки не беше голям. За обработката на отливка с диаметър 6 метра, когато беше необходимо да се отстранят около 25 тона стъкло от детайла, съществуващия опит се оказа неподходящ, както поради ниската производителност на труда, така и поради наличието на реална опасност от повреда на детайла. Следователно, при обработката на детайл с диаметър 6 м, беше решено да се използва диамантен инструмент.

Много от сглобките на телескопите са уникални за времето си, като основния спектрограф на телескопа, който е с диаметър 2 метра, направляваща система, която включва водач на телескоп и интегрирана система за снимки и телевизия, както и специализиран компютър за контрол на работата на системата.

Снимка 6.

Лято 1968 г. Доставка на части за телескоп

BTA е телескоп от световна класа. Голямата способност на телескопа да събира светлина дава възможност да се изследва структурата, физическата природа и еволюцията на извънгалактическите обекти, да се изследват подробно физическите характеристики и химичния състав на особени, нестационарни и магнитни звезди, да се изследват процесите на формиране на звезди и еволюция на звездите, за изследване на повърхностите и химичния състав на атмосферите на планетите, измервания на траекторията на изкуствени небесни тела на големи разстояния от Земята и много други.

С негова помощ бяха проведени многобройни уникални изследвания на космическото пространство: изследвани са най-отдалечените галактики, наблюдавани някога от Земята, изчислена е масата на локалния обем на Вселената и са решени много други тайни на космоса. Петербургският учен Дмитрий Вишелович с помощта на БТА търсеше отговор на въпроса дали фундаменталните константи се движат във Вселената. Въз основа на резултатите от наблюденията той направи важни открития. Астрономи от цял ​​свят се изправят на опашка, за да направят наблюдения с известния руски телескоп. Благодарение на BTA, местните строители на телескопи и учени са натрупали богат опит, който е направил възможно отварянето на пътя към новите технологии за изучаване на Вселената.

Снимка 7.

Монтаж на метални конструкции на купола. 1968 година

Разделителната способност на телескопа е 2000 пъти по-голяма от резолюцията на човешкото око, а радиусът му на „зрение“ е 1,5 пъти по-висок от този на най-големия американски телескоп по това време в планината Паломар (8-9 милиарда светлинни години срещу 5 -6, съответно). Не случайно БТА се нарича „Окото на планетата“. Размерите му са невероятни: височина - 42 метра, тегло - 850 тона. Благодарение на специалния дизайн на хидравличните опори, телескопът „плава“ върху най-тънката маслена възглавница с дебелина 0,1 мм и човек е в състояние да я завърти около оста си без да използва оборудване и допълнителни инструменти.

С правителствено постановление от 25 март 1960 г. заводът за оптично стъкло в Литкарино е одобрен за главен изпълнител при разработването на технологичния процес за леене на огледална заготовка с диаметър 6 m от стъкло и за производство на огледална заготовка. Две нови производствени сгради са построени специално за този проект. Беше необходимо да се хвърли стъклена заготовка с маса 70 тона, да се отгрява и да се извърши сложна обработка на всички повърхности с производството на 60 дупки за кацане от задната страна, централен отвор и др. Три години след освобождаването на с правителственото постановление е създаден експериментален производствен цех. Задачата на семинара включваше инсталирането и отстраняването на грешки на оборудването, развитието на технологията на промишления процес и производството на огледални заготовки.

Снимка 8.

Комплексът от проучвателни работи, извършени от специалисти на LZOS за създаване на оптимални режими на обработка, позволи да се разработи и внедри технология за производство на промишлена заготовка на основното огледало. Детайлът се обработва почти година и половина. През 1963 г. от Коломенския завод за тежки металообработващи машини е създадена специална въртележка машина KU-158 за обработка на огледалото. Успоредно с това беше извършена много изследователска работа по технологията и управлението на това уникално огледало. През юни 1974 г. огледалото беше готово за сертифициране, което беше успешно завършено. През юни 1974 г. започва критичният етап на транспортиране на огледалото до обсерваторията. На 30 декември 1975 г. е одобрен актът на Държавната междуведомствена комисия за приемането в експлоатация на Големия азимутов телескоп.

Снимка 9.

1989 г. Сглобяване на 1-метровия телескоп Zeiss-1000

Снимка 10.

Транспортиране на горната част на тръбата BTA. Август 1970 г.

Днес съществуват нови, по-ефективни астрономически системи с по-големи, включително сегментирани огледала. Но по отношение на своите параметри нашият телескоп все още се счита за един от най-добрите в света, така че все още е много търсен сред местни и чуждестранни учени. През последните години той е претърпял многократна модернизация, системата за управление е подобрена, преди всичко. Днес могат да се правят наблюдения с помощта на оптична връзка директно от града на астрономите, разположен в долината.

Снимка 11.

Съветската оптична индустрия от онези времена не е проектирана да решава подобни проблеми, следователно, за да се създаде 6-метрово огледало, в Литкарино близо до Москва е построена централа на базата на малка работилница за производство на огледални отражатели.

Заготовката за такова огледало тежи 70 тона, първите няколко бяха "прецакани" заради бързането, тъй като трябваше да се охладят много дълго, за да не се напукат. "Успешният" детайл се охлажда в продължение на 2 години и 19 дни. Тогава по време на неговото смилане са произведени 15 000 карата диамантени инструменти и са „изтрити“ почти 30 тона стъкло. Напълно завършеното огледало сега тежи 42 тона.

Доставката на огледалото до Кавказ заслужава отделно споменаване. Първо, до местоназначението беше изпратен манекен със същия размер и тегло, направени бяха някои корекции в маршрута - построени са 2 нови речни пристанища, 4 нови моста 6 съществуващи бяха укрепени и разширени, няколкостотин километра бяха прокарани нови пътища с перфектно покритие.

Механичните части на телескопа са създадени в Ленинградския оптико-механичен завод. Общата маса на телескопа е била 850 тона.

Снимка 12.

Но въпреки всички усилия американският телескоп Hale BTA-6 не успя да "надмине" по качество (тоест по резолюция). Отчасти поради дефекти в основното огледало (първата палачинка все още е на бучки), отчасти поради най-лошото климатични условияна местоположението му.

Снимка 13.

Монтажът през 1978 г. на ново огледало, вече трето поредно, значително подобри ситуацията, но метеорологичните условия останаха същите. Освен това работата се усложнява от твърде високата чувствителност на твърдото огледало към малки температурни колебания. „Не вижда“ - това, разбира се, е казано на висок глас, до 1993 г. BTA-6 остава най-големият телескоп в света и е най-големият в Евразия и до днес. С новото огледало беше възможно да се постигне резолюция почти като тази на Хейл, а „проникващата сила“, тоест способността да се виждат слаби обекти в BTA-6 е още по-голяма (в края на краищата диаметърът е цял метър по-голям).

Снимка 14.

Снимка 15.

Снимка 16.

Снимка 17.

Снимка 18.

През 30-годишния период от експлоатацията на телескопа огледалото му е било прекрито няколко пъти, което е довело до значителни щети на повърхностния слой, корозията му и в резултат на това е загубена до 70% от отражателната способност на огледалото. И все пак БТА беше и си остава уникален инструмент на астрономи, както руски, така и чужди. Но за да се запази неговата работоспособност и да се увеличи ефективността му, стана необходимо да се реконструира и актуализира основното огледало. В момента технологията за оформяне и разтоварване на огледалото, която е собственост на специалистите на ОАО LZOS, дава възможност за трикратно подобряване на оптичните му характеристики, включително ъгловата разделителна способност.

Снимка 19.


Днес технологичният процес на оформяне на повърхностите на астрономическите оптични части в завода за оптично стъкло Lytkarino е изведен на ново ниво, постигнатото качество на отклоненията във формата на повърхността от теоретичното се е увеличило с порядък поради автоматизацията и модернизацията на производството и компютърния контрол. Както механичната основа, така и технологията за олекотяване и разтоварване на огледала са значително подобрени с помощта на съвременна компютърна техника. Машините за фрезоване, шлайфане и полиране на 6-метровото огледало също са модернизирани в съответствие със съвременните изисквания. Контролите на оптиката също са значително подобрени.

Основното огледало е доставено на завода за оптично стъкло в Литкарино. Фазата на фрезоване вече е завършена. Най-горният слой с дебелина около 8 мм е отстранен от работната повърхност. Огледалото се транспортира в термостабилизиран корпус и се инсталира на автоматизирана машина за шлайфане и полиране на работната повърхност. Според техническия директор - главен инженер на предприятието С. П. Белоусов, това ще бъде най-трудният и решаващ етап на огледална обработка - необходимо е да се получи повърхностна форма с много по-малки отклонения от идеален параболоид, отколкото беше постигнато през седемдесетте години. След това огледалото на телескопа с порядък подобрена разделителна способност и проникваща мощност ще може да служи на руската и световната наука още поне 30 години.

Снимка 20.

Сред специалистите, участвали в производството на огледалото - механик Жихарев А.Г., оптик Каверин М.С., ключар Панов В.Г., фреза Писаренко Н.И. - те работят и до днес, пренасяйки богатия опит от големи оптични уреди на младите хора. Съвсем наскоро оптикът Бохманов Ю. К., операторът на фреза Егоров Е. В. заминаха за заслужена почивка. (той префрезера огледалото миналата и тази година).

Никой друг не може да върши този вид работа в Русия. В света освен LZOS има само две компании, които произвеждат големи огледала. Това е оптичната лаборатория на Обсерваторията на стюарда (Аризона, САЩ) и SAGEM-REOSC (Франция) (8 м в диаметър), но дори там кулите за управление на огледалата са по-къси от необходимото, тъй като радиусът на огледалото BTA е 48 метра.

Б.М. Шустов, доктор на физико-математическите науки,
Институт по астрономия РАН

Основното знание за Вселената е придобито от човечеството с помощта на оптични инструменти - телескопи. Вече първият телескоп, изобретен от Галилей през 1610 г., направи възможно да се направят големи астрономически открития. През следващите векове астрономическата технология непрекъснато се усъвършенства и съвременното ниво на оптична астрономия се определя от данни, получени с помощта на инструменти, които са стотици пъти по-големи от първите телескопи.

Тенденцията към все по-големи инструменти стана особено очевидна през последните десетилетия. Телескопите с огледала с диаметър 8-10 м стават често срещани в практиката за наблюдение. Проектите на 30-метрови и дори 100-метрови телескопи се оценяват като напълно осъществими за 10 - 20 години.

Защо се строят

Необходимостта от изграждането на такива телескопи се определя от проблеми, които изискват максимална чувствителност на инструментите за регистриране на излъчване от най-слабите космически обекти. Тези задачи включват:

• произхода на Вселената;
• механизми на образуване и еволюция на звездите, галактиките и планетарните системи;
• физични свойства на материята в екстремни астрофизични условия;
• астрофизични аспекти на произхода и съществуването на живота във Вселената.

За да получите максимална информация за астрономически обект, трябва да разполага с модерен телескоп голяма площ за събиране на оптика и висока ефективност на радиационните детектори... Освен това, Намесата за наблюдение трябва да бъде минимална.

Понастоящем ефективността на приемниците в оптичния диапазон, разбирана като част от откритите кванти от общия брой, пристигащи на чувствителната повърхност, се доближава до теоретичната граница (100%) и пътищата за по-нататъшно усъвършенстване са свързани с увеличаване на формат на приемника, ускорение на обработката на сигнала и др.

Намесата за наблюдение е сериозен проблем. В допълнение към естествените смущения (например облачност, образувания на прах в атмосферата), заплахата за съществуването на оптичната астрономия като наука за наблюдение представлява нарастващото осветление от селища, индустриални центрове, комуникации, техногенно замърсяване на атмосферата. Съвременните обсерватории са естествено построени на места с благоприятен астроклимат. По света има много малко такива места, не повече от дузина. За съжаление на територията на Русия няма места с много добър астроклимат.

Единствената обещаваща посока в развитието на високоефективната астрономическа технология е увеличаването на размера на събирателните повърхности на инструментите.

Най-големите телескопи: опит в създаването и използването

През последното десетилетие в света са реализирани или са в процес на развитие и създаване на повече от дузина проекти на големи телескопи. Някои проекти предвиждат изграждането на няколко телескопа наведнъж с огледало с размер най-малко 8 м. Цената на инструмент се определя главно от размера на оптиката. Векове практически опит в конструкцията на телескопи доведоха до прост начин за сравняване на цената на телескоп S с огледало с диаметър D (припомнете си, че всички инструменти с диаметър на основното огледало по-голям от 1 m са отражателни телескопи). За телескопи с твърдо главно огледало, като правило, S е пропорционално на D 3. Анализирайки таблицата, можете да видите, че тази класическа връзка е нарушена за най-големите инструменти. Такива телескопи са по-евтини и за тях S е пропорционално на D a, където a не надвишава 2.

Невероятното намаляване на разходите дава възможност да се разглеждат проектите на супергигантски телескопи с огледален диаметър от десетки или дори стотици метри не като фантазия, а като проекти, които са съвсем реалистични в близко бъдеще. Ще изтъкнем някои от най-рентабилните проекти. Един от тях, SALT, е въведен в експлоатация през 2005 г .; изграждането на гигантски телескопи от 30-метровия клас ELT и 100-метровия клас OWL все още не е започнало, но е възможно те да се появят след 10 - 20 години.

ТЕЛЕСКОП	Диаметър на огледалото, м	Основни параметри на огледалото	Място за инсталиране на телескоп	Участници в проекта	Цена на проекта, милион $ USD	Първа светлина
KECKI KECK II		параболичен многосегментен активен	Мауна Кеа, Хавай, САЩ	САЩ
VLT (четири телескопа)		тънък активен	Паранал, Чили	ESO, сътрудничество на девет европейски държави
БЛИЗНАЦИ Север БЛИЗНАЦИ Юг		тънък активен	Мауна Кеа, Хавай, САЩ Cerro Pachon, Чили	САЩ (25%), Англия (25%), Канада (15%), Чили (5%), Аржентина (2,5%), Бразилия (2,5%)
SUBARU		тънък активен	Мауна Кеа, Хавай, САЩ	Япония
LBT (бинокъл)		клетъчен дебел	Планина Греъм, Аризона, САЩ	САЩ, Италия
HET (хоби и Eberly)	11 (наистина 9,5)	сферична многосегментни	Планина Фоулкс, Тексак, САЩ	САЩ, Германия
MMT		клетъчен дебел	Планина Хопкинс, Аризона, САЩ	САЩ
МАГЕЛАН два телескопа		клетъчен дебел	Лас Кампанас, Чили	САЩ
BTA SAO RAS		дебел	Планината Пастухов, Карачаево-Черкесия	Русия
GTC		аналог на KECK II	Ла Палма, Канарски острови, Испания	Испания 51%
СОЛ		аналогов NO	Съдърланд, Южна Африка	Южна Африка
ELT	35 (наистина 28)	аналогов NO		САЩ	150-200 предварителен проект
СОВА		сферична многосег- психически		Германия, Швеция, Дания и др.	Около 1000 предварителни проекта

СОЛ Голям южноафрикански телескоп

През 70-те години. основните обсерватории в Южна Африка бяха обединени в Южноафриканската астрономическа обсерватория. Централата се намира в Кейптаун. Основните инструменти - четири телескопа (1,9 м, 1,0 м, 0,75 м и 0,5 м) - се намират на 370 км от града навътре, на хълм с изглед към сухото плато Кару ( Кару).

Южноафриканска астрономическа обсерватория.
Южноафриканска голяма телескопска кула
показано в раздела. Пред нея са три основни
работещи телескопи. (1,9 м, 1,0 м и 0,75 м).

През 1948 г. в Южна Африка е построен 1,9-метров телескоп, който е най-големият инструмент в южното полукълбо. През 90-те. от миналия век, научната общност и правителството на Южна Африка решиха, че астрономията на Южна Африка не може да остане конкурентоспособна през 21 век без модерен голям телескоп. Първоначално беше разгледан проект за 4-метров телескоп, подобен на ESO NTT (Телескоп с нова технология - Телескоп Нова технология) или по-модерна, WIYN, в обсерваторията Kitt Peak. В крайна сметка обаче е избрана концепцията за голям телескоп - аналог на телескопа Hobby-Eberly (HET), инсталиран в обсерваторията McDonald (САЩ). Проектът беше наречен - Голям южноафрикански телескоп, в оригинал - Южноафрикански голям телескоп (СОЛ).

Цената на проекта за телескоп от този клас е много ниска - само 20 милиона щатски долара. Освен това цената на самия телескоп е само половината от тази сума, останалото е цената на кулата и инфраструктурата. Още 10 милиона долара, според модерна оценка, поддръжката на инструмента ще струва 10 години. Такава ниска цена се дължи както на опростения дизайн, така и на факта, че той е създаден като аналог на вече разработения.

SALT (съответно и HET) са коренно различни от предишните проекти на големи оптични (инфрачервени) телескопи. Оптичната ос SALT е настроена под фиксиран ъгъл от 35 ° спрямо зенитната посока и телескопът може да се върти по азимут през пълен кръг. По време на сесията за наблюдение инструментът остава неподвижен, а системата за проследяване, разположена в горната му част, осигурява проследяване на обекта в 12 ° зона в кръг от височини. По този начин телескопът дава възможност да се наблюдават обекти в пръстен с ширина 12 ° в областта на небето на разстояние 29 - 41 ° от зенита. Ъгълът между оста на телескопа и посоката на зенита може да се променя (не повече от веднъж на няколко години) чрез изучаване на различни области на небето.

Диаметърът на основното огледало е 11 м. Максималната му площ, използвана за изображения или спектроскопия, съответства на огледало от 9,2 м. Състои се от 91 шестоъгълни сегмента, всеки с диаметър 1 м. Всички сегменти имат сферична повърхност, което драстично намалява разходите за тяхното производство. Между другото, сегментните заготовки са направени в завода за оптично стъкло Lytkarino, първоначалната обработка е извършена там, окончателното полиране се извършва (по време на настоящото писане, все още не е завършено) от Kodak. Коректорът Gregory, който премахва сферичната аберация, е ефективен в зоната 4? Светлината може да се предава чрез оптични влакна към спектрографи с различна разделителна способност в помещения с термостатично управление. Също така е възможно да настроите лек инструмент в директен фокус.

Телескопът Hobby-Eberley, а оттам и SALT, по същество са проектирани като спектроскопични инструменти за дължини на вълните в диапазона 0,35-2,0 µm. СОЛТА е най-конкурентната в научно отношение за наблюдение на астрономически обекти, равномерно разпределени по небето или на групи от няколко дъгови минути. Тъй като телескопът ще работи в периодичен режим ( опашка-насрочена), проучванията на вариабилността през деня или повече са особено ефективни. Обхватът на задачите за такъв телескоп е много широк: проучвания на химичния състав и еволюцията на Млечния път и близките галактики, изследване на обекти с големи червени отмествания, еволюцията на газа в галактиките, кинематиката на газа, звездите и планетата мъглявини в далечни галактики, търсене и изследване на оптични обекти, идентифицирани с рентгенови източници. Телескопът SALT е разположен на върха, където вече са разположени телескопите на Южноафриканската обсерватория, на около 18 км източно от село Съдърланд ( Съдърланд) на височина 1758 м. Неговите координати са 20 ° 49 "източна дължина и 32 ° 23" южна ширина. Изграждането на кулата и инфраструктурата вече е завършено. Шофирането от Кейптаун с кола отнема около 4 часа. Съдърланд се намира далеч от всички големи градове, така че небето е много ясно и тъмно. Статистически изследванияРезултатите от предварителните наблюдения, които се извършват повече от 10 години, показват, че делът на фотометричните нощи надвишава 50%, а на спектроскопичните средно 75%. Тъй като този голям телескоп е оптимизиран предимно за спектроскопия, 75% е приемлива цифра.

Средното качество на атмосферното изображение, измерено от монитора за диференциално изображение на движение (DIMM), е 0.9 ". Тази система е разположена малко над 1 м над земята. Имайте предвид, че оптичното качество на изображението е SALT-0.6". Това е достатъчно за спектроскопска работа.

ELT и GSMT Изключително големи телескопични проекти

В САЩ, Канада и Швеция се разработват едновременно няколко проекта от телескопи от клас 30 - ELT, MAXAT, CELT и др. Има поне шест такива проекта. Според мен най-напредналите от тях са американските проекти ELT и GSMT.

Проект ELT (Изключително голям телескоп - Изключително голям телескоп) - по-мащабно копие на телескопа HET (и SALT), ще има диаметър на входната зеница 28 m с диаметър на огледалото 35 m. Телескопът ще постигне проникваща сила с порядък по-висока от тази на съвременния клас 10 телескопа. Общата стойност на проекта се оценява на приблизително 100 милиона щатски долара. Той се разработва в Тексаския университет (Остин), където опитът вече е натрупан при създаването на телескопа HET, университета в Пенсилвания и обсерваторията на Макдоналд. Това е най-реалистичният проект за изпълнение не по-късно от средата на следващото десетилетие.

Проект GSMT (Гигантски сегментиран огледален телескоп - Гигантски сегментиран огледален телескоп) може да се разглежда до известна степен, обединявайки проектите MAXAT (телескоп с максимална апертура) и CELT (телескоп Extremely Lerge в Калифорния). Конкурентният начин за разработване и проектиране на такива скъпи инструменти е изключително полезен и използван в световната практика. Окончателното решение за GSMT все още не е взето.

Телескопът GSMT е значително по-усъвършенстван от ELT и ще струва около 700 милиона щатски долара. Това е много по-високо от ELT поради въвеждането асфериченосновното огледало и планираното пълен завой

Зашеметяващ голям телескоп OWL

Най-амбициозният проект от началото на XXI век. е, разбира се, проект СОВА (Преобладаващо голям телескоп - зашеметяващ голям телескоп). OWL е проектиран от Европейската южна обсерватория като телескоп с височина-азимут със сегментирано сферично първично огледало и плоско вторично. За коригиране на сферичната аберация се въвежда 4-елементен коректор с диаметър около 8 м. При създаването на OWL се използват вече разработени в съвременните проекти технологии: активна оптика (както при телескопите NTT, VLT, Subaru, Gemini), което позволява получаване на изображение с оптимално качество; сегментиране на основното огледало (както на Keck, HET, GTC, SALT), нискотарифни дизайни (както на HET и SALT) и многостепенна адаптивна оптика ( „Земята и Вселената“, 2004, No1).

Зашеметяващият голям телескоп (OWL) се проектира от Европейската южна обсерватория. Основните му характеристики са: диаметърът на входната зеница е 100 м, площта на събирателната повърхност е над 6000 кв. m, многостепенна адаптивна оптична система, дифракционно качество на изображението за видимата част от спектъра - в полето 30 ", за близката инфрачервена светлина - в полето 2"; полето, ограничено от качеството на изображението, разрешено от атмосферата (виждане), - 10 "; относителна апертура f / 8; работен спектрален диапазон - 0,32-2 микрона. Телескопът ще тежи 12,5 хиляди тона.

Трябва да се отбележи, че този телескоп ще има огромно работно поле (стотици милиарди обикновени пиксели!). Колко мощни приемници могат да бъдат поставени на този телескоп!

Приема се концепцията за постепенно въвеждане на OWL в експлоатация. Предлага се да започнете да използвате телескопа още 3 години преди да напълните основното огледало. Планира се запълването на 60 м отвора до 2012 г. (ако финансирането отвори през 2006 г.). Цената на проекта е не повече от 1 милиард евро (последната оценка е 905 милиона евро).

Руски перспективи

6-метров телескоп е построен и пуснат в експлоатация в СССР преди около 30 години BTA (Голям телескоп Азимут). В продължение на много години той остава най-големият в света и, естествено, е гордостта на руската наука. BTA демонстрира редица оригинални технически решения (например инсталация с височина на азимута с компютърно насочване), които по-късно се превърнаха в световен технически стандарт. BTA все още е мощен инструмент (особено за спектроскопски изследвания), но в началото на XXI век. той вече се е появил само във вторите десет големи телескопа в света. В допълнение, постепенното разграждане на огледалото (сега качеството му се е влошило с 30% в сравнение с оригиналното) го прави ефективен инструмент.

С разпадането на СССР БТА остава практически единственият основен инструмент, с който разполагаме Руски изследователи... Всички бази за наблюдение с телескопи с умерен размер в Кавказ и в Централна Азияса загубили значително значението си като редовни обсерватории поради редица геополитически и икономически причини. Сега работата е започнала за възстановяване на връзките и структурите, но историческите перспективи за този процес са неясни и при всички случаи ще са необходими много години само за частично възстановяване на загубеното.

Разбира се, развитието на флота от големи телескопи в света предоставя възможност на руските наблюдатели да работят в така наречения режим на гост. Изборът на такъв пасивен път неизменно би означавало, че руската астрономия винаги ще играе само второстепенни (зависими) роли и липсата на база за вътрешни технологични разработки ще доведе до задълбочаване на изоставането и то не само в астрономията. Изходът е очевиден - радикална модернизация на БТА, както и пълноценно участие в международни проекти.

Цената на големите астрономически инструменти по правило възлиза на десетки и дори стотици милиони долари. Такива проекти, с изключение на няколко изпълнени национални проекта най-богатите държавимир, може да се реализира само въз основа на международно сътрудничество.

Възможностите за сътрудничество при изграждането на телескопи от клас 10 се появиха в края на миналия век, но липсата на финансиране, или по-скоро държавен интересдо развитието на вътрешната наука, доведе до факта, че те бяха загубени. Преди няколко години Русия получи предложение да стане партньор в изграждането на голям астрофизичен инструмент - Големият канарски телескоп (GTC) и още по-привлекателния от финансова гледна точка проект SALT. За съжаление тези телескопи се изграждат без участието на Русия.

Благодарение на телескопите учените са направили невероятни открития: те са открили огромен брой планети отвън Слънчева система, научи за съществуването на черни дупки в центровете на галактиките. Но Вселената е толкова огромна, че е само зрънце знание. Ето десет съществуващи и бъдещи гиганти сред наземните телескопи, които дават възможност на учените да изучават миналото на Вселената и да научават нови факти. Може би с помощта на един от тях дори ще бъде възможно да се намери Девета планета.

ГолямЮжноафриканскителескоп (СОЛ)

Този 9,2-метров телескоп е най-големият наземен оптичен инструмент в южно полукълбо... Той работи от 2005 г. и се фокусира върху спектроскопски изследвания (регистрира спектрите на различни видове радиация). Устройството може да вижда около 70% от небето, наблюдавано в Съдърланд, Южна Африка.

Телескопи Кек I и II

Двойните 10-метрови телескопи в обсерваторията Кек са вторите по големина оптични инструменти на Земята. Те се намират близо до върха на Мауна Кеа на Хаваите. Кек Аззапочна да работи през 1993г. Няколко години по-късно, през 1996 г., той стартира Кек II... През 2004 г. първата съвместна АО система с лазерна водеща звезда беше внедрена в съвместни телескопи. Той създава изкуствено звездно петно ​​като ръководство за коригиране на атмосферните изкривявания при гледане на небето.

Снимка: ctrl.info

Голям телескоп Канарски (GTC)

10,4-метровият телескоп е разположен на върха на изчезналия вулкан Мучачос на Канарския остров Палма. Известно е като най-голямото огледално оптично устройство в света. Състои се от 36 шестоъгълни сегмента. GTC разполага с няколко помощни инструмента. Например CanariCam, който е способен да изследва инфрачервена светлина от среден обхват, излъчвана от звезди и планети. CanariCam също има уникалната способност да блокира ярка звездна светлина и да направи слабите планети по-видими на снимките.

Снимка: astro.ufl

Радиотелескоп за обсерватория Аресибо

Това е един от най-разпознаваемите наземни телескопи в света. Той е в експлоатация от 1963 г. и представлява огромна 30-метрова радиоотражателна чиния близо до град Аресибо в Пуерто Рико. Огромният рефлектор прави телескопа особено чувствителен. Той е в състояние да открие слаб радиоизточник (далечни квазари и галактики, които излъчват радиовълни) само за няколко минути наблюдение.

Снимка: physicsworld

Комплекс радиотелескоп ALMA

Един от най-големите земни астрономически инструменти е представен под формата на 66 12-метрови радио антени. Комплексът е разположен на надморска височина от 5000 метра в пустинята Атакама в Чили. Първите научни изследвания са проведени през 2011г. Радиотелескопите ALMA имат едно важно предназначение. С тяхна помощ астрономите искат да изучат процесите, които са се случили през първите стотици милиони години след това Голям взрив.

Снимка: Уикипедия

До този момент говорихме за съществуващи телескопи. Но сега се изграждат много нови. Те ще започнат да функционират много скоро и значително ще разширят възможностите на науката.

LSST

Това е широкоъгълен рефлекторен телескоп, който ще заснема определена област от небето на всеки няколко нощи. Той ще бъде разположен в Чили, на върха на връх Серо Пачон. Засега проектът е само в процес на разработка. Планира се телескопът да заработи напълно до 2022 година. Въпреки това върху него вече се възлагат големи надежди. Астрономите очакват LSST да им даде възможно най-доброто разбиране за небесните тела далеч от Слънцето. Учените също предполагат, че този телескоп ще може да открива космически скали, които теоретично биха могли да се сблъскат със Земята в бъдеще.

Снимка: LSST

Гигантски магеланов телескоп

Телескопът, който се очаква да бъде завършен до 2022 г., ще бъде разположен в обсерваторията Лас Кампанас в Чили. Учените смятат, че телескопът ще има четири пъти по-голяма способност да събира светлина в сравнение с настоящите оптични инструменти. С негова помощ астрономите ще могат да откриват екзопланети (планети извън Слънчевата система) и да изучават свойствата на тъмната материя.

Снимка: Уикипедия

Тридесетметров телескоп

30-метровият телескоп ще бъде разположен на Хаваите, до обсерваторията на Кек. Планирано е да започне експлоатацията му през 2025-2030. Блендата на инструмента може да осигури 12 пъти по-висока резолюция от тази на космическия телескоп Хъбъл.

Снимка: Уикипедия

Радиотелескоп SKA

Анкетите SKA ще бъдат разположени в Южна Африка и Австралия. Сега проектът все още е в процес на изграждане. Но първите наблюдения са планирани за 2020 г. SKA ще бъде 50 пъти по-чувствителен от който и да е построен някога радиотелескоп. С негова помощ астрономите ще могат да изучават сигнали от по-млада Вселена - времето, когато са се образували първите звезди и галактики.

Снимка: Уикипедия

Изключително голям телескоп (ELT)

Телескопът ще бъде разположен на планината Cerro Amazon в Чили. Планира се да започне работа едва през 2025 година. Той обаче вече се прочу с огромното си огледало, което ще се състои от 798 шестоъгълни сегмента с диаметър 1,4 метра всеки. Техническите характеристики на ELT ще му позволят да изучава състава на атмосферите на извънослънчевите планети.

Снимка: Уикипедия

Първите телескопи с диаметър малко над 20 мм и умерено увеличение по-малко от 10 пъти, се появяват в началото на 17 век, революционизират знанията за пространството около нас. Сега астрономите се готвят да въведат в действие гигантски оптични инструменти с хиляди пъти по-голям диаметър.

26 май 2015 г. се превърна в истински празник за астрономите от цял ​​свят. На този ден губернаторът на Хавай Дейвид Игей разреши започването на строеж с нулев цикъл близо до върха на изчезналия вулкан Мауна Кеа на гигантски инструментален комплекс, който след няколко години ще се превърне в един от най-големите оптични телескопи в света.

Трите най-големи телескопа от първата половина на 21 век ще използват различни оптични конструкции. TMT е изграден по схемата на Ritchie-Chrétien с вдлъбнато първично огледало и изпъкнало вторично огледало (и двете хиперболични). E-ELT има вдлъбнато първично огледало (елипсовидно) и изпъкнало вторично (хиперболично) огледало. GMT използва оптичен дизайн на Григорий с вдлъбнати огледала: първичен (параболичен) и вторичен (елиптичен).

Гиганти на арената

Новият телескоп е наречен Тридесетметровият телескоп (TMT), тъй като отворът (диаметърът) му ще бъде 30 м. Ако всичко върви по план, TMT ще види първата светлина през 2022 г. и редовни наблюдения ще започнат година по-късно. Структурата ще бъде наистина гигантска - 56 метра висока и 66 метра широчина.Главното огледало ще бъде съставено от 492 шестоъгълни сегмента с обща площ 664 m². Според този показател TMT ще бъде с 80% по-добър от телескопа Giant Magellan (GMT) с отвор 24,5 м, който през 2021 г. ще влезе в експлоатация в чилийската обсерватория Las Campanas, собственост на институцията Карнеги.

30-метровият телескоп TMT е построен по схемата на Ritchie-Chrétien, която се използва в много работещи в момента големи телескопи, включително най-големите в момента Gran Telescopio Canarias с основно огледало с диаметър 10,4 м. На първия етап TMT ще бъдат оборудвани с три IR и оптични спектрометра, а в бъдеще се планира да се добавят още няколко научни инструмента към тях.

Световният шампион TMT обаче няма да остане дълго. През 2024 г. Европейският изключително голям телескоп (E-ELT) е планиран да се отвори с рекордните 39,3 м диаметър, който ще се превърне във водещия инструмент на Европейската южна обсерватория (ESO). Изграждането му вече е започнало на височина от три километра на планината Cerro Armazones в чилийската пустиня Атакама. Основното огледало на този гигант, съставено от 798 сегмента, ще събира светлина от площ от 978 м².

Тази великолепна триада ще образува група от ново поколение оптични супертелескопи, които дълго време няма да имат конкуренти.

Анатомия на супер телескопите

Оптичният дизайн на TMT датира от система, която е била предложена независимо преди сто години от американския астроном Джордж Уилис Ричи и французина Анри Кретиен. Тя се основава на комбинация от основно вдлъбнато огледало и изпъкнало огледало с по-малък диаметър, коаксиално с него, и двете от които имат формата на хиперболоид на въртене. Отразените от вторичното огледало лъчи се насочват в отвор в центъра на първичния рефлектор и се фокусират зад него. Използването на второ огледало в това положение прави телескопа по-компактен и увеличава фокусното му разстояние. Този дизайн е реализиран в много работещи телескопи, по-специално в най-големите досега Gran Telescopio Canarias с главно огледало с диаметър 10,4 m, в десетметровите двойни телескопи на Хавайската обсерватория Keck и в четирите 8,2-метрови телескопа на обсерваторията Cerro Paranal, собственост на ESO.

Оптичната система E-ELT също съдържа вдлъбнато основно огледало и изпъкнало вторично огледало, но има редица уникални характеристики. Състои се от пет огледала, а основното не е хиперболоид, както в TMT, а елипсоид.

GMT е проектиран по съвсем различен начин. Основното му огледало се състои от седем еднакви монолитни огледала с диаметър 8,4 м (шест съставляват пръстен, седмият е в центъра). Вторичното огледало не е изпъкнал хиперболоид, както е в схемата на Ричи-Кретиен, а вдлъбнат елипсоид, разположен пред фокуса на първичното огледало. В средата на 17 век такава конфигурация е предложена от шотландския математик Джеймс Грегъри и на практика тя е въплътена за първи път от Робърт Хук през 1673 година. Според григорианската схема Големият бинокулярен телескоп (LBT) е построен в Международната обсерватория на връх Греъм в Аризона (и двете му „очи“ са оборудвани със същите основни огледала като GMT огледалата) и два еднакви магеланови телескопа с отвор от 6,5 м, които работят в обсерваторията Лас Кампанас от началото на 2000-те.

Сила - в устройства

Всеки телескоп сам по себе си е просто много голям телескоп. За да го превърне в астрономическа обсерватория, той трябва да бъде оборудван с високочувствителни спектрографи и видеокамери.

TMT, който е проектиран да продължи повече от 50 години, ще бъде оборудван предимно с три измервателни уреда, монтирани на обща платформа - IRIS, IRMS и WFOS. IRIS (InfraRed Imaging Spectrometer) е комплекс от видеокамера с много висока разделителна способност, предоставяща общ преглед в областта от 34 x 34 дъгови секунди и инфрачервен спектрометър. IRMS е многорезов инфрачервен спектрометър, а WFOS е широкоъгълен спектрометър, който може едновременно да проследява до 200 обекта на площ от поне 25 квадратни дъгови минути. Телескопът е проектиран с плоско въртящо се огледало, което насочва светлината към инструментите, от които се нуждаете в момента, и превключването отнема по-малко от десет минути. В бъдеще телескопът ще бъде оборудван с още четири спектрометра и камера за наблюдение на екзопланети. Според текущите планове на всеки две години и половина ще се добавя по един допълнителен комплекс. GMT и E-ELT също ще разполагат с изключително богата апаратура.

Supergiant E-ELT ще бъде най-големият телескоп в света с първично огледало с дължина 39,3 м. Той ще бъде оборудван със съвременна система за адаптивна оптика (AO) с три деформируеми огледала, които могат да премахнат изкривяванията, възникващи на различни височини, и сензори на вълновия фронт за анализ на светлината от три естествени водещи звезди и от четири до шест изкуствени (генерирани в атмосферата с помощта на лазери). Благодарение на тази система, разделителната способност на телескопа в близката инфрачервена зона с оптимално състояние на атмосферата ще достигне шест ъглови милисекунди и ще се доближи много до границата на дифракция поради вълновия характер на светлината.

Европейски гигант

Супер телескопите от следващото десетилетие няма да са евтини. Точната сума все още е неизвестна, но вече е ясно, че общите им разходи ще надхвърлят $ 3 млрд. Какво ще дадат тези гигантски инструменти на науката за Вселената?

„E-ELT ще се използва за астрономически наблюдения в широк диапазон - от Слънчевата система до свръх-дълбокия космос. И на всеки мащаб от него се очаква изключително богата информация, значителна част от която не може да бъде дадена от други супер телескопи “, член на научния екип на европейския гигант Йохан Лиске, който се занимава с извънгалактическа астрономия и наблюдателна космология, каза Популярна механика. „Има две причини за това: първо, E-ELT ще може да събира много повече светлина от своите конкуренти, и второ, резолюцията му ще бъде много по-висока. Вземете, да речем, екстрасоларните планети. Техният списък се разраства бързо, до края на първата половина на тази година той съдържа около 2000 заглавия. Сега основната задача не е да се умножи броят на откритите екзопланети, а да се съберат конкретни данни за тяхното естество. Това ще направи E-ELT. По-специално, неговото спектроскопско оборудване ще направи възможно изследването на атмосферите на каменисти планети, подобни на земята, с пълнота и точност, които са напълно недостъпни за работещите в момента телескопи. Тази изследователска програма включва търсене на водна пара, кислород и органични молекули, които могат да бъдат отпадъчните продукти на сухоземните организми. Няма съмнение, че E-ELT ще увеличи броя на претендентите за ролята на обитаеми екзопланети. "

Новият телескоп обещава други пробиви в астрономията, астрофизиката и космологията. Както знаете, има основателни причини да предположим, че Вселената се разширява от няколко милиарда години с ускорение поради тъмната енергия. Големината на това ускорение може да се определи чрез промени в динамиката на червеното изместване на светлината от далечни галактики. Според настоящите оценки тази промяна съответства на 10 cm / s на десетилетие. Тази стойност е изключително малка за измервания с работещи в момента телескопи, но за E-ELT тази задача е напълно способна. Неговите свръхчувствителни спектрографи също ще предоставят по-надеждни данни, за да отговорят на въпроса дали основните физични константи са постоянни или се променят с течение на времето.

E-ELT обещава истинска революция в извънгалактическата астрономия, която се занимава с обекти отвъд Млечния път. Днешните телескопи позволяват да се наблюдават отделни звезди в близките галактики, но на голямо разстояние те се провалят. Европейският супер телескоп ще даде възможност да видите най-много ярки звездив галактики, които са на милиони и десетки милиони светлинни години от Слънцето. От друга страна, той ще може да получава светлина от най-ранните галактики, за които на практика не се знае нищо. Той също така ще може да наблюдава звезди в близост до свръхмасивна черна дупка в центъра на нашата Галактика - не само да измерва скоростта им с точност до 1 км / сек, но и да открива неизвестни звезди в непосредствена близост до дупката, където орбитата им скоростите се доближават до 10% от скоростта на светлината ... И това, както казва Йохан Лиске, не е пълен списък с уникалните възможности на телескопа.

Магеланов телескоп

Гигантският телескоп Magellanic се изгражда от международен консорциум, обединяващ повече от дузина различни университети и изследователски институтиСАЩ, Австралия и Южна Корея. Денис Зарицки, професор по астрономия в университета в Аризона и заместник-директор на обсерваторията Стюарт, обясни на премиера, че е избрана григорианската оптика, тъй като подобрява качеството на изображението в широко зрително поле. Такава оптична схема в последните годинисе е доказал добре на няколко оптични телескопа от диапазона 6-8 метра, а още по-рано е бил използван на големи радиотелескопи.

Въпреки факта, че GMT ​​е по-нисък от TMT и E-ELT в диаметър и, съответно, площта на повърхността за събиране на светлина, той има много сериозни предимства. Оборудването му ще може едновременно да измерва спектрите на голям брой обекти, което е изключително важно за наблюденията на проучванията. В допълнение, оптиката GMT осигурява много висок контраст и способността да стига далеч в инфрачервения диапазон. Диаметърът на зрителното му поле, подобно на TMT, ще бъде 20 дъгови минути.

Според професор Зарицки GMT ще заеме своето полагащо се място в триадата на бъдещите супер телескопи. Например с негова помощ ще бъде възможно да се получи информация за тъмната материя - основният компонент на много галактики. За неговото разпределение в пространството може да се съди по движението на звездите. Въпреки това, повечето от галактиките, където тя доминира, съдържат сравнително малко звезди, освен това те са доста слаби. GMT ще може да проследява движенията на много повече от тези звезди от всеки телескоп в момента. Следователно GMT ще направи възможно по-точното картографиране на тъмната материя, а това от своя страна ще даде възможност да се избере най-правдоподобният модел на нейните частици. Такава перспектива придобива специална стойност, ако вземем предвид, че до този момент тъмната материя не може да бъде открита чрез пасивно откриване или получена с ускорител. GMT ще извършва и други изследователски програми: търсене на екзопланети, включително земни планети, наблюдение на най-древните галактики и изследване на междузвездната материя.

На земята и на небето

През октомври 2018 г. се планира изстрелването на телескопа „Джеймс Уеб“ (JWST) в космоса. Той ще работи само в оранжевата и червената зони на видимия спектър, но ще може да извършва наблюдения в почти целия среден инфрачервен диапазон до 28 микрона (инфрачервените лъчи с дължина на вълната над 20 микрона са почти напълно абсорбирани в долната атмосфера от молекули въглероден диоксид и вода, така че наземните телескопи не ги забелязват). Тъй като тя ще бъде защитена от термични смущения от земната атмосфера, нейните спектрометрични уреди ще бъдат много по-чувствителни от наземните спектрографи. Диаметърът на основното му огледало обаче е 6,5 м и следователно, благодарение на адаптивната оптика, ъгловата разделителна способност на наземните телескопи ще бъде няколко пъти по-висока. Така че, според Майкъл Болте, наблюденията от JWST и наземните супер телескопи ще се допълват перфектно. Що се отнася до перспективите за 100-метров телескоп, професор Болте е много предпазлив в своите оценки: „Според мен през следващите 20-25 години просто няма да е възможно да се създадат адаптивни оптични системи, които да работят ефективно в тандем с огледало на 100 метра. Може би това ще се случи след около четиридесет години, през втората половина на века. "

Хавайски проект

„TMT е единственият от трите бъдещи супертелескопа, разположени в Северното полукълбо“, каза Майкъл Болт, член на борда на проекта в Хавай и професор по астрономия и астрофизика в Калифорнийския университет, Санта Круз. „Той обаче ще бъде монтиран не много далеч от екватора, на 19 градуса северна ширина. Следователно той, подобно на други телескопи от обсерваторията Мауна Кеа, ще може да наблюдава небето и на двете полукълба, особено след като по отношение на условията на наблюдение тази обсерватория е едно от най-добрите места на планетата. В допълнение, TMT ще работи съвместно с група съседни телескопи: двама 10-метрови близнаци Keck I и Keck II (които могат да се считат за прототипи на TMT), както и 8-метровите Subaru и Gemini-North. Системата Ritchie-Chrétien не случайно участва в проектирането на много големи телескопи. Той осигурява добро зрително поле и много ефективно предпазва както от сферична, така и от коматична аберация, която изкривява изображенията на обекти, които не лежат на оптичната ос на телескопа. Плюс това, TMT има планирани наистина невероятни адаптивни оптики. Ясно е, че астрономите основателно очакват наблюденията на TMT да донесат много забележителни открития. "

Според професор Болте, както TMT, така и други супертелескопи ще допринесат за прогреса на астрономията и астрофизиката, главно чрез разширяване на границите на известната наука за Вселената както в пространството, така и във времето. Дори преди 35-40 години наблюдаваното пространство беше ограничено главно до обекти, не по-стари от 6 милиарда години. Сега е възможно надеждно да се наблюдават галактики на възраст около 13 милиарда години, чиято светлина е била излъчена 700 милиона години след Големия взрив. Има кандидати за галактики на възраст 13,4 милиарда години, но това все още не е потвърдено. Може да се очаква, че инструментите TMT ще могат да регистрират източници на светлина само малко по-млади (със 100 милиона години) в самата Вселена.

TMT ще осигури астрономия и много други възможности. Резултатите, които трябва да бъдат получени върху него, ще дадат възможност да се изясни динамиката на химическата еволюция на Вселената, да се разберат по-добре процесите на образуване на звезди и планети, да се задълбочат знанията за структурата на нашата Галактика и нейните най-близки съседи и , по-специално за галактическия ореол. Но най-важното е, че TMT, като GMT и E-ELT, най-вероятно ще позволи на изследователите да отговорят на въпроси от фундаментално значение, които сега не могат да бъдат не само правилно формулирани, но дори представени. Това според Майкъл Болте е основната стойност на проектите за супертелескопи.