Самый мощный космический телескоп. Где находится самый большой телескоп в мире

Наклеивание
21.09.2019

March 23rd, 2018

Телескоп «Джеймс Уэбб» — это орбитальная инфракрасная обсерватория, которая должна заменить тот самый знаменитый космический телескоп «Хаббл». «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6,5 метров в диаметре и стоить около 6.8 млрд долларов. Для сравнения, диаметр зеркала «Хаббла» — «всего» 2.4 метра.

Работа над его идет около 20 лет! Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился на 2014 и на 2015 год. Однако первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года. Потом объявили о запуске в 2018, но по последним сведениям телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» весной 2019 года.

Давайте посмотрим как собирали это уникальное устройство:


Сама система очень сложная, ее собирают поэтапно, проверяя работоспособность многих элементов и уже собранной конструкции в ходе каждого этапа. Начиная с середины июля телескоп стали проверять на работоспособность при сверхнизких температурах — от 20 до 40 градусов Кельвина. В течение нескольких недель тестировалась работа 18 главных зеркальных секций телескопа для того, чтобы убедиться в возможности их работы в качестве единого целого. Диаметр составного зеркала телескопа равен 6,5 метров.

Позже, после того, как оказалось, что все хорошо, ученые проверили систему ориентирования, эмулируя свет далекой звезды. Телескоп смог обнаружить этот свет, все оптические системы работали в штатном режиме. Затем телескоп смог определить местоположение «звезды», отследив ее характеристики и динамику. Ученые убедились, что в космосе телескоп будет работать вполне корректно.

Телескоп «Джеймс Уэбб» должен быть размещен на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля. А в космосе холодно. Здесь показаны испытания, проводимые 30 марта 2012, направленные на изучение возможности противостоять холодным температурам пространства. (Фото Chris Gunn | NASA):

в 2017 году телескоп «Джеймс Уэбб» опять провел в экстремальных условиях. Его поместили в камеру, температура в которой достигала всего 20 градусов Цельсия выше абсолютного нуля. Кроме того, в этой камере не было воздуха — ученые создали вакуум для того, чтобы поместить телескоп в условия открытого космоса.

«Теперь мы убедились в том, что НАСА и партнеры агентства создали отличный телескоп и набор научных инструментов», — заявил Билл Очс, руководитель проекта «Джеймс Уэбб» в Центре космических полетов имени Годдарда.

«Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6.5 метров в диаметре с площадью собирающей поверхности 25 м². Много это, или мало? (Фото Chris Gunn):

Но и это еще не все, телескопу предстоит пройти еще много проверок, прежде, чем его признают полностью готовым к отправке. Недавние тесты показали, что устройство может работать в вакууме при сверхнизких температурах. Именно такие условия царят в точке L2 Лагранжа в системе Земля-Солнце.

В начале Февраля «Джеймс Уэбб» перевезут в Хьюстон, где он будет помещен в самолет Локхид C-5 «Гэлэкси». На борту этого гиганта телескоп полетит в Лос-Анжелес, где его соберут окончательно, смонтировав солнцезащитный экран. Ученые после этого проверят, работает ли вся система с таким экраном, и нормально ли выдерживает устройство вибрации и нагрузки в ходе полета.

Сравним с «Хабблом». Зеркало «Хаббла» (слева) и «Уэбба» (справа) в одном масштабе:

4. Полномасштабная модель космического телескопа Джеймса Уэбба в Остине, штат Техас, 8 марта 2013. (Фото Chris Gunn):



5. Проект телескопа представляет собой международное сотрудничество 17 стран, во главе которых стоит NASA, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств. (Фото Chris Gunn):



6. Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился на 2014 и на 2015 год. Однако первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года.(Фото Chris Gunn):



7. Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6.5 метра, чтобы измерить свет от самых далёких галактик.


Простое изготовление зеркала, подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади. (Фото Chris Gunn):



8. Не только у нас всё дорожает от начальной сметы. Так, стоимость телескопа «Джеймс Уэбб» превысила изначальные расчёты по меньшей мере в 4 раза. Планировалось, что телескоп обойдётся в 1,6 млрд долл. и будет запущен в 2011 году, однако по новым оценкам стоимость может составить 6.8 млрд, но уже есть сведения о превышении и этого лимита до 10 млрд. (Фото Chris Gunn):



9. Это спектрограф ближнего инфракрасного диапазона. Он будет анализировать спектр источников, что позволит получать информацию как о физических свойствах исследуемых объектов (например, температуре и массе), так и об их химическом составе. (Фото Chris Gunn):





Телескоп позволит обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что практически равно температуре поверхности Земли), находящиеся дальше 12 а. е. от своих звёзд, и удалённые от Земли на расстояние до 15 световых лет. В зону подробного наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звезд. Благодаря «Джеймсу Уэббу» ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии — возможностей телескопа будет достаточно не только для того, чтобы обнаруживать сами экзопланеты, но даже спутники и спектральные линии этих планет.


11. Инженеры тестируют в камере. систему подъема телескопа, 9 сентября 2014. (Фото Chris Gunn):



12. Исследование зеркал, 29 сентября 2014. Шестиугольная форма сегментов была выбрана не случайно. Она обладает высоким коэффициентом заполнения и имеет симметрию шестого порядка. Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты подходят друг к другу без зазоров. Благодаря симметрии 18 сегментов зеркала можно разделить на три группы, в каждой из которых настройки сегментов идентичны. Наконец, желательно, чтобы зеркало имело форму, близкую к круговой — для максимально компактного фокусирования света на детекторах. Овальное зеркало, например, дало бы вытянутое изображение, а квадратное послало бы много света из центральной области. (Фото Chris Gunn):



13. Очистка зеркала сухим льдом из двуокиси углерода. Тряпками здесь никто не трет. (Фото Chris Gunn):



14. Камера A — это гигантская испытательная камера с вакуумом, которая будет моделировать космическое пространства при испытаниях телескопа «Джеймса Уэбба», 20 мая 2015. (Фото Chris Gunn):







17. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов зеркала составляет 1.32 метра от ребра до ребра. (Фото Chris Gunn):



18. Масса непосредственно самого́ зеркала в каждом сегменте — 20 кг, а масса всего сегмента в сборе — 40 кг. (Фото Chris Gunn):



19. Для зеркала телескопа «Джеймса Уэбба» используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1.3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента. (Фото Chris Gunn):



20. Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы, близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку. (Фото Chris Gunn):



21. По завершению обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6—29 мкм, и готовый сегмент проходит повторные испытания при криогенных температурах. (Фото Chris Gunn):



22. Работа над телескопом в ноябре 2016 года. (Фото Chris Gunn):



23. НАСА завершило сборку космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2016 году и приступило к его испытаниям. Это снимок от 5 марта 2017 года. На длинной выдержке техники выглядят призраками. (Фото Chris Gunn):







26. Дверь в ту самую камеру А с 14-й фотографии, в которой моделируется космическое пространство. (Фото Chris Gunn):





28. Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» весной 2019 года. Отвечая на вопрос о том, что ученые ожидают узнать с помощью нового телескопа, ведущий научный сотрудник проекта Джон Мэтер сказал: «Надеюсь, мы найдем что-то, о чем никто ничего не знает». (Фото Chris Gunn):


«Джеймс Уэбб» очень сложная система, которая состоит из тысяч отдельных элементов. Они формируют зеркало телескопа и его научные инструменты. Что касается последних, то это такие устройства:

Камера ближнего инфракрасного диапазона (Near-Infrared Camera);
- Прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения (Mid-Infrared Instrument);
- Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (Near-Infrared Spectrograph);
- Датчик точного наведения c устройством формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевым спектрографом (Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph).

Очень важно защитить телескоп экраном, который закроет его от Солнца. Дело в том, что именно благодаря этому экрану «Джеймс Уэбб» сможет обнаружить даже очень слабый свет самых удаленных звезд. Для развертывания экрана создана сложная система из 180 разных устройств и других элементов. Размеры его составляют 14*21 метр. «Это заставляет нас нервничать», — признал глава проекта разработки телескопа.

Основными задачами телескопа, который сменит в строю «Хаббл» являются: обнаружение света первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва, изучение формирования и развития галактик, звёзд, планетных систем и происхождения жизни. Также «Уэбб» сможет рассказать о том, когда и где началась реионизация Вселенной и что её вызвало.

источники

Самый детальный снимок соседней галактики. Андромеду сфотографировали при помощи новой камеры сверхвысокого разрешения Hyper-Suprime Cam (HSC), установленной на японском телескопе “Субару”. Это один из самых больших в мире работающих оптических телескопов – с диаметром главного зеркала более восьми метров. В астрономии размер часто имеет решающее значение. Давайте поближе познакомимся с другими гигантами, расширяющими границы наших наблюдений за космосом.

1. “Субару”

Телескоп “Субару” расположен на вершине вулкана Мауна-Кеа (Гавайи) и работает вот уже четырнадцать лет. Это телескоп-рефлектор, выполненный по оптической схеме Ричи – Кретьена с главным зеркалом гиперболической формы. Для минимизации искажений его положение постоянно корректирует система из двухсот шестидесяти одного независимого привода. Даже корпус здания имеет особую форму, снижающую негативное влияние турбулентных потоков воздуха.

Телескоп “Субару” (фото: naoj.org).

Обычно изображение с подобных телескопов недоступно непосредственному восприятию. Оно фиксируется матрицами камер, откуда передаётся на мониторы высокого разрешения и сохраняется в архив для детального изучения. “Субару” примечателен ещё и тем, что ранее позволял вести наблюдения по старинке. До установки камер был сконструирован окуляр, в который смотрели не только астрономы национальной обсерватории, но и первые лица страны, включая принцессу Саяко Курода – дочь императора Японии Акихито.

Сегодня на “Субару” может быть одновременно установлено до четырёх камер и спектрографов для наблюдений в диапазоне видимого и инфракрасного света. Самая совершенная из них (HSC) была создана компанией Canon и работает с 2012 года.

Камера HSC проектировалась в Национальной астрономической обсерватории Японии при участии множества партнерских организаций из других стран. Она состоит из блока линз высотой 165 см, светофильтров, затвора, шести независимых приводов и CCD матрицы. Её эффективное разрешение составляет 870 мегапикселей. Используемая ранее камера Subaru Prime Focus обладала на порядок меньшим разрешением – 80 мегапикселей.

Поскольку HSC разрабатывалась для конкретного телескопа, диаметр её первой линзы составляет 82 см – ровно в десять раз меньше диаметра главного зеркала “Субару”. Для снижения шумов матрица установлена в вакуумной криогенной камере Дьюара и работает при температуре -100 °С.

Телескоп “Субару” удерживал пальму первенства вплоть до 2005 года, когда завершилось строительство нового гиганта – SALT.

2. SALT

Большой южно-африканский телескоп (SALT) расположен на вершине холма в трёхстах семидесяти километрах к северо-востоку от Кейптауна, близ городка Сазерленд. Это самый крупный из действующих оптических телескопов для наблюдений за южной полусферой. Его главное зеркало с размерами 11,1×9,8 метра состоит из девяносто одной шестиугольной пластины.

Первичные зеркала большого диаметра исключительно сложно изготовить как монолитную конструкцию, поэтому у крупнейших телескопов они составные. Для изготовления пластин используются различные материалы с минимальным температурным расширением, такие как стеклокерамика.

Основная задача SALT – исследование квазаров, далёких галактик и других объектов, свет от которых слишком слаб для наблюдения с помощью большинства других астрономических инструментов. По своей архитектуре SALT подобен “Субару” и паре других известных телескопов обсерватории Мауна-Кеа.

3. Keck

Десятиметровые зеркала двух главных телескопов обсерватории Кека состоят из тридцати шести сегментов и уже сами по себе позволяют достичь высокого разрешения. Однако главная особенность конструкции в том, что два таких телескопа могут работать совместно в режиме интерферометра. Пара Keck I и Keck II по разрешающей способности эквивалентна гипотетическому телескопу с диаметром зеркала 85 метров, создание которого на сегодня технически невозможно.

Впервые на телескопах Keck была опробована система адаптивной оптики с подстройкой по лазерному лучу. Анализируя характер его распространения, автоматика компенсирует атмосферные помехи.

Пики потухших вулканов – одна из лучших площадок для строительства гигантских телескопов. Большая высота над уровнем моря и удалённость от крупных городов обеспечивают отличные условия для наблюдений.

4. GTC

Большой Канарский телескоп (GTC) также расположен на пике вулкана в обсерватории Ла-Пальма. В 2009 году он стал самым большим и самым совершенным наземным оптическим телескопом. Его главное зеркало диаметром 10,4 метра состоит из тридцати шести сегментов и считается самым совершенным из когда-либо созданных. Тем сильнее удивляет сравнительно низкая стоимость этого грандиозного проекта. Вместе с камерой инфракрасного диапазона CanariCam и вспомогательным оборудованием на строительство телескопа было затрачено всего $130 млн.

Благодаря CanariCam выполняются спектроскопические, коронографические и поляриметрические исследования. Оптическая часть охлаждается до 28 К, а сам детектор – до 8 градусов выше абсолютного нуля.

5. LSST

Поколение больших телескопов с диаметром главного зеркала до десяти метров заканчивается. В рамках ближайших проектов предусмотрено создание серии новых с увеличением размеров зеркал в два–три раза. Уже в следующем году в северной части Чили запланировано строительство широкоугольного обзорного телескопа-рефлектора Large Synoptic Survey Telescope (LSST).

LSST – Большой обзорный телескоп (изображение: lsst.org).

Ожидается, что он будет обладать самым большим полем зрения (семь видимых диаметров Солнца) и камерой с разрешением 3,2 гигапикселя. За год LSST должен делать более двухсот тысяч фотографий, общий объём которых в несжатом виде превысит петабайт.

Основной задачей станут наблюдения за объектами со сверхслабой светимостью, включая астероиды, угрожающие Земле. Запланированы также измерения слабого гравитационного линзирования для обнаружения признаков тёмной материи и регистрация кратковременных астрономических событий (таких как взрыв сверхновой). По данным LSST предполагается строить интерактивную и постоянно обновляемую карту звёздного неба со свободным доступом через интернет.

При надлежащем финансировании телескоп будет введён строй уже в 2020 году. На первом этапе требуется $465 млн.

6. GMT

Гигантский Магелланов телескоп (GMT) – перспективный астрономический инструмент, создаваемый в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Главным элементом этого телескопа нового поколения станет составное зеркало из семи вогнутых сегментов общим диаметром 24,5 метра.

Даже с учётом вносимых атмосферой искажений детальность сделанных им снимков будет примерно в десять раз выше, чем у орбитального телескопа “Хаббл”. В августе 2013 года завершается отливка третьего зеркала. Ввод телескопа в эксплуатацию намечен в 2024 году. Стоимость проекта сегодня оценивается в $1,1 млрд.

7. TMT

Тридцатиметровый телескоп (TMT) – ещё один проект оптического телескопа нового поколения для обсерватории Мауна-Кеа. Главное зеркало диаметром в 30 метров будет выполнено из 492 сегментов. Его разрешающая способность оценивается как в двенадцать раз превышающая таковую у “Хаббла”.

Начало строительства запланировано на следующий год, завершение – к 2030-му. Расчётная стоимость – $1,2 млрд.

8. E-ELT

Европейский чрезвычайно большой телескоп (E-ELT) сегодня выглядит наиболее привлекательным по соотношению возможностей и затрат. Проектом предусмотрено его создание в пустыне Атакама в Чили к 2018 году. Текущая стоимость оценивается в $1,5 млрд. Диаметр главного зеркала составит 39,3 метра. Оно будет состоять из 798 шестиугольных сегментов, каждое из которых – около полутора метров в поперечнике. Система адаптивной оптики будет устранять искажения при помощи пяти дополнительных зеркал и шести тысяч независимых приводов.

Европейский чрезвычайно большой телескоп – E-ELT (фото: ESO).

Расчётная масса телескопа составляет более 2800 тонн. На нём будет установлено шесть спектрографов, камера ближнего ИК-диапазона MICADO и специализированный инструмент EPICS, оптимизированный для поиска планет земного типа.

Основной задачей коллектива обсерватории E-ELT станет детальное исследование открытых к настоящему времени экзопланет и поиск новых. В качестве дополнительных целей указывается обнаружение признаков наличия в их атмосфере воды и органических веществ, а также изучение формирования планетарных систем.

Оптический диапазон составляет лишь малую часть электромагнитного спектра и обладает рядом свойств, ограничивающих возможности наблюдения. Многие астрономические объекты практически не обнаруживаются в видимом и ближнем инфракрасном спектре, но при этом выдают себя за счёт радиочастотных импульсов. Поэтому в современной астрономии большая роль отводится радиотелескопам, размер которых напрямую влияет на их чувствительность.

9. Arecibo

В одной из ведущих радиоастрономических обсерваторий Аресибо (Пуэрто-Рико) расположен крупнейший радиотелескоп на одной апертуре с диаметром рефлектора триста пять метров. Он состоит из 38 778 алюминиевых панелей суммарной площадью около семидесяти трёх тысяч квадратных метров.

Радиотелескоп обсерватории Аресибо (фото: NAIC – Arecibo Observatory).

С его помощью уже был сделан ряд астрономических открытий. К примеру, в 1990 году обнаружен первый пульсар с экзопланетами, а в рамках проекта распределённых вычислений Einstein@home за последние годы были найдены десятки двойных радиопульсаров. Однако для ряда задач современной радиоастрономии возможностей “Аресибо” уже едва хватает. Новые обсерватории будут создаваться по принципу масштабируемых массивов с перспективой роста до сотен и тысяч антенн. Одними из таких станут ALMA и SKA.

10. ALMA и SKA

Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решётка (ALMA) представляет собой массив из параболических антенн диаметром до 12 метров и массой более ста тонн каждая. К середине осени 2013 года число антенн, объединённых в единый радиоинтерферометр ALMA, достигнет шестидесяти шести. Как и у большинства современных астрономических проектов, стоимость ALMA превышает миллиард долларов.

Квадратная километровая решётка (SKA) – другой радиоинтерферометр из массива праболических антенн, расположенных в Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии на общей площади около одного квадратного километра.

Антенны радиоинтерферометра “Квадратная километровая решётка” (фото: stfc.ac.uk).

Его чувствительность примерно в пятьдесят раз превосходит возможности радиотелескопа обсерватории Аресибо. SKA способен уловить сверхслабые сигналы от астрономических объектов, расположенных на удалении 10–12 млрд световых лет от Земли. Начать первые наблюдения планируется в 2019 году. Проект оценивается в $2 млрд.

Несмотря на огромные масштабы современных телескопов, их запредельную сложность и многолетние наблюдения, исследование космоса только начинается. Даже в Солнечной системе до сих пор обнаружена лишь малая часть объектов, заслуживающих внимания и способных повлиять на судьбу Земли.

Термин телескоп в буквальном смысле означает «далеко смотрю». Современные устройства оптического типа позволяют астрономам изучать нашу Солнечную систему, а также открывать новые планеты, находящиеся за ее пределами. В ниже представленную десятку вошли самые мощные телескопы в мире.

БТА

БТА открывает рейтинг самых мощных телескопов, имеющий одно из крупнейших монолитных зеркал во всем мире. Этот гигант, построенный в 70-х годах прошлого века, по сей день удерживает преимущества в плане самого большого астрономического купола. Зеркало диаметром свыше 6 метров сделано в виде параболоида вращения. Его масса составляет сорок две тонны, если не учитывать вес оправы. Общая масса этой громадины равна 850 тонн. Главным конструктором БТА является Б.К. Ионнисани. Покрытие отражающее зеркала было изготовлено из незащищенного алюминия. Рабочий слой требует замены каждые десять лет.

Гигантский Магелланов телескоп входит в десятку наиболее крупных и мощных во всем мире. Полное завершение его строительства планируется на 2020 год. Для собирания света будет использована система, включающая в себя семь первичных зеркал, каждое из которых станет обладателем диаметра в 8,4 м. Суммарная апертура устройства будет соответствовать телескопу, имеющего зеркало более 24 м диаметром. Предположительно МГТ будет в несколько раз мощнее всех современных телескопов. Планируется, что МГТ станет самым мощным и поможет открыть много новых экзопланет.

Джемини Юг и Джемини Север

Джемини Юг и Джемини Север представляют собой комплекс, в который включены два телескопа, высотой в восемь метров. Они предназначены для обеспечения полноценного беспрепятственного покрытия небосводов и расположены на разных вершинах. Это одни из самых мощных и совершенных инфракрасных оптических телескопов на сегодняшний день. Приборы обеспечивают получение максимально четких снимков, что достигается с помощью спектроскопии и адаптивной оптики. Управление телескопами часто осуществляется удаленно. Устройства принимают активное участие в поиске экзопланет.

Субару

Субару – один из мощнейших телескопов в мире, созданный японскими учеными. Находится он на вершине вулкана Мауна-Кеа. Имеет одно из самых больших монолитных зеркал в мире диаметром более восьми метров. Субару способен обнаруживать планеты, принадлежащие не нашей Солнечной системе, а также может устанавливать их размер при помощи исследования планетного света и обнаруживать газы, которые преобладают в атмосфере экзопланет.

Hobby-Eberly Telescope

Hobby-Eberly Telescope входит в десятку наиболее мощных телескопов на сегодняшний день с диаметром главного зеркала, превышающего девять метров. При его создании было использовано множество нововведений, что является одним из главных преимуществ данного прибора. Основное зеркало включает в себя 91 элемент, функционирующих как единое целое. Хобби - Эберли используется как для изучения нашей солнечной системы, так и для исследования внегалактических объектов. С помощью него было открыто несколько экзопланет.

SALT

SALT – полное название звучит, как Southern African Large Telescope. Оптический прибор имеет большое главное зеркало, диаметр которого равен одиннадцати метрам и состоит из массива зеркал. Расположился он на холме высотой почти 1,8 км неподалеку от провинции Сутерланд. С помощью данного устройства специалисты в области астрономии проводят исследования близлежащих галактик и находят новые планеты. Данное наимощнейшее астрономическое устройство позволяет проводить различного рода анализы излучения астрономических объектов.

LBT или Large Binocular Telescope в переводе на русский означает Большой бинокулярный телескоп. Является одним из самых передовых в технологическом плане приборов, который обладает максимальным оптическим разрешением в мире. Разместился он на высоте более чем 3 километров на горе под названием Грэхем. Устройство включает в себя пару громаднейших зеркал параболического типа диаметром в 8,4 м. Они установлены на общем креплении, отсюда и название «бинокулярный». По своей мощности астрономический прибор эквивалентен телескопу с одним зеркалом, имеющем диаметр более 11 метров. Благодаря необычному строению, устройство способно выдавать снимки одного объекта одновременно через разные фильтры. Это является одним из его главных преимуществ, ведь благодаря этому можно значительно сократить время на получение всей необходимой информации.

Keck I и Keck II

Keck I и Keck II расположились на самой вершине горы Мауна-Кеа, высота которой превышает 4 километра над уровнем моря. Данные астрономические приборы способны работать в режиме интерферометра, который используется в астрономии для телескопов с высоким разрешением. Они могут заменить телескоп с большой апертурой на решетку устройств с наименьшими апертурами, которые соединены по принципу интерферометра. Каждое из зеркал состоит из тридцати шести малых шестиугольных. Общий их диаметр составляет десять метров. Телескопы были созданы по системе Ричи – Кретьена. Управление устройствами близнецами ведется из офисов штаб-квартиры Ваймеа. Именно благодаря этим астрономическим агрегатам было найдено большинство планет, расположенных вне Солнечной системы.

GTC – данная аббревиатура в переводе на русский означает Большой Канарский телескоп. Прибор действительно имеет впечатляющие размеры. Данный оптический телескоп-рефлектор имеет самое огромное зеркало в мире, диаметр которого превышает десять метров. Оно сделано из 36 шестиугольных сегментов, которые были получены из стеклокристаллических материалов Zerodur. Данный астрономический прибор имеет активную и адаптивную оптику. Расположился он на самой вершине потухшего вулкана Мучачос на Канарских островах. Особенностью устройства является способность видеть различные объекты на очень большом расстоянии в миллиард более слабые, чем способен различать невооруженный человеческий глаз.

VLT или Very Large Telescope, что в переводе на русский означает «очень большой телескоп». Он представляет собой комплекс приборов такого типа. В него входят четыре отдельных и такое же количество оптических телескопов. Это самый большой оптический прибор в мире по общей площади зеркал. Также он оснащен максимальной разрешающей способностью в мире. Расположилось астрономическое устройство в Чили на высоте более 2,6 км на горе с названием Серро Параналь, расположенной в пустыне неподалеку от Тихого океана. Благодаря этому мощнейшему телескопическому устройству пару лет назад ученым наконец-то удалось получить четкие фотографии планеты Юпитер.

Вдали от суеты и огней цивилизации, в безлюдных пустынях и на вершинах гор стоят величественные титаны, чей взор всегда направлен на звездное небо. Одни стоят уже десятки лет, а другим только предстоит увидеть свои первые звезды. Сегодня мы узнаем, где находятся 10 самых больших телескопов в мире, и познакомимся с каждым из них отдельно.

10. Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Телескоп находится на вершине Серо-Пачон на высоте 2682 м над уровнем моря. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Диаметр основного зеркала составляет 8,4 м. Первый свет (термин, означающий первое использование телескопа по прямому назначению) LSST увидит в 2020 году. А полноценно работать аппарат начнет с 2022 года. Несмотря на то что телескоп находится за пределами США, его строительство финансируют американцы. Одним из них стал Бил Гейтс, который вложил 10 млн долларов. В общей сложности проект будет стоить 400 млн.

Главная задача телескопа - фотографировать ночное небо с периодичностью в несколько ночей. Для этого у аппарата имеется камера на 3,2 гигапикселя. LSST имеет большой угол обзора - 3,5 градуса. Луна и Солнце, к примеру, в том виде, в котором их можно созерцать с Земли, занимают только полградуса. Такие широкие возможности обусловлены внушительным диаметром телескопа и его уникальной конструкцией. Дело в том, что здесь вместо двух привычных зеркал используется три. Это не самый большой телескоп в мире, однако он может стать одним из самых продуктивных.

Научные цели проекта: поиск следов темной материи; картографирование Млечного пути; обнаружение взрывов новых и сверхновых; отслеживание небольших объектов Солнечной системы (астероиды и кометы), в частности тех, которые проходят в непосредственной близости с Землей.

9. Большой южноафриканский телескоп (SALT)

Данный аппарат также представляет собой оптический рефлектор. Он находится в Южно-Африканской республике, на вершине холма, в полупустынной местности близ поселения Сутерланд. Высота телескопа составляет 1798 м. Диметр основного зеркала - 11/9,8 м.

Это не самый большой телескоп в мире, но самый крупный в южном полушарии. Строительство аппарата обошлось в 36 млн долларов. Треть из них выделило правительство ЮАР. Остаток суммы был распределен между Германией, Великобританией, Польшей, Америкой и Новой Зеландией.

Первый снимок установки SALT состоялся в 2005 году, практически сразу после окончания строительных работ. Как для оптических телескопов, его конструкция довольно нестандартна. Однако она получила широкое распространение среди новейших представителей крупных телескопов. Основное зеркало состоит из 91 шестиугольного элемента, каждый из которых имеет диаметр в 1 метр. Для достижения определенных целей и улучшения видимости все зеркала могут регулироваться по углу.

SALT создан для спектрометрического и визуального анализа излучения, исходящего от астрономических объектов, находящихся вне поля видимости телескопов, расположенных в северном полушарии. Сотрудники телескопа наблюдают за квазарами, дальними и близкими галактиками, а также отслеживают эволюцию звезд.

Аналогичный телескоп есть и в Америке - Hobby-Eberly Telescope. Он располагается в пригороде Техаса и практически полностью совпадает по конструкции с установкой SALT.

8. Keck I и II

Два телескопа Keck соединены в систему, которая создает единое изображение. Располагаются они на Гавайях на горе Мауна Кеа. составляет 4145 м. По типу телескопы также относятся к оптическим рефлекторам.

Обсерватория Keck располагается в одном из наиболее благоприятных (с точки зрения астроклимата) мест на Земле. Это значит, что вмешательство атмосферы в наблюдения здесь минимально. Поэтому обсерватория Keck стала одной из наиболее эффективных в истории. И это притом, что самый большой телескоп в мире расположен не здесь.

Основные зеркала телескопов Keck полностью идентичны между собой. Они, подобно телескопу SALT, состоят из комплекса подвижных элементов. Здесь их по 36 на каждый из аппаратов. По форме зеркала представляют собой шестиугольник. Обсерватория может наблюдать за небом в оптическом и в инфракрасном диапазоне. Keck проводит широкий спектр основных исследований. Кроме того, он на сегодняшний день считается одним из наиболее эффективных наземных телескопов по поиску экзопланет.

7. Большой Канарский телескоп (GTC)

Мы продолжаем отвечать на вопрос о том, где находится самый большой телескоп в мире. На этот раз любопытство занесло нас в Испанию, на Канарские острова, а точнее на острове Ла Пальма, где находится телескоп GTC. Высота конструкции над уровнем моря составляет 2267 м. Диаметр основного зеркала - 10,4 м. Это также оптический рефлектор. Возведение телескопа завершилось в 2009 году. Открытие посетил Хуан Карлос I - король Испании. Проект обошелся в 130 млн евро. 90 % суммы выделило правительство Испании. Остальные 10 % были поровну поделены между Мексикой и университетом Флориды.

Телескоп может наблюдать за звездным небом в оптическом и в среднем инфракрасном диапазоне. Благодаря инструментам Osiris и CanariCam он может проводить поляриметрические, спектрометрические и коронографические исследования космических объектов.

6. Обсерватория "Аресибо"

В отличие от предыдущих, данная обсерватория является радиорефлектором. Диаметр основного зеркала составляет (внимание!) 304,8 метра. Находится это чудо техники в Пуэрто-Рико на высоте 497 м над уровнем моря. И это еще не самый большой телескоп в мире. Название лидера вы узнаете чуть ниже.

Гигантский телескоп не единожды попадал в объектив кинокамеры. Помните финальную схватку между Джеймсом Бондом и его противником в картине «Золотой Глаз»? Так вот она проходила именно здесь. Телескоп был запечатлен в научно-фантастическом фильме Карла Сагана «Контакт» и многих других кинолентах. Радиотелескоп фигурировал также в видеоиграх. В частности, в карте Rogue Transmission игрушки Battlefield 4. Столкновение между военными происходит вокруг конструкции, полностью имитирующей Arecibo.

Долгое время считалось, что Arecibo - самый большой телескоп в мире. Фото этого гиганта наверняка видел каждый второй житель Земли. Выглядит он довольно необычно: тарелка огромных размеров, помещенная в естественную покрытая алюминием и окруженная густыми джунглями. Над тарелкой подвешен передвижной облучатель, который держится на 18 тросах. Они, в свою очередь, крепятся на трех высоких башнях, установленных по краям тарелки. Благодаря таким габаритам «Аресибо» может ловить широкий диапазон (длина волны - от 3 см до 1 м) электромагнитного излучения.

Радиотелескоп был введен в эксплуатацию еще в 60-х годах. Он фигурировал в огромном количестве исследований, одно из которых удостоилось Нобелевской премии. В конце 90-х обсерватория стала одним из ключевых инструментов проекта поиска инопланетной жизни.

5. Большой массив в пустыне Атакама (ALMA)

Пришло время рассмотреть самый дорогой из действующих наземных телескопов. Он представляет собой радиоинтерферометр, который находится в на высоте в 5058 м над уровнем моря. Интерферометр состоит из 66 радиотелескопов, которые имеют диаметр в 12 или 7 метров. Проект обошелся в 1,4 млрд долларов. Его финансировали Америка, Япония, Канада, Тайвань, Европа и Чили.

ALMA предназначен для исследования миллиметровых и субмиллиметровых волн. Для аппарата такого рода наиболее благоприятным является высокогорный сухой климат. Телескопы доставлялись на место постепенно. Первая радиоантенна была запущена в 2008, а последняя - в 2013 году. Главная научная цель интерферометра - исследование эволюции космоса, в частности рождения и развития звезд.

4. Гигантский Магеланов телескоп (GMT)

Ближе к юго-западу, в той же пустыне, что и ALMA, на высоте 2516 м над уровнем моря строится телескоп GMT диаметром 25,4 м. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Это совместный проект Америки и Австралии.

Основное зеркало будет включать в себя один центральный и шесть окружающих его изогнутых сегментов. Кроме рефлектора, телескоп оснащается адаптивной оптикой нового класса, позволяющей добиться минимального уровня искажений атмосферы. Как результат, снимки будут в 10 раз точнее, чем с космического телескопа «Хаббл».

Научные цели GMT: поиск экзопланет; исследование звездной, галактической и планетарной эволюции; изучение черных дыр и многое другое. Работы по возведению телескопа должны завершиться к 2020 году.

Thirty Meter Telescope (TMT). Данный проект по своим параметрам и целям схож с телескопами GMT и Keck. Он будет находиться на гавайской горе Мауна-Кеа, на высоте 4050 м над уровнем моря. Диаметр основного зеркала телескопа составляет 30 метров. В оптическом рефлекторе TMT применено зеркало, разделенное на множество шестиугольных частей. Только по сравнению с Keck габариты аппарата в три раза больше. Строительство телескопа до сих пор не началось из-за проблем с местной администрацией. Дело в том, что гора Мауна-Кеа является священной для коренных гавайцев. Стоимость проекта составляет 1,3 млрд долларов. В инвестировании примут участие главным образом Индия и Китай.

3. 50-метровый сферический телескоп (FAST)

Вот он, самый большой телескоп в мире. 25 сентября 2016 года в Китае была запущена обсерватория (FAST), созданная для исследования космоса и поиска в нем признаков разумной жизни. Диметр устройства составляет целых 500 метров, поэтому оно получило статус «Самый большой в мире телескоп». Китай начал строительство обсерватории в 2011 году. Проект обошелся стране в 180 млн долларов. Местные власти даже пообещали, что переселят порядка 10 тысяч человек, которые проживают в 5-километровой зоне около телескопа, для создания идеальных условий для мониторинга.

Таким образом, «Аресибо» больше не самый большой в мире телескоп. Китай забрал этот титул у Пуэрто-Рико.

2. Square Kilometer Array (SKA)

Если проект данного радиоинтерферометра благополучно завершится, то обсерватория SKA будет в 50 раз превосходить по мощности крупнейшие из существующих радиотелескопов. Своими антеннами она покроет площадь порядка 1 квадратного километра. По структуре проект напоминает телескоп ALMA, однако по габаритам он значительно превосходит чилийскую установку. На сегодняшний день есть два варианта развития событий: строительство 30 телескопов с антеннами в 200 м или возведение 150-ти 90-метровых телескопов. В любом случае по задумке ученых обсерватория будет иметь протяжность в 3000 км.

SKA будет размещаться сразу на территории двух государств - ЮАР и Австралии. Стоимость проекта составляет порядка 2 млрд долларов. Сумма поделена между 10 странами. К 2020 году планируется завершение проекта.

1. Чрезвычайно большой Европейский телескоп (E-ELT)

В 2025 году на полную мощность выйдет оптический телескоп, который превысит размеры TMT на целых 10 метров и разместится в Чили на вершине горы Серро Армазонес, на высоте в 3060 м. Это будет самый большой оптический телескоп в мире.

Его основное практически 40-метровое зеркало будет включать в себя почти 800 подвижных частей, диаметром в полтора метра каждая. Благодаря таким габаритам и современной адаптивной оптике, E-ELT сможет находить планеты, подобные Земле, и изучать состав их атмосферы.

Самый большой зеркальный телескоп в мире займется также изучением процесса формирования планет и другими фундаментальными вопросами. Цена проекта составляет порядка 1 млрд евро.

Самый большой космический телескоп в мире

Космические телескопы не нуждаются в таких габаритах, как земные, так как за счет отсутствия влияния атмосферы они могут показывать великолепные результаты. Поэтому в данном случае правильнее сказать "самый мощный", а не "самый большой" телескоп в мире. "Хаббл" - космический телескоп, прославившийся на весь мир. Его диаметр составляет без малого два с половиной метра. При этом разрешающая способность аппарата в десяток раз больше, чем если бы он находился на Земле.

На смену "Хабблу" в 2018 году придет более мощный Его диаметр составит 6,5 м, а зеркало будет состоять из нескольких частей. Размещаться, по задумке создателей, "Джеймс Вебб" будет в L2, в постоянной тени Земли.

Заключение

Сегодня мы познакомились с десятком наиболее масштабных телескопов в мире. Теперь вы знаете, какими гигантскими и высокотехнологичными могут быть конструкции, обеспечивающие изучение космоса, а также сколько денег тратится на возведение этих телескопов.

На сегодняшний день телескопы по-прежнему остаются одними из основных инструментов астрономов, как любителей, так и профессионалов. Задача оптического инструмента собрать на приемнике света как можно больше фотонов.
В данной статье мы затронем оптические телескопы, кратко ответим на вопрос: «почему размер телескопа имеет значение?» и рассмотрим список самых больших телескопов в мире.

Прежде всего следует отметить различия между телескопом рефлектором и . Рефрактор – это самый первый тип телескопа, который был создан в 1609 году Галилеем. Принцип его работы заключается в сборе фотонов при помощи линзы или системы линз, с последующим уменьшением изображения и передачей его в окуляр, в который астроном смотрит во время наблюдения. Одной из важных характеристик такого телескопа – апертура, высокое значение которой достигается в том числе и с помощью увеличения размера линзы. Наряду с апертурой имеет большое значение и фокусное расстояние, величина которого зависит от длины самого телескопа. По этим причинам астрономы стремились увеличить свои телескопы.
На сегодняшний день самые большие телескопы-рефракторы находятся в следующих учреждениях:

  1. В Йеркской обсерватории (Висконсин, США) — диаметром 102 см, созданный в 1897 году;
  2. В Ликской обсерватории (Калифорния, США) – диаметром 91 см, созданный в 1888 году;
  3. В Парижской обсерватории (Медон, Франция) – диаметром 83 см, созданный в 1888 году;
  4. В Потсдамском институте (Потсдам, Германия) – диаметром 81 см, созданный в 1899 году;

Современные рефракторы хоть и шагнули заметно дальше изобретения Галилея, все же обладают таким недостатком как хроматическая аберрация. Кратко говоря, так как угол преломления света зависит от его длины волны, то, проходя через линзу, свет разной длины как-бы расслаивается (дисперсия света), в результате чего изображение выглядит нечетким, расплывчатым. Несмотря на то, что ученые разрабатывают все новые технологии для повышения четкости, например, стекло со сверхнизкой дисперсией, рефракторы все же во многом уступают рефлекторам.
В 1668 году Исаак Ньютон разработал первый . Основная особенность такого оптического телескопа состоит в том, что собирающим элементом является не линза, а зеркало. В силу искажения зеркала, падающий на него фотон отражается в другое зеркало, которое, в свою очередь, направляет его в окуляр. Различные конструкции рефлекторов отличаются взаимным расположением этих зеркал, однако так или иначе рефлекторы избавляют наблюдателя от последствий хроматической аберрации давая на выходе более четкое изображение. Кроме того, рефлекторы можно делать значительно больших размеров, так как линзы рефрактора диметром более 1 м деформируются под собственным весом. Также прозрачность материала линзы рефрактора заметно ограничивает диапазон длин волн, по сравнению с устройством рефлектора.

Говоря о телескопах-рефлекторах, следует также отметить, что с увеличением диаметра главного зеркала растет и его апертура. По описанным выше причинам астрономы стараются заполучить оптические телескопы-рефлекторы наибольших размеров.

Список самых больших телескопов

Рассмотрим семь комплексов телескопов с зеркалами диаметром более 8 метров. Здесь мы пытались их упорядочить по такому параметру как апертура, однако это не определяющий параметр качества наблюдения. Каждый из перечисленных телескопов имеет свои достоинства и недостатки, определенные задачи и требуемые для их выполнения характеристики.

  1. Большой Канарский телескоп, открытый в 2007-м году, является оптическим телескопом с наибольшей апертурой в мире. Диаметр зеркала составляет 10,4 метра, собирающая площадь 73 м², а фокусное расстояние — 169,9 м. Телескоп находится в Обсерватории Роке де лос Мучачос, которая расположена на пике потухшего вулкана Мучачос, примерно 2400 метров над уровнем моря, на одном из Канарских островов под названием Пальма. Местный астроклимат считается вторым наиболее качественным для астрономических наблюдений (после Гавайи).

    Большой Канарский телескоп — самый большой телескоп в мире

  2. Два телескопа Кек имеют зеркала диаметром по 10 метров каждый, собирающая площадь по 76 м² и фокусное расстояние 17,5 м. Принадлежат обсерватории Мауна-Кеа, которая располагается на высоте 4145 метров, на пике горы Мауна-Кеа (Гавайи, США). В обсерватории Кека было обнаружено наибольшее количество экзопланет.

  3. Телескоп Хобби - Эберли находится в Обсерватории Макдональда (Техас, США) на высоте 2070 метров. Его апертура равна 9,2 м, хотя физически основное зеркало рефлектора имеет размеры 11 х 9,8 м. Собирающая площадь 77,6 м², фокусное расстояние 13,08 м. Особенность этого телескопа заключается в ряде нововведений. Одно из них — подвижные инструменты, находящиеся в фокусе, которые перемещаются вдоль неподвижного основного зеркала.

  4. Большой южно-африканский телескоп, принадлежащий Южно-африканской астрономической обсерватории, имеет зеркало наибольших размеров – 11,1 х 9,8 метров. При этом его эффективная апертура несколько меньше — 9.2 метра. Собирающая площадь составляет 79 м². Телескоп находится на высоте 1783 метра в полупустынном регионе Кару, ЮАР.

  5. Большой бинокулярный телескоп является одним из наиболее технологически развитых телескопов. Он обладает двумя зеркалами («бинокулярный»), каждое из которых имеет диаметр 8,4 метра. Собирающая площадь 110 м², а фокусное расстояние 9,6 м. Телескоп находится на высоте 3221 метр и принадлежит Международной обсерватории Маунт-Грэм (Аризона, США).

  6. Телескоп Субару, построенный в далеком 1999-м году, имеет диаметр 8,2 м, собирающую площадь 53 м² и фокусное расстояние 15 м. Принадлежит обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), той же, что и телескопы Кек, но находится шестью метрами ниже – на высоте 4139 м.

  7. VLT (Very Large Telescope – с англ. «Очень большой телескоп») состоит из четырех оптических телескопов с диметрами по 8,2 м и четырех вспомогательных – по 1,8 м. Телескопы располагаются на высоте 2635 м в пустыне Атакама, Чили. Находятся под контролем Европейской Южной Обсерватории.

    «Очень большой телескоп» (VLT)

Направление развития

Так как строительство, установка и эксплуатация гигантских зеркал является достаточно энергозатратным дорогостоящим мероприятием имеет смысл повышать качество наблюдения иными способами, помимо увеличения размеров самого телескопа. По этой причине ученые также работают в направлении развития самих технологий наблюдения. Одной из таких технологий является адаптивная оптика, которая позволяет минимизировать искажения полученных изображений в результате различных атмосферных явлений.
Если рассмотреть подробнее, то телескоп фокусируется на достаточно яркой звезде для определения текущих атмосферных условий, в результате чего получаемые изображения обрабатываются с учетом текущего астроклимата. В случае, если на небосводе нет достаточно ярких звезд, телескоп излучает лазерный луч в небо, формируя на нем пятно. По параметрам этого пятна ученые определяют текущую атмосферную погоду.

Часть оптических телескопов работает также в инфракрасном диапазоне спектра, что позволяет получать более полную информацию об исследуемых объектах.

Проекты будущих телескопов

Инструменты астрономов постоянно совершенствуются и ниже представлены наиболее масштабные проекты новых телескопов.

  • планируется возвести в Чили, на высоте 2516 метров, к 2022 году. Собирающий элемент состоит из семи зеркал по 8,4 м диаметром, при этом эффективная апертура достигнет 24,5 м. Собирающая площадь — 368 м². Разрешающая способность Гигантского Магелланова телескопа в 10 превысит таковую телескопа Хаббл. Способность собирать свет будет вчетверо превышать таковую любого современного оптического телескопа.

  • Тридцатиметровый телескоп будет относиться к обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), к которой также относятся телескопы Кек и Субару. Данный телескоп намерены возвести к 2022-му году на высоте 4050 метров. Как видно из названия, диаметр его главного зеркала будет составлять 30 метров, собирающая площадь — 655 м 2 , а фокусное расстояние – 450 метров. Тридцатиметровый телескоп будет способен собирать вдевятеро больше света, чем любой существующий, его четкость превысит четкость Хаббла в 10-12 раз.

  • (E-ELT) на сегодня является наиболее масштабным проектом телескопа. Он будет расположен на горе Армасонес на высоте 3060 метров, Чили. Диаметр зеркала E-ELT составит 39 м, собирающая площадь 978 м 2 и фокусное расстояние до 840 метров. Собирающая способность телескопа превысит в 15 раз таковую любого существующего сегодня, а качество изображения будет в 16 раз лучше, чем у Хаббла.

Перечисленные телескопы выходят за пределы видимого спектра и способны улавливать изображения также и в инфракрасной области. Сравнение этих наземных телескопов с орбитальным телескопом Хаббл означает то, что ученые преодолели барьер из помех, образованный в результате атмосферных явлений, при этом превзойдя мощный орбитальный телескоп. Все три перечисленные аппарата, вместе с Большим бинокулярным телескопом и Большим Канарским телескопом будут относиться к новому поколению так называемых Экстремально больших телескопов (Extremely Large Telescope — ELT).