Человека всегда волновали тайны мироздания. Когда появилась наша вселенная? Как давно? Существуют ли другие планеты, похожие на Землю? Вопросов огромное количество, и астрономы с помощью своих приборов всегда пытались увидеть в космосе больше, дальше и отчётливей.
Осуществлять наблюдение с поверхности нашей планеты в целом достаточно удобно. Надо просто выбрать место с атмосферой, не загрязнённой различными выбросами. Линзу телескопа можно сделать настолько большой, насколько позволяют имеющиеся технологии. Осталось только автоматизировать процесс наблюдения и записи результатов. И, казалось бы, всё, готовься узнать все тайны мира. Однако перед исследователями возникает большая проблема, связанная с поглощением земной атмосферой приходящего из космоса инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Между тем, в этом невидимом человеческим глазом волновом диапазоне содержится огромный объём информации, помогающей понять сущность происходящих процессов.
Лайман Спитцер
Идею создания средства наблюдения, картинка которого не подвержена искажению земной атмосферой, впервые выдвинул Герман Оберт в 1923 году. В то время такие перспективы казались очень далёким будущим. Однако уже в 1946 году в работе астрофизика Лаймана Спитцера были сформулированы основные принципы функционирования внеземной обсерватории. В качестве основного рабочего элемента предлагалось использовать не систему линз, как в обычных земных телескопах, а огромное зеркало, которое будет собирать на своей поверхности потоки исходящего излучения. При этом на точность наблюдения будет влиять только ровность зеркальной поверхности без каких-либо привнесённых искажений, вызванных турбулентными потоками земной атмосферы. Ну и конечно такой телескоп мог бы работать во всех интересующих диапазонах.
Период от формулирования идеи до её воплощения составил более 40 лет. Ведь сначала необходимо было детально отработать процедуру вывода телескопа на околоземную орбиту, да и инструменты, позволяющие с огромной точностью отполировать поверхность зеркала, появились только в 60-х годах прошлого века.
Первопроходцем в сфере создания больших космических телескопов по праву считается американская корпорация НАСА. Начиная с 1962 года она вплотную занималась созданием универсальных средств наблюдения. Первые орбитальные астрономические обсерватории (ОАО) были достаточно громоздкими и не имели устойчивых каналов связи с центром управления для передачи накопленной информации. Но даже эта несовершенная техника позволила сделать ряд научных открытий. Например, впервые была сфотографирована и изучена ультрафиолетовая спектрограмма Солнца.
Телескоп Хаббл
Следующим шагом должна была стать разработка телескопа с большим зеркалом, которое можно было бы использовать для изучения удалённых галактик и планет. Его строительство продолжалось около 15 лет, а стоимость была настолько велика, что НАСА пришлось обращаться за помощью к Европейскому космическому агентству. В результате на орбиту он был выведен только в 1990 году. Телескоп получил имя американского учёного Эдвина Хаббла, который разработал концепцию расширяющейся Вселенной.
Первые результаты работы нового космического телескопа оказались просто ошеломляющими. Невозможная ранее разрешающая способность, позволяющая без всяких искажений получить отчётливое изображение далёких планет, произвела настоящий фурор в научном сообществе. С помощью «Хаббла» удалось в деталях рассмотреть процесс столкновения кометы Шумейкера-Леви с Юпитером, получить чёткие изображения поверхности Плутона, обнаружить ранее неизвестные планеты, находящиеся вне солнечной системы.
Фрагмет туманности Киля, сфотографированной телескопом Хаббл в 2010 году
Срок службы космического телескопа «Хаббл» заканчивается в 2014 году. Ему на смену должен прийти новый аппарат, строительство которого уже вовсю ведётся НАСА и Европейским космическим агентством. Участвуют в разработках и российские учёные. Планируется, что новый телескоп получит имя Джеймса Вебба, талантливейшего американского учёного, внёсшего огромный вклад в изучение теории происхождении нашего мира.
Диаметр зеркала нового телескопа будет равен 6,5 метров (у «Хаббла» - 2,5 м). Для его защиты от солнечной радиации предполагается развернуть огромный отражающий экран, целью которого будет отведение лишнего тепла от измерительных датчиков. Телескоп сможет заглянуть ещё дальше во вселенную, уловить излучение самых далёких звёзд. Поэтому неслучайно, что основной целью выведения его на орбиту считается проведение целого комплекса наблюдений в отношении планетарных систем вне нашей галактики, изучение их физико-химических параметров и определение возможности существования на них органической жизни. С помощью нового телескопа учёные будут стремиться доказать, что мы не одиноки во вселенной.
Космические обсерватории играют большую роль в развитии астрономии. Величайшие научные достижения последних десятилетий в опираются на знания, полученные при помощи космических аппаратов.
Большой объём информации о небесных телах не доходит до земли т.к. ей мешает атмосфера которой мы дышим. Большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности нашей планеты. Для изучения космоса в этих диапазонах необходимо вывести телескоп за пределы атмосферы. Результаты исследований полученные с помощью космических обсерваторий перевернули представление человека о вселенной.
Первые космические обсерватории существовали на орбите недолго, но развитие технологий позволило создать новые инструменты для исследования вселенной. Современный космический телескоп - уникальный комплекс который разрабатывается и эксплуатируется совместно учеными многих стран в течении нескольких десятков лет. Наблюдения полученные с помощью многих космических телескопов доступны для бесплатного использования учёными и просто любителями астрономии со всего мира.
Предназначены для проведения космических наблюдений в инфракрасном диапазоне спектра. Недостатком этих обсерваторий является их большой вес. На орбиту помимо телескопа приходится выводить охладитель, который должен уберечь ИК-приёмник телескопа от фонового излучения - инфракрасных квантов, испускаемых самим телескопом. Это привело к тому, что за всю историю космических полётов на орбите работало очень мало инфракрасных телескопов.
Изображение ESO
24 апреля 1990 г. с помощью американского шаттла "Дискавери" STS-31 была выведена на орбиту крупнейшая околоземная обсерватория - космический телескоп "Хаббл" весом более 12т. Этот телескоп результат совместного проекта НАСА и Европейского космического агентства. Работа космического телескопа "Хаббл" рассчитана на длительный срок. полученные с его помощью данные доступны на сайте телескопа для бесплатного пользования астрономами всего мира.
Озоновый слой окружающий нашу атмосферу практически полностью поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца и звёзд, поэтому УФ-кванты можно регистрировать только за его пределами. Интерес астрономов к УФ-излучению обусловлен тем, что в этом диапазоне спектра излучает самая распространённая молекула во Вселенной - молекула водорода. Первый ультрафиолетовый телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 80 см был выведен на орбиту в августе 1972 г. на совместном американо-европейском спутнике "Коперник".
Рентгеновские лучи доносят до нас из космоса информацию о мощных процессах связанных с рождением звёзд. Высокая энергия рентгеновских и гамма-квантов позволяет регистрировать их по одиночке, с точным указанием времени регистрации. Благодаря тому, что детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшой вес, рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и даже межпланетных космических кораблях. Всего в космосе побывало более сотни таких инструментов.
Гамма-излучение имеет близкую природу к рентгеновскому излечению. Для регистрации гамма-лучей используются методы схожие с методами применяемыми для исследований рентгеновского излучения. Поэтому зачастую на космических телескопах исследуют одновременно как рентгеновские, так и гамма-лучи. Гамма-излучение принимаемое этими телескопами доносит до нас информацию о процессах, происходящих внутри атомных ядер, а также о превращениях элементарных частиц в космосе.
Электромагнитный спектр, исследуемый в астрофизике
| Длинны волн | Область спектра | Прохождение сквозь земную атмосферу | Приемники излучения | Методы исследования |
| <=0,01 нм | Гамма-излучение | Сильное поглощение |
||
| 0,01-10 нм | Рентгеновское излучение | Сильное поглощение O, N2, O2, O3 и другими молекулами воздуха |
Счетчики фотонов, ионизационные камеры, фотоэмульсии, люминофоры | В основном внеатмосферные (космические ракеты, искусственные спутники) |
| 10-310 нм | Далекий ультрафиолет | Сильное поглощение O, N2, O2, O3 и другими молекулами воздуха |
Внеатмосферные | |
| 310-390 нм | Близкий ультрафиолет | Слабое поглощение | Фотоэлектронные умножители, фотоэмульсии | С поверхности Земли |
| 390-760 нм | Видимое излучение | Слабое поглощение | Глаз, фотоэмульсии, фотокатоды, полупроводниковые приборы | С поверхности Земли |
| 0,76-15 мкм | Инфракрасное излучение | Частые полосы поглощения H2O, CO2, и др. | Частично с поверхности Земли | |
| 15 мкм - 1 мм | Инфракрасное излучение | Сильное молекулярное поглощение | Болометры, термопары, фотосопротивления, специальные фотокатоды и фотоэмульсии | С аэростатов |
| > 1 мм | Радиоволны | Пропускается излучение с длинной волны около 1 мм, 4,5 мм, 8 мм и от 1 см до 20 м | Радиотелескопы | С поверхности Земли |
Космические обсерватории
| Агентство, страна | Название обсерватории | Область спектра | Год запуска |
| CNES & ESA, Франция, Европейский Союз | COROT | Видимое излучение | 2006 |
| CSA, Канада | MOST | Видимое излучение | 2003 |
| ESA & NASA, Европейский Союз, США | Herschel Space Observatory | Инфракрасное | 2009 |
| ESA, Европейский Союз | Darwin Mission | Инфракрасное | 2015 |
| ESA, Европейский Союз | Gaia mission | Видимое излучение | 2011 |
| ESA, Европейский Союз | International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) |
Гамма-излучение, Рентген | 2002 |
| ESA, Европейский Союз | Planck satellite | Микроволновое | 2009 |
| ESA, Европейский Союз | XMM-Newton | Рентген | 1999 |
| IKI & NASA, Россия, США | Spectrum-X-Gamma | Рентген | 2010 |
| IKI, Россия | RadioAstron | Радио | 2008 |
| INTA, Испания | Low Energy Gamma Ray Imager (LEGRI) | Гамма-излучение | 1997 |
| ISA, INFN, RSA, DLR & SNSB | Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics (PAMELA) |
Particle detection | 2006 |
| ISA, Израиль | AGILE | Рентген | 2007 |
| ISA, Израиль | Astrorivelatore Gamma ad Immagini LEggero (AGILE) |
Гамма-излучение | 2007 |
| ISA, Израиль | Tel Aviv University Ultraviolet Explorer (TAUVEX) |
Ультрафиолет | 2009 |
| ISRO, Индия | Astrosat | Рентген, Ультрафиолет, Видимое излучение | 2009 |
| JAXA & NASA, Япония, США | Suzaku (ASTRO-E2) | Рентген | 2005 |
| KARI, Корея | Korea Advanced Institute of Science and Technology Satellite 4 (Kaistsat 4) |
Ультрафиолет | 2003 |
| NASA & DOE, США | Dark Energy Space Telescope | Видимое излучение | |
| NASA, США | Astromag Free-Flyer | Элементарные частицы | 2005 |
| NASA, США | Chandra X-ray Observatory | Рентген | 1999 |
| NASA, США | Constellation-X Observatory | Рентген | |
| NASA, США | Cosmic Hot Interstellar Spectrometer (CHIPS) |
Ультрафиолет | 2003 |
| NASA, США | Dark Universe Observatory | Рентген | |
| NASA, США | Fermi Gamma-ray Space Telescope | Гамма-излучение | 2008 |
| NASA, США | Galaxy Evolution Explorer (GALEX) | Ультрафиолет | 2003 |
| NASA, США | High Energy Transient Explorer 2 (HETE 2) |
Гамма-излучение, Рентген | 2000 |
| NASA, США | Hubble Space Telescope | Ультрафиолет, Видимое излучение | 1990 |
| NASA, США | James Webb Space Telescope | Инфракрасное | 2013 |
| NASA, США | Kepler Mission | Видимое излучение | 2009 |
| NASA, США | Laser Interferometer Space Antenna (LISA) |
Гравитационное | 2018 |
| NASA, США | Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) |
Рентген | 2010 |
| NASA, США | Rossi X-ray Timing Explorer | Рентген | 1995 |
| NASA, США | SIM Lite Astrometric Observatory | Видимое излучение | 2015 |
| NASA, США | Spitzer Space Telescope | Инфракрасное | 2003 |
| NASA, США | Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS) |
Инфракрасное | 1998 |
| NASA, США | Swift Gamma Ray Burst Explorer | Гамма-излучение, Рентген, Ультрафиолет, Видимое излучение |
2004 |
| NASA, США | Terrestrial Planet Finder | Видимое излучение, Инфракрасное | |
| NASA, США | Wide-field Infrared Explorer (WIRE) |
Инфракрасное | 1999 |
| NASA, США | Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) |
Инфракрасное | 2009 |
| NASA, США | WMAP | Микроволновое | 2001 |
В июле 1923 г. в издательстве Ольденбурга в Мюнхене вышла книга «Ракета в космическое пространство». Ее автором был Герман Оберт (Hermann Julius Oberth), ставший известным десятки лет спустя и даже произведенный в «отцы-основатели» ракетной техники. Основные положения его работы можно кратко сформулировать так:
1. При современном состоянии науки и техники возможно создание аппарата, способного выйти за пределы земной атмосферы.
2. В дальнейшем подобные аппараты смогут развивать такую скорость, что преодолеют земное притяжение и уйдут в межпланетное пространство.
3. Имеется возможность создать такие устройства, которые смогут выполнить подобные задачи, имея на своем борту человека, причем без серьезного ущерба его здоровью.
4. При определенных условиях создание таких устройств может стать вполне целесообразным. Такие условия могут возникнуть в ближайшие десятилетия.
В заключительных, констатирующих фразах последней части книги идет обсуждение далеких перспектив - возможности увидеть обратную сторону Луны, запуска искусственных спутников Земли, широкого применения их для различных целей, создания орбитальных станций, осуществления с их помощью определенных видов деятельности, в том числе научных исследований и астрономических наблюдений. Это позволяет считать июль 1923 года «точкой отсчета» космической астрономии.
В ознаменование 90-летия этого события редакция нашего журнала подготовила публикацию цикла статей о реализуемых в настоящее время (или недавно завершенных)
проектах исследования Вселенной, базирующихся на астрономических инструментах за пределами земной атмосферы. Полная летопись этой интереснейшей и активно
развивающейся отрасли астрономии заслуживает отдельной книги, которая, несомненно, уже в скором времени будет написана.
Космические телескопы видимого диапазона
 |
|
ХАРАКТЕРИСТИКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА:
> Длина - 13,3 м, диаметр - 4,3 м, масса - 11 тонн
(с установленными приборами - около 12,5 т); две солнечных батареи имеют размеры 2,6x7,1 м.
ПРИБОРЫ, РАБОТАВШИЕ ИЛИ РАБОТАЮЩИЕ НА ОБСЕРВАТОРИИ HUBBLE: > Широкоугольная и планетарная камера {Wide Field and Planetary Camera). Оснащена набором из 48 светофильтров для выделения участков спектра,
представляющих особый интерес для астрофизических наблюдений. В составе камер - 8 ПЗС-матриц (2 секции по 4 матрицы каждая). Широкоугольная
камера имеет больший угол обзора, планетарная камера обладает большим эквивалентным фокусным расстоянием, позволяя получать большие увеличения.
Именно этой камерой сделаны все потрясающие «пейзажные» снимки.
|
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Hubble Space Telescope
В ходе одного из «проколов» Hubble сосредоточил свое внимание на площадке размером в одну тридцатимиллионную часть небесной сферы и обнаружил на ней более 3000
тусклых - на пределе видимости - галактик. Детальный снимок другой подобной области неба продемонстрировал такую же картину, из чего был сделан вывод об изотропности
Вселенной - ее однородности во всех направлениях на больших масштабах. Поскольку такие наблюдения требуют весьма длительных экспозиций (во время одного из
сеансов «выдержка» достигла 11,3 суток), они были единичными. Астрономам удалось увидеть протогалактики - первые сгустки материи, сформировавшиеся менее чем через
миллиард лет после Большого взрыва и позже объединившиеся в звездные системы современного вида.
Особого внимания заслуживает уникальный эксперимент «Глубокий обзор Большими обсерваториями» (Great Observatories Origins Deep Survey - GOODS), осуществленный
скоординированными усилиями космических телескопов Hubble, Spitzer, Chandra, орбитального рентгеновского телескопа XMM-Newton и ряда крупнейших наземных инструментов.
Объектом наблюдений стали две площадки из программы Hubble Deep Field. На красном смещении Z=6 достигнута пространственная разрешающая способность порядка килопарсека,
для 60 тыс. галактик поля определены фотометрические красные смещения. Участники этого проекта утверждают, что они заглянули на 13 млрд. лет назад, в эпоху
реионизации, когда излучение первых звезд вызвало распад части атомов межзвездного водорода на электроны и протоны.
Рекордным пока что является «погружение» в глубины Вселенной, анонсированное в сентябре 2012 г. (Hubble extreme Deep Field). На протяжении 10 лет участок неба в
созвездии Печи экспонировался с суммарной выдержкой 2 млн. секунд. Астрономы утверждают, что в данном случае они увидели Вселенную в совершенно «детском» возрасте - не более
полумиллиарда лет. Самые тусклые галактики на снимке (всего их там насчитывается порядка 5500) имеют яркость в 10 млрд. раз ниже предела чувствительности
человеческого зрения.
 |
|
АКЦ ФИАН
Астрокосмический центр Физического института Академии Наук, Россия
ESA Европейское Космическое агентство NASA Национальная аэрокосмическая администрация, США CNES Национальный центр космических исследований, Франция CSA Канадское космическое агентство ASI Итальянское космическое агентство JAXA Японское агентство аэрокосмических исследований SSC Шведская космическая корпорация |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
| Под названиями телескопов приведены параметры орбиты, оператор и дата запуска |
 |
В момент подготовки «полетного задания» обсерватории некоторые проблемы не просто не были приоритетными - астрономы только догадывались о том, что они возникнут. К
таким задачам, прежде всего, следует отнести поиск планет иных звезд (экзопланет). Благодаря высокой чувствительности своих детекторов и отсутствию влияния
земной атмосферы Hubble способен зарегистрировать ничтожное изменение блеска наблюдаемой звезды, вызванное прохождением перед ее диском спутника планетных размеров.
В технике наблюдений такой способ поиска экзопланет называется «методом транзитов». Он применим только для объектов, плоскость орбиты которых слабо наклонена
к направлению на Землю, зато позволяет сразу определить много их характеристик - в частности, размер, массу, а иногда и состав атмосферы (путем спектрального
анализа излучения звезды во время «затмения»). Прорывным открытием следует признать первое обнаружение органической молекулы - метана СН4 -в газовой оболочке
планеты-гиганта HD 189733b с использованием одного из важнейших приборов телескопа Hubble - спектрометра NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer),
установленного на борту обсерватории через семь лет после запуска в ходе второй ремонтной миссии.
Кроме планетоподобных тел, космический телескоп подтвердил существование многочисленных протопланетных дисков в областях звездообразования (туманность «Орел», Большая Туманность Ориона) и возле некоторых звезд. Эти открытия инициировали появление весьма перспективного научного направления - поисков и исследования экзокомет, поясов экзоастероидов. Теперь уже очевидно, что процесс формирования планет в нашей Галактике происходит постоянно. Немало доказательств Hubble собрал для общепринятого с недавнего времени вывода о том, что экзопланеты должны быть во Вселенной вполне заурядным и распространенным явлением.
 |
|
Космический телескоп Hubble предоставил нам возможность полюбоваться потрясающим изображением яркого кольца звездообразования, окружающего сердце спиральной галактики с
перемычкой, обозначенной индексом NGC 1097. Эта галактика удалена от нас примерно на 45 млн. световых лет и видна в южном созвездии Печи. Она относится к классу
сейфертовских галактик, этот факт, что ее главная плоскость почти перпендикулярна к направлению на Землю, делает ее особенно «лакомым» объектом для астрономов.
Скрытая в самом центре галактики сверхмассивная черная дыра (ЧД) с массой окло 100 млн. солнечных масс постепенно поглощает вещество из окружающего пространства.
Это вещество, падая на ЧД, «закручивается» в аккреционный диск, разогревается и начинает излучать в широком диапазоне электромагнитных волн. Контуры диска четко
очерчены сравнительно недавно «родившимися» звездами, материалом для которых является падающее на ЧД вещество центрального бара (перемычки) галактики. Эти области
звездообразования ярко светятся благодаря излучению облаков ионизованного водорода. Диаметр кольца составляет около 5 тыс. световых лет, а спиральные рукава NGC 1097
простираются на десятки тысяч световых лет за ее пределы.
Однако в поведении этой галактики наблюдаются отдельные моменты, которые резко выделяют ее из сообщества подобных объектов. У нее имеется два небольших компаньона - эллиптическая галактика NGC 1097А, находящаяся на расстоянии 42 тыс. световых лет от центра «основной» звездной системы, и карликовая галактика NGC 1097В. Их наличие, безусловно, влияет на эволюцию необычного космического «трио». Существуют серьезные основания утверждать, что в недалеком (по космическим масштабам) прошлом взаимодействие между его членами было более тесным и активным. NGC 1097 является также уникальным регионом для «охотников за сверхновыми»: в ней уже отмечено три случая вспышек звезд большой массы в период между 1992 и 2003 гг. В этом отношении она заслуживает особого внимания и проведения регулярного мониторинга. |
 |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Телескоп Hubble наконец-то сфотографировал поверхность Плутона с таким разрешением, что стало возможным говорить о составлении его карты. На снимках, сделанных космической обсерваторией, эксперты различают полярные шапки, яркие перемещающиеся пятна и загадочные линии. Впечатляющим было также открытие у Плутона, в дополнение к уже известному спутнику Харону, еще четырех небольших лун - Никты, Гидры, PIV, PV.
При наблюдениях астероида Веста (4 Vesta) планетологов поразила высокая разрешающая способность и четкая детализация поверхности (конечно, не стоит сравнивать снимки, сделанные полтора десятка лет назад с расстояния более 110 млн. км, с теми, которые получил космический аппарат Dawn в 2011-12 гг., находясь на орбите вокруг Весты). После того, как Hubble в 2006 г. провел исследования объекта 2003 UB313, вначале считавшегося 10-й планетой Солнечной системы, а позже получившего имя Эрида (136199 Eris), это небесное тело было признано слишком маленьким, чтобы «носить звание» планеты. Не подлежит сомнению и важность открытия полярных (авроральных) сияний на планетах-гигантах Юпитере и Сатурне, а также на юпитерианских лунах Ио и Ганимеде.
 |
|
Важным объектом исследований телескопа Hubble стали планетарные туманности - посмертный этап эволюции звезд типа нашего Солнца. По мере истощения запасов
термоядерного горючего они начинают периодически выбрасывать свое вещество в окружающее пространство, переходя в состояние белого карлика - сверхплотного объекта,
выделяющего энергию за счет медленного гравитационного сжатия. Сброшенные оболочки, освещаемые излучением звездного остатка, формируют сложные структуры, в
которых просматривается динамика процесса испускания вещества.
Ярким примером таких структур могут служить газовые волокна туманности NGC 5189, расположенной в южном созвездии Мухи на расстоянии 1800 световых лет (она имеет неофициальное название «Спираль»). Можно предположить, что туманность была сформирована в процессе взаимодействия двух независимых расширяющихся структур, наклоненных друг к другу. Подобную двойную биполярную структурированность обычно объясняют наличием у «сгоревшей» звезды массивного спутника, который своим притяжением влияет на направление «рек» истекающего газа. Хотя это объяснение весьма правдоподобно, визуально обнаружить такой компаньон в данном случае не удалось. Яркие золотистые кольца состоят из большого количества радиальных нитей и кометоподобных узлов. Обычно они формируются комбинированным воздействием ионизирующего излучения и звездного ветра. Фотография была сделана 6 июля 2012 г. Камерой широкого поля (Wide Field Camera 3) через узкополосные фильтры, центрированные на основные линии эмиссии ионизированных атомов серы, водорода и кислорода. Для определения цвета звезды в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне использовались широкополосные фильтры. |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем . Ученый, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал ее устройство и изготовил образец, который впервые использовал для космических наблюдений. Первый телескоп Галилея имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение.Но позволил сделать целую серию замечательных открытий: обнаружить четыре спутника планеты Юпитер , фазы Венеры , пятна на Солнце, горы на поверхности Луны, наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках.
Прошло более четырехсот лет - на земле и даже в космосе современные телескопы помогают землянам заглянуть в далекие космические миры. Чем больше диаметр зеркала телескопа, тем мощнее оптическая установка.
Многозеркальный телескоп
Расположен на горе Маунт-Хопкинс, на высоте 2606 метров над уровнем море, в штате Аризона в США . Диаметр зеркала этого телескопа – 6,5 метров . Этот телескоп был построен еще в 1979 году. В 2000 году он был усовершенствован. Многозеркальным он называется, потому что состоит из 6 точно подогнанных сегментов, составляющих одно большое зеркало.
Телескопы Магеллана
Два телескопа, “Магеллан -1″ и “Магеллан-2″, находятся в обсерватории “Лас-Кампанас” в Чили , в горах, на высоте 2400 м, диаметр их зеркал 6,5 м у каждого . Телескопы начали работать в 2002 году.
А 23 марта 2012 года начато строительство еще одного более мощного телескопа «Магеллан» - «Гигантского Магелланова Телескопа», он должен вступить в строй в 2016-м. А пока взрывом была снесена вершина одной из гор, чтобы расчистить место для строительства. Гигантский телескоп будет состоять из семи зеркал по 8,4 метра каждое, что эквивалентно одному зеркалу диаметром 24 метра, за это его уже прозвали “Семиглаз”.
Разлученные близнецы телескопы «Джемини»
Два телескопа-брата, каждый из которых расположен в другой части света. Один – «Джемини север» стоит на вершине потухшего вулкана Мауна-Кеа на Гавайях , на высоте 4200 м. Другой – «Джемини юг», находится на горе Серра-Пачон (Чили) на высота 2700 м.
Оба телескопа идентичны, диаметры их зеркал составляют 8,1 метра , построены они в 2000 г. и принадлежат обсерватории «Джемини». Телескопы расположены на разных полушариях Земли, чтобы было доступно для наблюдения все звездное небо. Системы управления телескопами приспособлены для работы через интернет, поэтому астрономам не приходится совершать путешествия к разным полушариям Земли. Каждое из зеркал этих телескопов составлено из 42 шестиугольных фрагментов, которые были спаяны и отполированы. Эти телескопы созданы по самым совершенным технологиям, что делает обсерваторию «Джемини» одной из передовых астрономических лабораторий на сегодняшний день.
Северный "Джемини" на Гаваях
Телескоп «Субару»
Этот телескоп принадлежит Японской Национальной Астрономической Обсерватории. А расположен на Гавайях, на высоте 4139 м, по соседству с одним из телескопов «Джемини». Диаметр его зеркала – 8,2 метра . «Субару» оснащенкрупнейшим в мире «тонким» зеркалом.: его толщина – 20 см., его вес - 22,8 т. Это позволяет использовать систему приводов, каждый из которых передает свое усилие на зеркало, придавая ему идеальную поверхность в любом положении, что позволяет добиться самого лучшего качества изображения.
С помощью этого зоркого телескопа была открыта самая далекая из известных на сегодняшний день галактик, расположенная на расстояние 12,9 млрд. св. лет, 8 новых спутников Сатурна, сфотографированы протопланетные облака.
Кстати, «субару» по-японски значит «Плеяды» - название этого красивейшего звездного скопления.
Японский телескоп "Субару" на Гаваях
Телескоп Хобби-Эберли (НЕТ)
Расположен в США на горе Фолкс, на высоте 2072 м, и принадлежит обсерватории Мак-Дональд. Диаметр его зеркала около 10 м . Несмотря на внушительные размеры, Хобби-Эберли обошелся своим создателям всего в 13,5 млн. долларов. Сэкономить бюджет удалось благодаря некоторым конструктивным особенностям: зеркало у этого телескопа не параболическое, а сферическое, не цельное – состоит из 91 сегмента. К тому же зеркало находится под фиксированным углом к горизонту (55°) и может вращаться только на 360° вокруг своей оси. Все это значительно удешевляет конструкцию. Специализируется этот телескоп на спектрографии и успешно используется для поиска экзопланет и измерения скорости вращения космических объектов.
Большой южноафриканский телескоп (SALT)
Принадлежит Южно-африканской Астрономической Обсерватории и находится в ЮАР , на плато Кару , на высоте 1783 м. Размеры его зеркала 11х9,8 м . Оно крупнейшее в Южном полушарии нашей планеты. А изготовлено в России , на «Лыткаринском заводе оптического стекла». Этот телескоп стал аналогом телескопа Хобби-Эберли в США. Но был модернизирован – откорректирована сферическая аберрация зеркала и увеличено поле зрения, благодаря чему кроме работы в режиме спектрографа, этот телескоп способен получать прекрасные фотографии небесных объектов с большим разрешением.
Самый большой телескоп в мире ()
Стоит на вершине потухшего вулкана Мучачос на одном из Канарских островов, на высоте 2396 м. Диаметр главного зеркала – 10,4 м . В создании этого телескопа принимали участие Испания , Мексика и США. Между прочим, этот интернациональный проект обошелся в 176 млн. долларов США, из которых 51% заплатила Испания.
Зеркало Большого Канарского Телескопа, составленное из 36 шестиугольных частей – крупнейшее из существующих на сегодняшний день в мире. Хотя это и самый большой телескоп в мире по размеру зеркала, нельзя назвать его самым мощным по оптическим показателям, так как в мире существуют системы, превосходящие его по своей зоркости.
Расположен на горе Грэхем, на высоте 3,3 км, в штате Аризона (США). Этот телескоп ринадлежит Международной Обсерватории Маунт-Грэм и строился на деньги США, Италии и Германии . Сооружение представляет собой систему из двух зеркал диаметром по 8,4 метра, что по светочувствительности эквивалентно одному зеркалу диаметром 11,8 м . Центры двух зеркал находятся на расстоянии 14,4 метра, что делает разрешающую способность телескопа эквивалентной 22-метровому, а это почти в 10 раз больше, чем у знаменитого космического телескопа "Хаббла". Оба зеркала Большого Бинокулярного Телескопа являются частью одного оптического прибора и вместе представляют собой один огромный бинокль – самый мощный оптический прибор в мире на данный момент.
Keck I и Keck II – еще одна пара телескопов-близнецов. Располагаются по соседству с телескопом «Субару» на вершине гавайского вулкана Мауна-Кеа (высота 4139 м). Диаметр главного зеркала каждого из Кеков составляет 10 метров - каждый из них в отдельности является вторым по величине в мире телескопом после Большого Канарского. Но эта система телескопов превосходит Канарский по «зоркости». Параболические зеркала этих телескопов составлены из 36 сегментов, каждый из которых снабжен специальной опорной системой, с компьютерным управлением.
Очень Большой Телескоп расположен в пустыне Атакама в горном массиве чилийских Анд, на горе Параналь, 2635 м над уровнем моря. И принадлежит Европейской Южной Обсерватории (ESO), включающей в себя 9 европейских стран.
Система из четырех телескопов по 8,2 метра, и еще четырех вспомогательных по 1,8 метра по светосиле эквивалентна одному прибору с диаметром зеркала 16,4 метра.
Каждый из четырех телескопов может работать и отдельно, получая фотографии, на которых видны звезды до 30-й звездной величины. Все телескопы сразу работают редко, это слишком затратно. Чаще каждый из больших телескопов работает в паре со своим 1,8 метровым помощником. Каждый из вспомогательных телескопов может двигаться по рельсам относительно своего «большого брата», занимая наиболее выгодное для наблюдения данного объекта положение. Очень Большой Телескоп – самая продвинутая астрономическая система в мире. На нем была сделана масса астрономических открытий, например, было получено первое в мире прямое изображение экзопланеты.
Космический телескоп «Хаббл»
Космический телескоп «Хаббл» - совместный проект NASA и Европейского космического агентства, автоматическая обсерватория на земной орбите, названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла. Диаметр его зеркала только 2,4 м, что меньше самых больших телескопов на Земле. Но из-за отсутствия влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7 - 10 раз больше аналогичного телескопа, расположенного на Земле . «Хаббл» принадлежит множество научных открытий: столкновение Юпитера с кометой, изображение рельефа Плутона , полярные сияния на Юпитере и Сатурне...
Телескоп "Хаббл" на земной орбите
Современные космические телескопы размещаются в открытом космосе с целью регистрации электромагнитных излучений в тех диапазонах, для которых атмосфера Земли непрозрачна. Вследствие отсутствия влияния земной атмосферы разрешающая способность таких приборов в несколько раз больше, чем у наземных аналогов. Телескопы разделены на классы согласно основным диапазонам частот, включающих рентгеновское излучение, гамма-излучение, ультрафиолетовое излучение, а также инфракрасное, видимое, микроволновое и радиоизлучение.
Собрать и измерить гамма-излучение, исходящее от астрофизических источников, и являющееся высоко энергетическим, могут гамма-телескопы. Гамма-излучение идет от сверхновых нейтронных звезд, черных дыр и пульсаров и поглощается атмосферой, поэтому для ведения наблюдения необходимы полеты в космосе или высотные аэростаты. В этом диапазоне работают телескоп Комптон, обсерватория Гранат и телескоп Ферми. Рентгеновское излучение, представляющее собой фотоны высоких энергий, измеряется соответствующими телескопами. Рентгеновские лучи испускаются такими астрофизическими объектами, как остатки звезд, скопления галактик и черные дыры активных галактических ядер. Они также поглощаются земной атмосферой, вследствие чего могут измеряться в самых высоких слоях атмосферы или в космическом пространстве. С этой задачей успешно справляются рентгеновская обсерватория ASCA, орбитальная обсерватория BeppoSAX, и обсерватория с зеркалами HEAO-2. Ультрафиолетовый диапазон длин волн изучается ультрафиолетовыми телескопами. Свет на длинах волн от 10 до 320 нм поглощается атмосферой, поэтому все наблюдения за небом проводятся либо в высоких слоях атмосферы, либо в космосе. К объектам, излучающим ультрафиолет, относится Солнце, а также другие галактики и звезды. А измерением занимаются телескопы FUSE и GALEX, и обсерватория Copernicus. Оптическая астрономия считается самой старой формой этой науки. Телескоп, работающий в данном диапазоне (от 400 до 700 нм), атмосферных помех не видит, однако обеспечивает получение высокого разрешения. Они используются для наблюдения протопланетных дисков, галактик, звезд и планетарных туманностей. К этому виду телескопов относятся американский Kepler, обсерватория SIM Life и знаменитый телескоп Хаббл, являющийся совместным проектом Европейского космического агентства и NASA.
Свое название данная автоматическая обсерватория получила в честь американского астронавта Эдвина Хаббла. А запуск телескопа состоялся весной 1990 года. Именно благодаря ему были получены карты поверхностей планет Эриды и Плутона, стало возможным наблюдение за ультрафиолетовыми полярными сияниями на Ганимеде, Юпитере и Сатурне. Была подтверждена гипотеза об изотропности Вселенной и теория о наличии в центрах галактик сверхмощных черных дырах. А полученные телескопом снимки планет не оставили равнодушным никого из зрителей. Инфракрасное излучение испускается более холодными объектами, поскольку имеет гораздо меньшую энергию, чем свет видимый. В этом излучении можно наблюдать за туманностями, холодными звездами и очень далекими галактиками, что и выполняют космический телескоп Herschel, орбитальная обсерватория IRAS, телескоп Спитцер и телескоп имени Джеймса Вебба, которым в дальнейшем планируется заменить Хаббл. Фотонов на сверхвысоких частотах достаточно, однако из-за слишком низкой энергии их концентрация должна быть максимальной. В этом диапазоне возможно измерение космического микроволнового фона, а также тормозного и синхронного излучений нашей галактики. На подобные исследования способны космическая обсерватория COBE, известная также под именем Explorer 66, аппарат WMAP и европейский телескоп Planck. Поскольку для радиоволн атмосфера прозрачна, то находящийся в космосе телескоп помогает производить одновременные наблюдения совместно с наземными аппаратами. В данном случае исследуются звездообразования в галактиках, гравитационное линзирование, а также остатки сверхновых звезд. К радиотелескопам относятся HALSA, ASTRO-G и РадиоАстрон. Испускаемые Солнцем и Галактикой лучи наблюдаются космическими аппаратами для регистрации частиц, к которым причислены HEAO-3, AMS-01 и AMS-02. Учеными предполагается, что созданный новейший вид космического телескопа поможет обнаружить гравитационные волны, представляющие собой рябь в пространстве-времени, образованную в результате столкновений черных дыр и нейтронных звезд.
Качественные строительные материалы очень важны, ведь именно от них зависит надежность будущей конструкции, например, сетка сварная арматурная должна быть правильно подобрана, не стоит экономить, выбирайте проверенного производителя, который поставит вам самый лучший строительный материал.
