Jak działają największe teleskopy optyczne. Największe teleskopy na świecie

0:03 24/10/2017

0 👁 7 762

Duży Teleskop Azymutalny (LTA)

Duży Teleskop Azymutalny (BTA)

U podnóża góry Pastuchow na górze Semirodniki Specjalne Obserwatorium Astrofizyczne (SAO) zainstalowało Wielki Teleskop Azymutalny. Nazywa się go także po prostu BTA. Ten położony jest na wysokości 2070 m n.p.m. i zgodnie z zasadą działania jest teleskopem zwierciadlanym. Zwierciadło główne tego teleskopu ma średnicę 605 cm i kształt paraboliczny. Ogniskowa zwierciadła głównego wynosi 24 metry. BTA to największy teleskop w Eurazji. Obecnie Specjalne Obserwatorium Astrofizyczne jest największym rosyjskim ośrodkiem astronomicznym obserwacji naziemnych.

Wracając do teleskopu BTA, warto wspomnieć o kilku bardzo imponujących liczbach. Przykładowo waga głównego zwierciadła teleskopu bez uwzględnienia ramy wynosi 42 tony, masa ruchomej części teleskopu to około 650 ton, a całkowita masa całego teleskopu BTA to około 850 ton! Obecnie teleskop BTA ma na swoim koncie kilka rekordów w stosunku do innych teleskopów na naszej planecie. Zatem główne zwierciadło BTA jest największe na świecie pod względem masy, a kopuła BTA jest największą kopułą astronomiczną na świecie!

W poszukiwaniu kolejnego teleskopu udajemy się do Hiszpanii, na Wyspy Kanaryjskie, a dokładniej na wyspę La Palma. Wielki Teleskop Wysp Kanaryjskich (GTC) znajduje się tutaj, na wysokości 2267 metrów nad poziomem morza. Teleskop powstał w 2009 roku. Podobnie jak teleskop BTA, Teleskop Grand Canary (GTC) działa jako teleskop zwierciadlany. Zwierciadło główne tego teleskopu ma średnicę 10,4 metra.

Teleskop Grand Canary (GTC) może obserwować gwiaździste niebo w zakresie optycznym i średniej podczerwieni. Dzięki instrumentom Osiris i CanariCam może prowadzić badania polarymetryczne, spektrometryczne i koronograficzne obiektów kosmicznych.

Następnie udajemy się na kontynent afrykański, a dokładniej do Republiki Południowej Afryki. Tutaj, na szczycie wzgórza, na półpustynnym terenie w pobliżu wioski Sutherland, na wysokości 1798 metrów nad poziomem morza, znajduje się Południowoafrykański Wielki Teleskop (SALT). Podobnie jak poprzednie teleskopy, Południowoafrykański Wielki Teleskop (SALT) działa jako teleskop zwierciadlany. Zwierciadło główne tego teleskopu ma średnicę 11 metrów. Co ciekawe, teleskop ten nie jest największy na świecie, jednak Południowoafrykański Wielki Teleskop (SALT) jest zdecydowanie największym teleskopem na półkuli południowej. Zwierciadło główne tego teleskopu nie jest pojedynczym kawałkiem szkła. Lustro główne składa się z 91 sześciokątnych elementów, z których każdy ma średnicę 1 metra. Aby poprawić jakość obrazu, wszystkie indywidualne lusterka segmentowe można regulować pod kątem. W ten sposób uzyskuje się najbardziej precyzyjny kształt. Dziś ta technologia budowy zwierciadeł głównych (zestawu pojedynczych ruchomych segmentów) stała się powszechna w konstrukcji dużych teleskopów.

Południowoafrykański Wielki Teleskop (SALT) został zaprojektowany w celu zapewnienia spektrometrycznej i wizualnej analizy promieniowania emitowanego przez obiekty astronomiczne znajdujące się poza polem widzenia teleskopów znajdujących się na półkuli północnej. Obecnie teleskop ten umożliwia obserwację obiektów odległych i bliskich, a także śledzi ewolucję.

Czas przejść do przeciwnej części. Naszym kolejnym celem jest Mount Graham, które znajduje się w południowo-wschodniej części Arizony (USA). Tutaj, na wysokości 3300 metrów, znajduje się jeden z najbardziej zaawansowanych technologicznie i zapewniających najwyższą rozdzielczość teleskopów optycznych na świecie! Poznaj Wielki Teleskop Lornetkowy! Nazwa mówi już sama za siebie. Teleskop ten ma dwa główne zwierciadła. Średnica każdego lustra wynosi 8,4 metra. Podobnie jak w najprostszej lornetce, zwierciadła Dużego Teleskopu Lornetkowego osadzone są na wspólnym montażu. Dzięki lornetce teleskop ten aperturą dorównuje teleskopowi z pojedynczym zwierciadłem o średnicy 11,8 metra, a rozdzielczością odpowiada teleskopowi z pojedynczym zwierciadłem o średnicy 22,8 metra. Świetnie, prawda?!

Teleskop jest częścią Międzynarodowego Obserwatorium Mount Graham. Jest to wspólny projekt Uniwersytetu Arizony i Obserwatorium Astrofizycznego Arcetria we Florencji (Włochy). Za pomocą lornetki Wielki Teleskop Lornetkowy uzyskuje bardzo szczegółowe obrazy odległych obiektów, dostarczając informacji obserwacyjnych niezbędnych do kosmologii, astronomii pozagalaktycznej, fizyki gwiazd i planet oraz rozwiązując liczne pytania astronomiczne. Teleskop zaobserwował pierwsze światło 12 października 2005 roku, rejestrując obiekt NGC 891 w promieniu .

Teleskopy Williama Kecka (Obserwatorium Kecka)

Teraz jedziemy na słynną wyspę pochodzenia wulkanicznego – Hawaje (USA). Jedną z najbardziej znanych gór jest Mauna Kea. Tutaj wita nas całe obserwatorium - (Obserwatorium Kecka). Obserwatorium to znajduje się na wysokości 4145 metrów nad poziomem morza. A jeśli poprzedni duży teleskop lornetkowy miał dwa zwierciadła główne, to w Obserwatorium Kecka mamy dwa teleskopy! Każdy teleskop może pracować indywidualnie, ale teleskopy mogą także działać razem w trybie interferometru astronomicznego. Jest to możliwe dzięki temu, że teleskopy Keck I i Keck II znajdują się w odległości około 85 metrów od siebie. Stosowane w ten sposób mają rozdzielczość odpowiadającą teleskopowi z 85-metrowym zwierciadłem. Całkowita masa każdego teleskopu wynosi około 300 ton.

Zarówno teleskop Keck I, jak i teleskop Keck II posiadają zwierciadła główne wykonane w systemie Ritchie-Chrétien. Zwierciadła główne składają się z 36 segmentów, które tworzą powierzchnię odblaskową o średnicy 10 metrów. Każdy taki segment wyposażony jest w specjalny system podparcia i prowadzenia oraz system zabezpieczający lusterka przed odkształceniem. Obydwa teleskopy są wyposażone w optykę adaptacyjną, która kompensuje zniekształcenia atmosferyczne, co pozwala na uzyskanie obrazów o wyższej jakości. Największą liczbę egzoplanet odkryto w tym obserwatorium za pomocą spektrometru o wysokiej rozdzielczości. Odkrywanie nowych, etapów naszego pochodzenia i ewolucji jest obecnie badane przez to obserwatorium!

Teleskop „Subaru”

Teleskop „Subaru”

Na górze Mauna Kea oprócz Obserwatorium Keck witają nas także. Obserwatorium to znajduje się na wysokości 4139 metrów nad poziomem morza. To ciekawe, ale nazwa teleskopu jest bardziej kosmiczna niż kiedykolwiek! Rzecz w tym, że Subaru w tłumaczeniu z japońskiego oznacza Plejady! Budowa teleskopu rozpoczęła się w 1991 roku i trwała do 1998 roku, a już w 1999 roku teleskop Subaru zaczął pracować pełną parą!

Podobnie jak wiele znanych teleskopów na świecie, Subaru działa jako teleskop zwierciadlany. Zwierciadło główne tego teleskopu ma średnicę 8,2 metra. W 2006 roku w teleskopie Subaru zastosowano system optyki adaptacyjnej z laserową gwiazdą prowadzącą. Umożliwiło to 10-krotne zwiększenie rozdzielczości kątowej teleskopu. Koronograficzny spektrograf obrazowy o wysokiej rozdzielczości kątowej (CHARIS), zamontowany na teleskopie Subaru, przeznaczony jest do wykrywania egzoplanet, badania ich światła w celu określenia wielkości planet, a także przeważających w nich gazów.

Teraz jedziemy do stanu Teksas w Stanach Zjednoczonych Ameryki. Znajduje się tu Obserwatorium MacDonalda. W tym obserwatorium znajduje się Teleskop Hobby-Eberly. Teleskop został nazwany na cześć byłego gubernatora Teksasu Billa Hobby'ego i Roberta Eberle, filantropa z Pensylwanii. Teleskop znajduje się na wysokości 2026 metrów nad poziomem morza. Teleskop został oddany do użytku w 1996 roku. Zwierciadło główne, podobnie jak w teleskopach Kecka, składa się z 91 pojedynczych segmentów i ma całkowitą średnicę 9,2 metra. W przeciwieństwie do wielu dużych teleskopów, Teleskop Hobby-Eberly'ego ma dodatkowe i unikalne funkcje. Jedną z takich funkcji można nazwać śledzeniem obiektów poprzez przesuwanie instrumentów w ognisku teleskopu. Zapewnia to dostęp do 70-81% nieba i umożliwia śledzenie jednego obiektu astronomicznego nawet przez dwie godziny.

Teleskop Hobby-Eberle jest szeroko stosowany do badania przestrzeni kosmicznej, od naszego Układu Słonecznego po gwiazdy w naszej galaktyce, a także do badania innych galaktyk. Teleskop Hobby-Eberly'ego jest również z powodzeniem wykorzystywany do poszukiwania egzoplanet. Wykorzystując spektrograf o niskiej rozdzielczości, Teleskop Hobby-Eberle służy do identyfikacji supernowych i pomiaru przyspieszenia Wszechświata. Teleskop ten ma także „wizytówkę”, która wyróżnia ten teleskop na tle innych! Obok teleskopu znajduje się wieża zwana środkiem krzywizny ustawienia zwierciadła. Wieża ta służy do kalibracji poszczególnych segmentów lusterek.

Bardzo Duży Teleskop (VLT)

Bardzo Duży Teleskop (VLT)

A żeby dopełnić opowieść o największych teleskopach świata, udajemy się do Ameryki Południowej, gdzie znajduje się ona w Republice Chile na górze Cerro Paranal. Tak tak! Teleskop nazywa się „Bardzo Dużym Teleskopem”! Faktem jest, że teleskop ten składa się z 4 teleskopów jednocześnie, z których każdy ma średnicę apertury 8,2 metra. Teleskopy mogą pracować oddzielnie od siebie, wykonując zdjęcia z godzinnym czasem otwarcia migawki, lub razem, pozwalając na zwiększenie rozdzielczości jasnych obiektów, a także zwiększenie jasności słabych lub bardzo odległych obiektów.

Bardzo Duży Teleskop został zbudowany przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO). Teleskop ten znajduje się na wysokości 2635 metrów nad poziomem morza. Bardzo Duży Teleskop jest w stanie obserwować fale o różnych zakresach - od bliskiego ultrafioletu po średnią podczerwień. Obecność układu optyki adaptacyjnej pozwala teleskopowi niemal całkowicie wyeliminować wpływ turbulencji atmosferycznych w zakresie podczerwieni. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie w tym zakresie obrazów 4 razy wyraźniejszych niż w teleskopie Hubble'a. Do obserwacji interferometrycznych wykorzystywane są cztery pomocnicze teleskopy o średnicy 1,8 metra, które mogą poruszać się wokół teleskopów głównych.

Oto największe teleskopy na świecie! Teleskopy, które nie zostały wymienione, obejmują dwa ośmiometrowe teleskopy Gemini North i Gemini South na Hawajach i w Chile, będące własnością Obserwatorium Gemini, 5-metrowy reflektor George'a Hale'a w Obserwatorium Palomar, 4,2-metrowy reflektor azymutalny teleskopu Williama Herschela, część grupy Isaaca Newtona w Observatory del Roc de los Muchachos (La Palma, Wyspy Kanaryjskie), 3,9-metrowego Teleskopu Anglo-Australijskiego (AAT), zlokalizowanego w Obserwatorium Siding Spring (Nowa Południowa Walia, Australia), Nicholasa 4-metrowy optyczny teleskop zwierciadlany Mayall w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak, które należy do Amerykańskich Narodowych Obserwatoriów Astronomii Optycznej, i kilku innych.

Ciekawe o astronomii Tomilin Anatolij Nikołajewicz

3. Największy na świecie teleskop refrakcyjny

Największy na świecie teleskop refrakcyjny zainstalowano w 1897 roku w Obserwatorium Yerkes na Uniwersytecie w Chicago (USA). Jego średnica wynosi D = 102 centymetry, a ogniskowa 19,5 metra. Wyobraź sobie, ile miejsca potrzebuje w wieży!

Główne cechy refraktora to:

1. Zdolność zbiorowa - czyli umiejętność wykrywania słabych źródeł światła.

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że oko ludzkie zbierające promienie przez źrenicę o średnicy d około 0,5 centymetra jest w stanie w ciemną noc dostrzec światło zapałki oddalonej o 30 kilometrów, to łatwo obliczyć, ile razy zdolność zbierania refraktor o długości 102 centymetrów jest większy niż refraktor oka.

Oznacza to, że każda gwiazda, na którą skierowany jest 102-centymetrowy refraktor, wydaje się ponad czterdzieści tysięcy razy jaśniejsza, niż obserwowana bez żadnego instrumentu.

2. Kolejną cechą jest rozdzielczość teleskopu, czyli zdolność instrumentu do oddzielnego postrzegania dwóch blisko położonych obiektów obserwacji. A ponieważ odległości między gwiazdami na sferze niebieskiej szacowane są w wielkościach kątowych (stopnie, minuty, sekundy), rozdzielczość teleskopu wyrażana jest w sekundach kątowych. Na przykład rozdzielczość refraktora Yerke wynosi około 0,137 sekundy.

Oznacza to, że w odległości tysiąca kilometrów pozwoli ci wyraźnie zobaczyć dwoje świecących kocich oczu.

3. Ostatnią cechą jest powiększenie. Przyzwyczailiśmy się, że istnieją mikroskopy, które powiększają obiekty wiele tysięcy razy. W przypadku teleskopów sytuacja jest bardziej skomplikowana. W drodze do wyraźnego, powiększonego obrazu ciała niebieskiego w atmosferze ziemskiej występują wiry powietrzne, dyfrakcja światła gwiazd i defekty optyczne. Ograniczenia te udaremniają wysiłki optyków. Obraz jest rozmyty. Tak więc, pomimo tego, że powiększenie może być duże, z reguły nie przekracza ono 1000. (Nawiasem mówiąc, o dyfrakcji światła - zjawisko to jest związane z falową naturą światła. Polega to na tym, że że obserwuje się świecący punkt - gwiazdę w postaci plamki otoczonej aureolą jasnych pierścieni. Zjawisko to ogranicza rozdzielczość wszelkich instrumentów optycznych.)

Teleskop refrakcyjny to niezwykle złożona i kosztowna konstrukcja. Istnieje nawet opinia, że ​​bardzo duże refraktory są w ogóle niepraktyczne ze względu na trudności w ich wytwarzaniu. Kto w to nie wierzy, powinien spróbować obliczyć, ile waży soczewka teleskopu Yerke i zastanowić się, jak ją wzmocnić, aby szkło nie ugięło się pod własnym ciężarem.

Z książki Najnowsza księga faktów. Tom 3 [Fizyka, chemia i technologia. Historia i archeologia. Różnorodny] autor Kondraszow Anatolij Pawłowicz

Z książki Ciekawe o astronomii autor Tomilin Anatolij Nikołajewicz

Z książki Fizyka na każdym kroku autor Perelman Jakow Izydorowicz

Z książki Pukając do drzwi nieba [Naukowe spojrzenie na strukturę Wszechświata] przez Randalla Lisę

Z książki Tweety o wszechświecie przez Chauna Marcusa

Z książki Jak zrozumieć złożone prawa fizyki. 100 prostych i zabawnych eksperymentów dla dzieci i ich rodziców autor Dmitriew Aleksander Stanisławowicz

4. Teleskop zwierciadlany Główną wadą refraktorów zawsze były zniekształcenia występujące w soczewkach. Trudno jest uzyskać całkowicie jednolity odlew dużego szkła, bez ani jednej pęcherzyka lub dziury. Teleskopy zwierciadlane nie boją się tego wszystkiego - oparte na instrumentach

Z książki autora

6. Teleskop meniskowy systemu D. D. Maksutowa Około lat czterdziestych naszego stulecia arsenał starożytnej nauki został uzupełniony o kolejny nowy typ teleskopów. Radziecki optyk, członek korespondent Akademii Nauk ZSRR D. D. Maksutow, zaproponował wymianę soczewki Schmidta, która ma

Z książki autora

Który metal jest najcięższy? W życiu codziennym ołów uważany jest za metal ciężki. Jest cięższy od cynku, cyny, żelaza, miedzi, ale nadal nie można go nazwać najcięższym metalem. Rtęć, ciekły metal, cięższy od ołowiu; jeśli wrzucisz kawałek ołowiu do rtęci, nie zatonie w niej, ale będzie się trzymał

Z książki autora

Który metal jest najlżejszy? Technicy nazywają „światłem” wszystkie metale, które są dwa lub więcej razy lżejsze od żelaza. Najpopularniejszym metalem lekkim stosowanym w technologii jest aluminium, które jest trzykrotnie lżejsze od żelaza. Magnez metaliczny jest jeszcze lżejszy: jest 1 1/2 razy lżejszy niż aluminium. W

Z książki autora

ROZDZIAŁ 1. TO NIE WYSTARCZA DLA CIEBIE, TYLKO DLA MNIE Wśród wielu powodów, dla których wybrałem fizykę jako swój zawód, była chęć zrobienia czegoś długoterminowego, wręcz wiecznego. Jeśli, rozumowałem, musiałbym w coś zainwestować tyle czasu, energii i entuzjazmu, to wtedy

Z książki autora

Teleskop 122. Kto wynalazł teleskop? Nikt nie wie tego na pewno. Pierwsze prymitywne teleskopy mogły istnieć już pod koniec XVI wieku, a może nawet wcześniej. Choć bardzo niskiej jakości, pierwsza wzmianka o teleskopie („tuby, które pozwalają widzieć daleko”) znajduje się w zgłoszeniu patentowym z 25 września

Z książki autora

122. Kto wynalazł teleskop? Nikt nie wie tego na pewno. Pierwsze prymitywne teleskopy mogły istnieć już pod koniec XVI wieku, a może nawet wcześniej. Choć bardzo niskiej jakości, pierwsza wzmianka o teleskopie („tuba do widzenia daleko”) znajduje się w zgłoszeniu patentowym z 25 września 1608 r.

Z książki autora

123. Jak działa teleskop? Teleskop dosłownie skupia światło gwiazd. Soczewka oka robi to samo, ale teleskop zbiera więcej światła, więc obraz jest jaśniejszy/bardziej szczegółowy. W pierwszych teleskopach do skupiania światła gwiazd używano soczewek wklęsłych. Światło

Z książki autora

128. Kiedy nastąpi wymiana Kosmicznego Teleskopu Hubble'a? Kosmiczny Teleskop Hubble'a, znajdujący się na niskiej orbicie okołoziemskiej, nosi imię amerykańskiego kosmologa Edwina Hubble'a. Został wystrzelony w kwietniu 1990 roku. Dlaczego kosmos? 1. Niebo jest czarne, 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. 2. Nie

Z książki autora

130. Jak działa „teleskop” neutrin? Neutrina: Cząstki subatomowe powstające w reakcjach jądrowych, które generują światło słoneczne. Pochwal się: 100 milionów milionów tych cząstek przechodzi przez nie w każdej sekundzie. Cecha charakterystyczna neutrin: aspołeczna

Z książki autora

80 Teleskop z okularów Do eksperymentu potrzebne będą: okulary osoby dalekowzrocznej, okulary osoby krótkowzrocznej. Gwiaździste niebo jest piękne! Tymczasem większość mieszkańców miast widzi gwiazdy bardzo rzadko i pewnie dlatego ich nie zna. Istnieje coś takiego jak „zanieczyszczenie światłem”

Teleskop Jamesa Webba to orbitalne obserwatorium podczerwieni, które powinno zastąpić słynny Kosmiczny Teleskop Hubble'a.

To bardzo złożony mechanizm. Prace nad nim trwają już około 20 lat! James Webb będzie miał kompozytowe lustro o średnicy 6,5 metra i będzie kosztować około 6,8 miliarda dolarów. Dla porównania średnica zwierciadła Hubble'a wynosi „tylko” 2,4 metra.

Zobaczmy?


1. Teleskop Jamesa Webba należy ustawić na orbicie halo w punkcie Lagrange'a L2 układu Słońce-Ziemia. I w kosmosie jest zimno. Tutaj pokazano testy przeprowadzone 30 marca 2012 r. w celu sprawdzenia odporności na niskie temperatury panujące w kosmosie. (Zdjęcie: Chris Gunn | NASA):



2. James Webb będzie wyposażony w lustro kompozytowe o średnicy 6,5 metra i powierzchni zbierającej 25 m². Czy to dużo czy mało? (Zdjęcie: Chris Gunn):

3. Porównaj z Hubble'em. Hubble (po lewej) i Webb (po prawej) są lustrami w tej samej skali:

4. Pełnowymiarowy model Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w Austin w Teksasie, 8 marca 2013 r. (Zdjęcie: Chris Gunn):

5. Projekt teleskopu to międzynarodowa współpraca 17 krajów, pod przewodnictwem NASA, przy znaczącym udziale Europejskiej i Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej. (Zdjęcie: Chris Gunn):

6. Początkowo start planowano na rok 2007, ale później przesunięto go na lata 2014 i 2015. Jednak pierwszy segment zwierciadła zamontowano na teleskopie dopiero pod koniec 2015 roku, a główne zwierciadło kompozytowe zostało w pełni zmontowane dopiero w lutym 2016 roku. (Fot. Chris Gunn):

7. Czułość teleskopu i jego rozdzielczość są bezpośrednio związane z wielkością powierzchni zwierciadła zbierającego światło z obiektów. Naukowcy i inżynierowie ustalili, że minimalna średnica zwierciadła głównego musi wynosić 6,5 metra, aby móc mierzyć światło z najbardziej odległych galaktyk.

Samo wykonanie zwierciadła podobnego do tego z teleskopu Hubble'a, ale większego, było nie do przyjęcia, ponieważ jego masa byłaby zbyt duża, aby wynieść teleskop w przestrzeń kosmiczną. Zespół naukowców i inżynierów musiał znaleźć rozwiązanie, aby nowe zwierciadło miało na jednostkę powierzchni 1/10 masy zwierciadła teleskopu Hubble'a. (Zdjęcie: Chris Gunn):

8. Nie tylko tutaj wszystko staje się droższe od wstępnego oszacowania. Zatem koszt teleskopu Jamesa Webba przekroczył pierwotne szacunki co najmniej 4 razy. Teleskop miał kosztować 1,6 miliarda dolarów i zostać wystrzelony w 2011 roku, ale według nowych szacunków koszt może wynieść 6,8 miliarda dolarów, a wystrzelenie nastąpi nie wcześniej niż w 2018 roku. (Zdjęcie: Chris Gunn):

9. To jest spektrograf bliskiej podczerwieni. Przeanalizuje szereg źródeł, które dostarczą informacji zarówno o właściwościach fizycznych badanych obiektów (np. temperaturze i masie), jak i ich składzie chemicznym. (Zdjęcie: Chris Gunn):

Teleskop umożliwi wykrycie stosunkowo zimnych egzoplanet o temperaturze powierzchni do 300 K (czyli prawie równej temperaturze powierzchni Ziemi), położonych dalej niż 12 jednostek astronomicznych. to znaczy od ich gwiazd i odległe od Ziemi w odległości do 15 lat świetlnych. Ponad dwadzieścia gwiazd najbliższych Słońcu znajdzie się w strefie szczegółowych obserwacji. Dzięki Jamesowi Webbowi spodziewany jest prawdziwy przełom w egzoplanetologii - możliwości teleskopu wystarczą nie tylko do wykrycia samych egzoplanet, ale nawet satelitów i linii widmowych tych planet.

11. Inżynierowie testują w komorze. system podnoszenia teleskopu, 9 września 2014 r. (Zdjęcie: Chris Gunn):

12. Badania luster, 29 września 2014. Sześciokątny kształt segmentów nie został wybrany przypadkowo. Ma wysoki współczynnik wypełnienia i symetrię szóstego rzędu. Wysoki współczynnik wypełnienia oznacza, że ​​segmenty pasują do siebie bez przerw. Dzięki symetrii 18 segmentów lustra można podzielić na trzy grupy, w każdej z których ustawienia segmentów są identyczne. Wreszcie pożądane jest, aby lustro miało kształt zbliżony do okrągłego, aby skupiać światło na detektorach tak kompaktowo, jak to możliwe. Na przykład lustro owalne dałoby wydłużony obraz, podczas gdy lustro kwadratowe wysyłałoby dużo światła z obszaru centralnego. (Zdjęcie: Chris Gunn):

13. Czyszczenie lustra suchym lodem z dwutlenkiem węgla. Nikt tu nie ściera szmatami. (Zdjęcie: Chris Gunn):

14. Komora A to gigantyczna komora do testów próżniowych, która będzie symulować przestrzeń kosmiczną podczas testowania Teleskopu Jamesa Webba, 20 maja 2015 r. (Zdjęcie: Chris Gunn):

17. Rozmiar każdego z 18 sześciokątnych segmentów lustra wynosi 1,32 metra od krawędzi do krawędzi. (Zdjęcie: Chris Gunn):

18. Masa samego lustra w każdym segmencie wynosi 20 kg, a masa całego złożonego segmentu wynosi 40 kg. (Zdjęcie: Chris Gunn):

19. W zwierciadle teleskopu Jamesa Webba zastosowano specjalny rodzaj berylu. Jest to drobny proszek. Proszek umieszcza się w pojemniku ze stali nierdzewnej i prasuje w płaski kształt. Po wyjęciu stalowego pojemnika kawałek berylu przecina się na pół, aby uzyskać dwa półwyroby lusterek o średnicy około 1,3 metra. Każdy półfabrykat lustra służy do utworzenia jednego segmentu. (Zdjęcie: Chris Gunn):

20. Następnie powierzchnia każdego lustra jest szlifowana do kształtu zbliżonego do obliczonego. Następnie lustro jest dokładnie wygładzane i polerowane. Proces ten powtarza się aż kształt segmentu zwierciadła będzie bliski ideału. Następnie segment schładza się do temperatury -240°C i mierzy wymiary segmentu za pomocą interferometru laserowego. Następnie lustro, uwzględniając otrzymane informacje, zostaje poddane ostatecznemu polerowaniu. (Zdjęcie: Chris Gunn):

21. Po obróbce segmentu przód lustra pokrywany jest cienką warstwą złota, aby lepiej odbijać promieniowanie podczerwone w zakresie 0,6-29 mikronów, a gotowy segment jest ponownie testowany w temperaturach kriogenicznych. (Zdjęcie: Chris Gunn):

22. Prace nad teleskopem w listopadzie 2016. (Zdjęcie: Chris Gunn):

23. NASA zakończyła montaż Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w 2016 roku i rozpoczęła jego testowanie. To jest zdjęcie z 5 marca 2017 r. Przy długich czasach ekspozycji techniki wyglądają jak duchy. (Zdjęcie: Chris Gunn):

26. Drzwi do tej samej komory A z 14 fotografii, na której symulowana jest przestrzeń kosmiczna. (Zdjęcie: Chris Gunn):

28. Obecne plany przewidują wystrzelenie teleskopu na rakiecie Ariane 5 wiosną 2019 roku. Zapytany, czego naukowcy spodziewają się dowiedzieć z nowego teleskopu, główny naukowiec projektu John Mather powiedział: „Mamy nadzieję, że znajdziemy coś, o czym nikt nic nie wie”. UPD. Wystrzelenie Teleskopu Jamesa Webba zostało przełożone na 2020 rok.(Zdjęcie: Chris Gunn).

W ciągu ostatnich 20-30 lat antena satelitarna stała się integralnym atrybutem naszego życia. Wiele współczesnych miast ma dostęp do telewizji satelitarnej. Anteny satelitarne stały się niezwykle popularne na początku lat 90-tych. W przypadku anten talerzowych, używanych jako radioteleskopy do odbierania informacji z różnych części planety, rozmiar naprawdę ma znaczenie. Przedstawiamy Państwu dziesięć największych teleskopów na Ziemi, znajdujących się w największych obserwatoriach na świecie

10 Teleskop Satelitarny Stanforda, USA

Średnica: 150 stóp (46 metrów)

Teleskop radiowy, położony u podnóża Stanford w Kalifornii, jest znany jako przełomowe danie. Codziennie odwiedza je około 1500 osób. Zbudowany przez Instytut Badawczy Stanforda w 1966 roku radioteleskop o średnicy 46 metrów miał pierwotnie badać skład chemiczny naszej atmosfery, ale dzięki tak potężnej antenie radarowej został później wykorzystany do komunikacji z satelitami i statek kosmiczny.


9 Obserwatorium Algonquin, Kanada

Średnica: 150 stóp (46 metrów).)

To obserwatorium znajduje się w Algonquin Provincial Park w Ontario w Kanadzie. Głównym elementem obserwatorium jest antena paraboliczna o długości 150 stóp (46 m), która stała się znana w 1960 roku podczas wczesnych testów technicznych VLBI. VLBI uwzględnia jednoczesne obserwacje z wielu połączonych ze sobą teleskopów.

Wielki Teleskop 8 LMT, Meksyk

Średnica: 164 stopy (50 metrów)

Wielki Teleskop LMT to stosunkowo nowy dodatek na listę największych radioteleskopów. Ten zbudowany w 2006 roku instrument o długości 164 stóp (50 m) jest najlepszym teleskopem do wysyłania fal radiowych w swoim własnym zakresie częstotliwości. Dostarczając astronomom cennych informacji na temat powstawania gwiazd, LMT znajduje się w paśmie górskim Negra – piątej co do wielkości górze w Meksyku. Ten połączony projekt meksykański i amerykański kosztował 116 milionów dolarów.


7 Obserwatorium Parkesa, Australia

Średnica: 210 stóp (64 metry)

Ukończone w 1961 roku Obserwatorium Parkes w Australii było jednym z kilku używanych do transmisji sygnałów telewizyjnych w 1969 roku. Obserwatorium dostarczyło NASA cennych informacji podczas misji księżycowych, przesyłając sygnały i zapewniając niezbędną pomoc, gdy nasz jedyny naturalny satelita znajdował się po australijskiej stronie Ziemi. W Parkes odkryto ponad 50 procent znanych pulsarów gwiazd neutronowych.


6 Kompleks komunikacyjny Awenturyn, USA

Średnica: 230 stóp (70 metrów)

Kompleks ten, znany jako Obserwatorium Awenturynu, znajduje się na pustyni Mojave w Kalifornii. To jeden z 3 podobnych kompleksów – dwa pozostałe zlokalizowane są w Madrycie i Canberze. Awenturyn jest znany jako antena Marsa i ma średnicę 230 stóp (70 m). Ten bardzo czuły radioteleskop - który został faktycznie wymodelowany, a później zmodernizowany tak, aby był większy niż talerz z australijskiego Obserwatorium Parkes i dostarczał więcej informacji, które pomogą w mapowaniu kwazarów, komet, planet, asteroid i wielu innych ciał niebieskich. Kompleks awenturynu okazał się również cenny w poszukiwaniu transmisji neutrin wysokoenergetycznych na Księżycu.

5 Evpatoria, Radioteleskop RT-70, Ukraina

Średnica: 230 stóp (70 metrów)

Teleskop w Jewpatorii służył do wykrywania asteroid i śmieci kosmicznych. To stąd 9 października 2008 roku wysłano sygnał na planetę Gliese 581c zwaną „Super-Ziemią”. Jeśli Gliese 581 zamieszkują inteligentne istoty, być może wyślą nam sygnał zwrotny! Będziemy jednak musieli poczekać, aż wiadomość dotrze do planety w 2029 roku

4 Teleskop Lovella, Wielka Brytania

Średnica: 250 stóp (76 metrów)

Lovell Telescope UK, zlokalizowany w Obserwatorium Jordell Bank w północno-zachodniej Anglii. Zbudowany w 1955 roku, został nazwany na cześć jednego z jego twórców, Bernarda Lovella. Do najsłynniejszych osiągnięć teleskopu należało potwierdzenie istnienia pulsara. Teleskop przyczynił się także do odkrycia kwazarów.


3 Teleskop Radiowy Effelsberg w Niemczech

Radioteleskop Effelsberg znajduje się w zachodnich Niemczech. Teleskop zbudowany w latach 1968-1971 jest własnością Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka w Bonn. Wyposażony do obserwacji pulsarów, formacji gwiazd i jąder odległych galaktyk, Effelsberg jest jednym z najważniejszych teleskopów superpotęgowych na świecie.

2 Bank Zielonych Teleskopów, USA

Średnica: 328 stóp (100 metrów)

Teleskop Green Bank znajduje się w Wirginii Zachodniej, w centrum Narodowego Cichego Obszaru Stanów Zjednoczonych – obszaru objętych ograniczeniami lub zakazami transmisji radiowych, który znacznie pomaga teleskopowi w osiągnięciu jego najwyższego potencjału. Budowa teleskopu, ukończonego w 2002 roku, trwała 11 lat.

1. Obserwatorium Arecibo, Portoryko

Średnica: 1001 stóp (305 metrów)

Największy teleskop na Ziemi z pewnością znajduje się w Obserwatorium Arecibo w pobliżu miasta o tej samej nazwie w Puerto Rico. Obserwatorium zarządzane przez SRI International, instytut badawczy Uniwersytetu Stanforda, zajmuje się radioastronomią, obserwacjami radarowymi Układu Słonecznego i badaniem atmosfer innych planet. Ogromna płyta została zbudowana w 1963 roku.


Najbardziej szczegółowy jak dotąd obraz sąsiedniej galaktyki. Andromedę sfotografowano przy użyciu nowego aparatu o ultrawysokiej rozdzielczości Hyper-Suprime Cam (HSC) zainstalowanego na japońskim teleskopie Subaru. To jeden z największych działających teleskopów optycznych na świecie – o średnicy zwierciadła głównego wynoszącej ponad osiem metrów. W astronomii rozmiar jest często krytyczny. Przyjrzyjmy się bliżej innym gigantom, które poszerzają granice naszych obserwacji kosmosu.

1. „Subaru”

Teleskop Subaru znajduje się na szczycie wulkanu Mauna Kea (Hawaje) i działa od czternastu lat. Jest to teleskop zwierciadlany wykonany według projektu optycznego Ritchie-Chretien z hiperbolicznym zwierciadłem głównym. Aby zminimalizować zniekształcenia, jego położenie jest stale regulowane przez system dwustu sześćdziesięciu jeden niezależnych napędów. Nawet bryła budynku ma specjalny kształt, który zmniejsza negatywny wpływ turbulentnych przepływów powietrza.

Teleskop „Subaru” (fot. naoj.org).

Zazwyczaj obrazy z takich teleskopów nie są dostępne do bezpośredniej percepcji. Rejestrowany jest przez matryce kamer, skąd przesyłany jest do monitorów o wysokiej rozdzielczości i przechowywany w archiwum w celu szczegółowego zbadania. „Subaru” wyróżnia się także tym, że wcześniej umożliwiało prowadzenie obserwacji w staromodny sposób. Przed zainstalowaniem kamer skonstruowano okular, w który zaglądali nie tylko astronomowie z Narodowego Obserwatorium, ale także najwyżsi urzędnicy kraju, w tym księżna Sayako Kuroda, córka cesarza Japonii Akihito.

Dziś w Subaru można jednocześnie zainstalować aż cztery kamery i spektrografy do obserwacji w zakresie światła widzialnego i podczerwonego. Najbardziej zaawansowany z nich (HSC) został stworzony przez firmę Canon i działa od 2012 roku.

Kamera HSC została zaprojektowana w Narodowym Obserwatorium Astronomicznym Japonii przy udziale wielu organizacji partnerskich z innych krajów. Składa się z bloku obiektywu o wysokości 165 cm, filtrów, przesłony, sześciu niezależnych napędów i matrycy CCD. Jego efektywna rozdzielczość wynosi 870 megapikseli. Używany wcześniej aparat Subaru Prime Focus miał o rząd wielkości niższą rozdzielczość - 80 megapikseli.

Ponieważ HSC został opracowany dla konkretnego teleskopu, średnica jego pierwszego obiektywu wynosi 82 ​​cm – dokładnie dziesięć razy mniej niż średnica głównego zwierciadła Subaru. W celu ograniczenia hałasu matryca montowana jest w próżniowej kriogenicznej komorze Dewara i pracuje w temperaturze -100°C.

Teleskop Subaru utrzymywał dłoń do 2005 roku, kiedy to zakończono budowę nowego giganta SALT.

2. SÓL

Południowoafrykański Wielki Teleskop (SALT) znajduje się na szczycie wzgórza trzysta siedemdziesiąt kilometrów na północny wschód od Kapsztadu, w pobliżu miasta Sutherland. To największy działający teleskop optyczny do obserwacji półkuli południowej. Jego główne zwierciadło o wymiarach 11,1 x 9,8 metra składa się z dziewięćdziesięciu jeden sześciokątnych płytek.

Zwierciadła główne o dużej średnicy są niezwykle trudne do wytworzenia jako konstrukcja monolityczna, dlatego największe teleskopy mają zwierciadła kompozytowe. Do produkcji płyt stosuje się różne materiały o minimalnej rozszerzalności cieplnej, takie jak ceramika szklana.

Podstawową misją SALT jest badanie kwazarów, odległych galaktyk i innych obiektów, których światło jest zbyt słabe, aby można je było zaobserwować za pomocą większości innych instrumentów astronomicznych. SALT ma podobną architekturę do Subaru i kilku innych słynnych teleskopów w Obserwatorium Mauna Kea.

3. Keck

Dziesięciometrowe zwierciadła dwóch głównych teleskopów Obserwatorium Kecka składają się z trzydziestu sześciu segmentów i same w sobie umożliwiają osiągnięcie wysokiej rozdzielczości. Główną cechą konstrukcji jest jednak to, że dwa takie teleskopy mogą współpracować ze sobą w trybie interferometru. Para Keck I i Keck II odpowiada rozdzielczością hipotetycznemu teleskopowi o średnicy zwierciadła 85 metrów, którego stworzenie jest dziś technicznie niemożliwe.

Po raz pierwszy na teleskopach Kecka przetestowano układ optyki adaptacyjnej z regulacją wiązki lasera. Automatyka analizując charakter jego propagacji kompensuje zakłócenia atmosferyczne.

Szczyty wygasłych wulkanów są jednym z najlepszych miejsc do budowy gigantycznych teleskopów. Duża wysokość nad poziomem morza i odległość od dużych miast stwarzają doskonałe warunki do obserwacji.

4.OWU

Teleskop Grand Canary (GTC) również znajduje się na szczycie wulkanu w Obserwatorium La Palma. W 2009 roku stał się największym i najbardziej zaawansowanym naziemnym teleskopem optycznym. Jego główne zwierciadło o średnicy 10,4 metra składa się z trzydziestu sześciu segmentów i jest uważane za najbardziej zaawansowane, jakie kiedykolwiek stworzono. Tym bardziej zaskakujący jest stosunkowo niski koszt tego wspaniałego projektu. Razem z kamerą na podczerwień CanariCam i sprzętem pomocniczym na budowę teleskopu wydano zaledwie 130 milionów dolarów.

Dzięki CanariCam wykonywane są badania spektroskopowe, koronograficzne i polarymetryczne. Część optyczna jest chłodzona do 28 K, a sam detektor do 8 stopni powyżej zera absolutnego.

5.LSST

Dobiega końca generacja dużych teleskopów o średnicy zwierciadła głównego dochodzącej do dziesięciu metrów. Najbliższe projekty obejmują stworzenie serii nowych luster z dwu-, trzykrotnym zwiększeniem wielkości luster. Już w przyszłym roku w północnym Chile planowana jest budowa szerokokątnego teleskopu zwierciadlanego, Wielkiego Teleskopu Przeglądów Synoptycznych (LSST).

LSST – duży teleskop przeglądowy (zdjęcie: lsst.org).

Oczekuje się, że będzie miał największe pole widzenia (siedem pozornych średnic Słońca) i aparat o rozdzielczości 3,2 gigapiksela. W ciągu roku LSST musi wykonać ponad dwieście tysięcy zdjęć, których łączna objętość w formie nieskompresowanej przekroczy petabajt.

Głównym zadaniem będzie obserwacja obiektów o ultraniskiej jasności, w tym zagrażających Ziemi asteroid. Planowane są również pomiary słabego soczewkowania grawitacyjnego w celu wykrycia oznak ciemnej materii i rejestracji krótkotrwałych zdarzeń astronomicznych (takich jak eksplozja supernowej). Według danych LSST planuje się budowę interaktywnej i stale aktualizowanej mapy gwiaździstego nieba z bezpłatnym dostępem przez Internet.

Przy odpowiednim finansowaniu teleskop zostanie oddany do użytku w 2020 roku. Pierwszy etap wymaga 465 milionów dolarów.

6.GMT

Gigantyczny Teleskop Magellana (GMT) to obiecujący instrument astronomiczny opracowywany w Obserwatorium Las Campanas w Chile. Głównym elementem teleskopu nowej generacji będzie zwierciadło złożone z siedmiu wklęsłych segmentów o łącznej średnicy 24,5 metra.

Nawet biorąc pod uwagę zniekształcenia wprowadzane przez atmosferę, szczegółowość zdjęć przez nią wykonanych będzie około dziesięciokrotnie większa niż w przypadku orbitalnego teleskopu Hubble'a. W sierpniu 2013 roku zakończono odlewanie trzeciego lustra. Teleskop ma zostać oddany do użytku w 2024 roku. Koszt projektu szacuje się obecnie na 1,1 miliarda dolarów.

7.TMT

Teleskop Trzydziestometrowy (TMT) to kolejny projekt teleskopu optycznego nowej generacji realizowany w Obserwatorium Mauna Kea. Lustro główne o średnicy 30 metrów będzie wykonane z 492 segmentów. Szacuje się, że jego rozdzielczość jest dwanaście razy większa niż rozdzielczość Hubble'a.

Budowa ma się rozpocząć w przyszłym roku i zakończyć w 2030 roku. Szacunkowy koszt: 1,2 miliarda dolarów.

8. E-ELT

Najbardziej atrakcyjny pod względem możliwości i kosztów wygląda dziś Europejski Ekstremalnie Wielki Teleskop (E-ELT). Projekt zakłada jego powstanie na pustyni Atakama w Chile do 2018 roku. Obecny koszt szacuje się na 1,5 miliarda dolarów. Średnica głównego zwierciadła wyniesie 39,3 metra. Będzie się składać z 798 sześciokątnych segmentów, z których każdy będzie miał około półtora metra średnicy. System optyki adaptacyjnej wyeliminuje zniekształcenia za pomocą pięciu dodatkowych luster i sześciu tysięcy niezależnych napędów.

Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski – E-ELT (fot. ESO).

Szacunkowa masa teleskopu to ponad 2800 ton. Będzie wyposażony w sześć spektrografów, kamerę bliskiej podczerwieni MICADO oraz specjalistyczny instrument EPICS zoptymalizowany do wyszukiwania planet ziemskich.

Głównym zadaniem zespołu obserwatorium E-ELT będzie szczegółowe badanie obecnie odkrywanych egzoplanet i poszukiwanie nowych. Dodatkowe cele obejmują wykrywanie oznak obecności wody i materii organicznej w ich atmosferze, a także badanie powstawania układów planetarnych.

Zasięg optyczny stanowi jedynie niewielką część widma elektromagnetycznego i posiada szereg właściwości ograniczających możliwości obserwacyjne. Wiele obiektów astronomicznych jest praktycznie niewykrywalnych w widmie widzialnym i bliskiej podczerwieni, ale jednocześnie ujawniają się dzięki impulsom o częstotliwości radiowej. Dlatego we współczesnej astronomii dużą rolę odgrywają radioteleskopy, których wielkość bezpośrednio wpływa na ich czułość.

9. Arecibo

W jednym z wiodących obserwatoriów radioastronomicznych, Arecibo (Puerto Rico), znajduje się największy radioteleskop z pojedynczą aperturą o średnicy reflektora trzystu pięciu metrów. Składa się z 38 778 paneli aluminiowych o łącznej powierzchni około siedemdziesięciu trzech tysięcy metrów kwadratowych.

Radioteleskop Obserwatorium Arecibo (fot. NAIC – Obserwatorium Arecibo).

Z jego pomocą dokonano już szeregu odkryć astronomicznych. Na przykład pierwszy pulsar z egzoplanetami odkryto w 1990 r., a w ostatnich latach w ramach projektu obliczeń rozproszonych Einstein@home odkryto dziesiątki podwójnych pulsarów radiowych. Jednak w przypadku szeregu zadań współczesnej radioastronomii możliwości Arecibo są już ledwo wystarczające. Nowe obserwatoria powstaną na zasadzie skalowalnych układów z perspektywą rozbudowy do setek i tysięcy anten. ALMA i SKA będą jednymi z nich.

10. ALMA i SKA

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) to zestaw anten parabolicznych o średnicy do 12 metrów i wadze ponad stu ton każda. Do połowy jesieni 2013 roku liczba anten połączonych w jeden interferometr radiowy ALMA osiągnie sześćdziesiąt sześć. Podobnie jak większość współczesnych projektów astronomicznych, ALMA kosztuje ponad miliard dolarów.

Square Kilometre Array (SKA) to kolejny interferometr radiowy z szeregu anten prabolicznych zlokalizowanych w Republice Południowej Afryki, Australii i Nowej Zelandii na łącznej powierzchni około jednego kilometra kwadratowego.

Anteny interferometru radiowego „Square Kilometre Array” (fot. stfc.ac.uk).

Jego czułość jest około pięćdziesiąt razy większa niż czułość radioteleskopu Obserwatorium Arecibo. SKA jest w stanie wykryć bardzo słabe sygnały z obiektów astronomicznych znajdujących się w odległości 10–12 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Pierwsze obserwacje mają rozpocząć się w 2019 roku. Wartość projektu szacuje się na 2 miliardy dolarów.

Pomimo ogromnej skali współczesnych teleskopów, ich zaporowej złożoności i wielu lat obserwacji, eksploracja kosmosu dopiero się rozpoczyna. Nawet w Układzie Słonecznym odkryto dotychczas jedynie niewielką część obiektów zasługujących na uwagę i mogących wpłynąć na losy Ziemi.