 |
Статьи по астрономии
|
|
|
|
Рассылка
|
|
|
Голосование
|
|
|
|
Реклама
|
|
|
|
|
|
|
Главная
Статьи
Телескопостроение
|
Телескопостроение от Галилея до сегодняшних дней...
|
28 03/07
|
|
Рубрика:
Телескопостроение
Автор:
Кирилл Гуровой
|
Просмотров: 126
|
|
|
|
Несколько столетий назад был создан первый телескоп. Что изменилось в оптических схемах и системах телескопов до сегодняшнего дня? Как изощрялись изобретатели чтобы исправить искажения линз? Это и многое другое вы узнаете из статьи…
|
|
Основное назначение телескопа – показать далёкие и слабые объекты, часто невидимые невооружённым глазом. Для этого необходимо собрать как можно больше света - и, при необходимости, увеличить угловые размеры наблюдаемого объекта.
Схема телескопа рефрактора
Параллельные лучи света, попадающие в телескоп, собираются объективом в плоскости фокуса. Затем мы рассматриваем эту фокальную плоскость с помощью окуляра, увеличивая изображение объекта. Если передний фокус окуляра совпадает с фокальной плоскостью объектива, выходной пучок света становится параллельным и мы видим объект резко.
Итальянский математик Галилео Галилей в августе 1609 года изготовил первый в мире телескоп после изобретения зрительной линзовой трубы в Голландии. Это было самым важным событием в истории астрономии, изобретение телескопа позволило сделать множество открытий о Солнечной Системе, о Вселенной, о Галактике.
Система Кассегрена
Со временем создавались все более оснащенные телескопы, они позволяли видеть как можно дальше. Но изобретение телескопов повлекло за собой серьезные проблемы. Одна из них – аберрация (Оптическая система строит изображение в виде размытого пятна неправильной формы). Астрономы стали искать способ устранения этой проблемы. Начали использовать объективы с очень большим фокусным расстоянием. Телескопы стали очень большими по размеру и неудобными в использовании. Чуть позже увидели свет телескопы на штативах. У них тоже были свои минусы.
Ньютон изготовил зеркало из сплава меди, олова и мышьяка. Зеркало диаметром 30 мм установили в телескоп в 1667 году, теперь изображение стало четким. Этот телескоп тоже имел множество недостатков, он тоже обладал недостатком аберрации, но хроматическая аберрация в нем отсутствовала.
Двухзеркальная система, состоящая из первичного и вторичного параболического зеркала, была предложена французом Кассегреном. Сейчас такие телескопы используются, но с недавнего времени, потому, что раньше невозможно было сделать нужные зеркала.
Я.В. Брюс внес огромный вклад в разработку металлических зеркал. Ломоносовым и Гершелем независимо друг от друга была разработана принципиально новая конструкция телескопа, главное зеркало было наклонено без вторичного, тем самым уменьшались потери света. Гершель в своей мастерской сам изготавливал зеркала из уникального сплава меди и олова. Его самый главный труд в жизни – изготовление большого телескопа с зеркалом диаметром 122 см.
В 1758 году были получены два сорта стекла: легкий - крон и более тяжелый - флинт, а следовательно, появилась возможность создания двухлинзовых объективов. Английский ученый Дж. Доллонд изготовил двухлинзовый объектив, который назвали по имени ученого доллондовым.
Немецкий оптик Й. Фраунгофер ввел в широкую практику научный метод изготовления линзовых объективов и контроль за их качеством. Он конструировал и изготавливал первоклассные ахроматические объективы. Верхом его оптического искусства стал 25-сантиметровый рефрактор, купленный у него Россией и установленный в Тартуской обсерватории. К середине ХIХ века фраунгоферовские рефракторы стали основными инструментами наблюдательной астрономии. Казалось, что у них безоблачное будущее. Но по мере расширения спектрального диапазона наблюдений вновь стал проявляться главный недостаток линзовых объективов - хроматизм. Большие проблемы вызвало и дальнейшее увеличение диаметра объектива рефрактора. Было невозможно получить однородные большие блоки стекла для линз, а толстые линзовые объективы поглощали слишком много света. Самый большой рефрактор с диаметром объектива 1,02 м был построен в 1897 году, но на этом их дальнейшее развитие остановилось.
Позже был изобретен новый метод производства линз. Стеклянные поверхности стали обрабатывать серебряной пленкой. Такие линзы отражали 90-95% упавшего света, в отличие от бронзовых линз, которые отражали 60%. Л. Фуко разработал метод определения формы и качества поверхности зеркал, благодаря которому были созданы рефлекторы с параболическими зеркалами.
В конце XIX века астроном-любитель Кросслей предложил использование аллюминевых зеркал. Они, в отличие от серебренных, медленнее старились и лучше отражали ультрафиолетовые лучи. Он приобрел вогнутое стеклянное параболическое зеркало диаметром 91 см и изготовил телескоп. Телескопы такого типа, но с большими зеркалами стали устанавливать в обсерваториях. Следующий телескоп такого типа с диаметром зеркала 1,5 м был установлен на обсерватории Маунт Вилсон. В 1918 году здесь же был построен 2,5-метровый рефрактор, а в 1947-м в Паломарской обсерватории был введен в строй телескоп с 5-метровым зеркалом. И все же проблемы, возникшие при создании этого телескопа, заставили специалистов в дальнейшем продвигаться в сторону увеличения диаметров более осторожными шагами. Особенно с учетом того, что работа на крупных телескопах показала, что 3-метровый диаметр с применением высококачественной оптики со спокойной атмосферой может оказаться гораздо эффективнее 5-метрового. А потому в 50 - 80-е годы в основном строились 3-4-метровые телескопы. Единственный 6-метровый телескоп был построен в СССР и установлен в Специальной астрономической обсерватории на Кавказе.
В 1930 эстонский оптик, сотрудник Гамбургской обсерватории Барнхард Шмидт установил в центре кривизны сферического зеркала диафрагму, сразу устранив и кому и астигматизм. Для устранения сферической аберрации он разместил в диафрагме линзу специальной формы. В результате получилась фотографическая камера с единственной аберрацией — кривизной поля и удивительными качествами: чем больше светосила камеры, тем лучше изображения, которые она дает, и больше поле зрения!
В 1946 Джеймс Бэкер установил в камере Шмидта выпуклое вторичное зеркало и получил плоское поле. Несколько позже эта система была видоизменена и стала одной из самых совершенных систем: Шмидта-Кассегрена, которая на поле диаметром 2 градуса дает дифракционное качество изображения.
Система Максутова-Кассегрена
В 1941 Д. Д. Максутов нашел, что сферическую аберрацию сферического зеркала можно компенсировать мениском большой кривизны. Найдя удачное расстояние между мениском и зеркалом, Максутов сумел избавиться от комы и астигматизма. Кривизну поля, как и в камере Шмидта, можно устранить, установив вблизи фокальной плоскости плоско-выпуклую линзу — так называемую линзу Пиацци-Смита. Проалюминировав центральную часть мениска, Максутов получил менисковые аналоги телескопов Кассегрена и Грегори. Были предложены менисковые аналоги практически всех интересных для астрономов телескопов.
Телескопы Кек-1 и Кек-2
На данный момент крупнейшими в мире телескопами-рефлекторами являются два телескопа Кека, расположенные на Гавайях. Keck-I и Keck-II введены в эксплуатацию в 1993 и 1996 соответственно и имеют эффективный диаметр зеркала 9,8 м. Телескопы расположены на одной платформе и могут использоваться совместно в качестве интерферометра, давая разрешение, соответствующее диаметру зеркало 85 м. Крупнейший в Евразии телескоп БТА находится на территории России, в горах Северного Кавказа и имеет диаметр главного зеркала 6 м. Он работает с 1976 и длительное время был крупнейшим телескопом в мире.
Параллельно с развитием оптической части совершенствуются и механические конструкции, управление телескопом доверяется компьютерам. Также, сегодня в телескопах используется так называемая система адаптивной оптики – механико-вычеслительный комплекс позволяющий избегать искажений изображения, которые возникают вследствие турбулентных вихрей в атмосфере Земли. Сейчас уже все готово к созданию больших телескопов, но из-за отсутствия достаточных средств обсерватории, институты и даже страны объединяются для совместного строительства. Весь имеющийся набор телескопов ученые используют для решения важных астрономических вопросов, таких как происхождение планет, звезд, Солнечной системы, квазаров и активных галактик. Судя по всему, будущие разработки в телескопостроении обещают быть поистине грандиозными. Уже сейчас предлагаются проекты 50- и 100-метровых телескопов, оснащенных самой современной приемно-регистрирующей аппаратурой, способной обеспечить качество наблюдений, о котором сейчас можно только мечтать.
Автор статьи: Кирилл Гуровой |
|
|
|