Телескопы следующего поколения

Пионеры создания телескопов, такие как американец Джордж Эллери Хейл (1868-1938), следовали одному правилу: чем больше, тем лучше! Хейл побил все рекорды, построив 2,5-метровый телескоп Хукера в Маунт-Вилсоновской обсерватории.

Даже отливка и шлифовка громадного зеркала представляли большие трудности, не говоря о строительстве 46-метровой башни на вершине горы высотой 1740 м.

Когда в 1917 году телескоп все-таки заработал, зеркало оказалось очень капризным, поскольку малейшие температурные колебания приводили к искажениям. Однако в прозрачном безоблачном воздухе над Лос-Анджелесом оно давало не имеющие себе равных виды небосвода, оправдывая вложенные усилия. Хейл тут же начал планировать создание следующего монстра – рефлектора размером 5,08 м, который впоследствии будет носить его имя.

ПАЛОМАР

Хейл побывал в Аризоне, Техасе, Чили и на Гавайях, однако в итоге выбрал гору Паломар высотой 1700 м в округе Сан-Диего. Этот телескоп ставил еще более сложные технические задачи. Кварцевое стекло, как выяснилось, отлить невозможно, поэтому Хейл использовал вместо него боросиликатное стекло (пирекс), материал, из которого изготавливают жаропрочную посуду для духовок.

СТРОИТЕЛЬСТВО

Инженерам, работавшим с Хейлом, нужно было изобрести монтировку, которая была бы достаточно прочной, чтобы удерживать телескоп массой в сотни тонн и при этом гладко скользить.

Строительство купола высотой 41 м на горе Паломар началось в 1936 году, однако в 1941 году, когда США вступили во Вторую мировую войну, работы остановились. В 1948 году, через 10 лет после смерти Хейла, телескоп наконец закончили. Его зеркало массой 14,5 т считалось тогда крупнейшим из возможных, при этом стекло не проседало под собственным весом. Однако соперничество между США и СССР внесло свои коррективы.

Кроме того, частая облачность и шквалы ветра резко сократили возможное время для наблюдений. Уже после распада СССР американские астрономы заявляли, что прибор Хейла остается крупнейшим из эффективных телескопов в мире, несмотря на то, что БТА продолжал работу и делал важные астрономические открытия. Однако наземные телескопы ограничены в своих возможностях ввиду деформаций, вызванных турбулентной атмосферой Земли.

АДАПТИВНАЯ ОПТИКА

Первым предложил решение этой проблемы американский астроном X. Бэбкок в журнале «Публикации Тихоокеанского астрономического общества» в 1953 году. Бэбкок описал, как зеркало телескопа можно автоматически настраивать, чтобы компенсировать атмосферные эффекты. Однако такой подход, именуемый адаптивной оптикой, останется невостребованным до появления компьютерных технологий в 1990-х годах.

МНОЖЕСТВЕННЫЕ ЗЕРКАЛА

Астрономия начинает двигаться в новом направлении, и все благодаря развернувшейся гонке вооружений. ВВС США поручили установить на военном спутнике шесть стеклянных зеркал диаметром 1,8 м. Однако этот проект был отклонен.

Аризонский университет и Смитсоновский институт тут же нашли им применение для многозеркального телескопа (ММТ) обсерватории им. Уиппла на горе Хопкинса в Аризоне. В конструкции, предложенной астрономом Аденом Мейнелом, шесть зеркал располагались по кругу, формируя единое изображение. Этот телескоп, построенный в 1979 году, имел больше светосилы, чем телескоп БТА.

ПОД КОНТРОЛЕМ КОМПЬЮТЕРОВ

В Калифорнийском университете и Калифорнийском технологическом институте задействовали другой подход. Работы велись по гранту благотворительного фонда нефтяного магната У. Кека. Первый телескоп им. Кека имел зеркало из 36 шестигранных сегментов, которые соединялись в один гигантский 10-метровый рефлектор площадью с теннисный корт. Масса его не превышала массу телескопа Хейла, но по размеру он больше в четыре раза. Работая по принципу адаптивной оптики, компьютеры регулируют каждый сегмент телескопа для компенсации атмосферных эффектов, а также искажений, вызванных гравитацией.

Возведенный на вершине гавайской горы Мауна-Кеа на высоте 4145 м, первый телескоп им. Кека начал работу в 1993 году, а через три года к нему присоединился второй телескоп. Они могут функционировать по отдельности или вместе как интерферометр.

ГРОМАДА

Принцип множественных зеркал казался тогда единственным прорывным методом, а в это время свои работы вел британский астроном Роджер Эйнджел из обсерватории им. Стюарда при Аризонском университете. Он предложил радикально новую систему.

Вместо того чтобы шлифовать один большой блок стекла, ученый разработал метод струйного впрыскивания расплавленного стекла в формы, напоминавшие медовые соты. Зеркала телескопа ММТ были заменены 6,5-метровым рефлектором, который начал работу в 2000 году. К числу гигантских телескопов относят телескоп диаметром 10,4 м обсерватории Ла-Пальма на Канарских островах.

Но на этом телескопостроение не останавливается. Астрономы взяли все лучшее от двух главных технологий, как, например, в Очень большом телескопе и Большом бинокулярном телескопе.

На 2020 год запланировано завершение строительства Гигантского Магелланова телескопа (GMT), у которого будет семь первичных зеркал размером 8,4 м, также намечено строительство 42-метрового Европейского чрезвычайно большого телескопа (E-ELT). Благодаря массивным зеркалам и компьютеризированной оптике наземные телескопы сегодня могут соревноваться с лучшими оптическими спутниками.