Самый дорогой телескоп в мире


14 февраля в крупнейший российский астрономический центр — Специальную астрофизическую обсерваторию РАН — в горах Карачаево-Черкесии было доставлено обновленное шестиметровое зеркало весом 42 тонны. Крупнейшие телескопы мира — в справке “Ъ”.

Размер телескопа оценивается по площади собирающей поверхности его главного зеркала. Большинство крупнейших телескопов из-за оптимального астроклимата строят на Гавайях, Канарских островах и в Чили.

Крупнейший действующий телескоп в мире The Gran Telescopio CANARIAS (GTC) расположен на вершине потухшего вулкана Мучачос на острове Ла-Пальма в Испании на высоте 2396 м над уровнем моря. Диаметр зеркала — 10,4 м, площадь составляет 74 кв. м. Зеркало составлено из 36 шестиугольных сегментов. В создании GTC принимали участие Испания, Мексика и Университет Флориды (США). Стоимость телескопа составила $176 млн, из которых 51% заплатила Испания. GTC приступил к работе в 2007 году.

Subaru Telescope обладает крупнейшим цельным зеркалом в мире диаметром 8,3 м и площадью 53 кв. м. Оно имеет толщину всего 20 см и весит 22,8 тонны. Телескоп принадлежит Японской национальной обсерватории, построившей его на Гавайях на потухшем вулкане Мауна-Кеа на высоте 4139 м над уровнем моря. Первый свет телескоп увидел в 1999 году. Бюджет постройки составил $348 млн.


Большой азимутальный телескоп (БТА) с диаметром зеркала 6 м и площадью 28 кв. м занимает 17-е место в рейтинге крупнейших телескопов мира. Он возглавлял этот рейтинг с момента запуска в 1975 году и до 1993 года. Телескоп расположен на горе Семиродники в Зеленчукском районе Карачаево-Черкесии на высоте 2100 м над уровнем моря. БТА является крупнейшим телескопом на Евразийском континенте. Ему по-прежнему принадлежат мировые рекорды по массе зеркала (42 тонны) и размеру башни телескопа (высота — 53 м, диаметр — 48 м). По документам 1962 года стоимость строительства БТА составила 25,8 млн советских рублей (2,9 млрд руб. в современных ценах), всей Специальной астрофизической обсерватории РАН — 50 млн советских рублей (5,617 млрд руб. в современных ценах).

Юлия Бычкова, Анна Поваго

Источник: www.kommersant.ru

Преимущества «Уэбба» и сложности

Марс — наиболее хорошо исследованная планета помимо Земли. Только на её орбите сейчас работает шесть активных аппаратов. Ещё два ровера бродят по поверхности. Что может к этому добавить телескоп Уэбба?


Во-первых, он сможет сделать снимок всей атмосферы целиком одним кадром. Спутникам для того, чтобы промерить её состояние, требуется облететь планету много раз, поэтому они могут не замечать быстрых — на временах нескольких часов или дней — изменений. Роверы так вообще привязаны к конкретной точке поверхности.

Внешний вид телескопа Джеймса Уэбба (иллюстрация). © NASA

«Уэбб», кроме того, обладает великолепным спектральным разрешением — то есть способен с высокой точностью различать спектральные линии, которые и являются признаками наличия тех или иных химических веществ. И, что важно, его наблюдениям — в отличии от наземных телескопов — не будут мешать флуктуации земной атмосферы.

Однако наблюдать за Марсом всё же будет непросто. Проблема заключается в том, что «Джеймс Уэбб» был разработан для регистрации слабых сигналов от чрезвычайно далёких объектов. Марс же находится у него практически «под носом», и потому банально слишком ярок. Чтобы не сжечь чувствительное оборудование, инженеры разработали специальные техники для наблюдения за Марсом.

Вода и метан


Большая часть воды, которая когда-то покрывала поверхность Марса, распалась на водород и кислород под действием солнечного ультрафиолета. Учёные могут оценить количество исчезнувшей таким образом воды, измерив относительное содержание в атмосфере молекул обычной воды H₂O и тяжёлой воды HDO. Поскольку более лёгкий водород быстрее покидает планету по сравнению с более массивным дейтерием, то со временем относительная концентрация HDO растёт. Телескоп Уэбба как раз и должен дать более точные значения этой величины.

Измерения «Уэбба» могут помочь понять также и, как происходит обмен водой между полярными шапками льда, атмосферой и почвой.

Хотя большая часть оставшейся на Марсе воды находится в состоянии льда, есть вероятность, что под его поверхностью всё же имеется вода и в жидком виде. Образуя подземные резервуары, она даже может являться прибежищем простейших форм жизни. В 2003 году эта идея привлекла дополнительный интерес в связи с обнаружением в марсианской атмосфере метана — простейшего органического вещества, который может быть продуктом жизнедеятельности бактерий.

На видео ниже можно посмотреть полученные в ходе тех наблюдений наземными телескопами распределения паров метана и воды.

Хотя не исключено, что этот метан — продукт слабой геологической активности красной планеты. Наблюдения «Уэбба» могут пролить свет и на вопрос происхождения атмосферного метана.


Подробнее про телескоп Джеймса Уэбба можно почитать в моих предыдущих заметках:

10 фактов о самом дорогом телескопе в истории

Уэбб vs Хаббл

Телескоп Уэбба изучит детство Вселенной

Самый дорогой телескоп в истории изучит загадку коричневых карликов

Подписывайтесь также на мой канал в Telegram!

Источник: zen.yandex.ru

Прошло почти 11 лет после того, как я окончил КНУ им. Т. Шевченко по специальности физик-астроном. Это были интереснейшие годы в развитии науки и астрономии в частности, которые мною были упущены, так как разум был поглощён проектом, сгенерировавшим трафика больше, чем вся Беларусь. Однако сейчас, обладая знаниями и опытом в сфере обработки и хранения данных, мне захотелось вернуться к хорошо забытому старому и посмотреть, чем же современные серверы и дата-центры могут быть полезны науке. Подумать только, ещё всего лишь 50 лет назад носителем астрономических данных были фотопластинки и журналы, первая CCD-матрица была применена в астрономии в 1973 году и имела размеры 100х100 пикселей, с её помощью и с помощью телескопа с диаметром объектива 20 см, был получен первый цифровой снимок Луны.


Первый снимок Луны с прибора с зарядовой связью, из-за малого количества пикселей заметна матричная структура приёмника излучения

А 40 лет назад, в 1979 году, пзс-матрицы нашли своё применение и в профессиональной астрономии, в обсерватории Kitt Peak на телескопе с диаметром объектива 1 метр была установлена цифровая камера размером 320×512 пикселей, которая показала значительные преимущества в сравнении с фотопластинкой. Стоит также отметить, что размер пикселя имеет значение и тут он был значительно больше, нежели пиксели в камерах современных мобильных телефонов, куда многие из производителей, с целью маркетинга, помещали миллионы всё более мелких пикселей, уменьшая их размер, так как площадь матрицы с ростоим их количества они не увеличивали, что не только не улучшало качество получаемого изображения, а наоборот ухудшало его. Именно потому, снимок с матрицы даже с 0.01 Мп выглядит очень даже прилично, так как первые пзс-матрицы, при малом количестве пикселей, имели довольно большие размеры, cегодня же разрабатываются матрицы, чувствительные к определённому диапазону светового спектра, к примеру к ультрафиолетовому.

Самый дорогой телескоп в мире
ПЗС-матрица, чувствительная к UV-диапазону спектра

И если в самом начале для хранения данных и их обработки достаточно было самых простых вычислительных мощностей — ещё в 1988 году 20 МБ дискового пространства обещали долгую и беззаботную жизнь, то со временем потребности начали сильно расти.
сих пор помню, как в 2005 году у нас на кафедре при поддержке швейцарского фонда была открыта первая виртуальная рентгеновская и гамма обсерватория VIRGO, с несколькими мощнейшими на то время компьютерами и оптоволоконной линией в научную сеть UNREN, обеспечивающую передачу и приём данных на скорости до 10 Мбит / с, в которой обрабатывали данные наблюдений космических телескопов в широком диапазоне электромагнитного спектра — от радио- до гамма-диапазона. Новые данные поступали ежедневно, а хранить и обрабатывать приходилось терабайты. И дальше объемы только росли.

Но немного истории, перед тем, как двигаться дальше.

Очень непросто ответить на вопрос, кто первым изобрёл телескоп. Ещё в XIII в. Роджер Бекон, нашёл такую комбинацию линз, при которой далёкие предметы казались близкими, а об изобретении зрительной трубы заявило в начале XVII в. в Нидерландах заявило сразу три оптика — Липперсгей, Мециус и Янсен. Но бесспорен тот факт, что Галилео Галилей 7 января 1610 года провёл первые астрономические наблюдения, не просто посмотрев на небо вооруженным глазом, а описав наблюдаемое (фазы Венеры, спутники Юпитера, пятна на Солнце, структуру Млечного Пути) в соответствии с гелиоцентрической картиной мира, обосновывая и углубляя её.

Самый дорогой телескоп в мире
Телескоп Галилея

Но уже тогда было замечено, что изображения астрономических объектов искажаются — содержат аберрации, для борьбы с которыми начали использовать длиннофокусные объективы. Так появились самые большие в мире «воздушные» телескопы, к примеру, длина телескопа Гевелия составляла 50 метров.


Самый дорогой телескоп в мире
Воздушный телескоп Гевелия

А Гюйгенс пользовался инструментом длиной в 68 метров, но рекордсменом до сих пор считается Озу, использовавший воздушный телескоп длиною 98 метров, но изображение с него были настолько низкого качества и управлять им было настолько неудобно (требовалось несколько человек, которые управляют телескопом), что ему не удалось сделать столь-либо значимых открытий, а рекорд 1664 года до сих пор остаётся непобитым.

Аберрации же даже в воздушных телескопах были довольно заметными, а применение объективов диаметром более 20 см делало их конструкцию невозможной. Так, к примеру, если использовать объектив с диаметром 1 м, длина воздушного телескопа должна составить целых 2 км. Становится понятным, что решение проблемы аберраций находится на другом пути. И уже в средине XVIII в. появляются телескопы с многолинзовыми объективами и окулярами, которые практически полностью компенсируют хроматическую аберрацию, возникающую в следствии дисперсии (показатель преломления света в среде зависит от длины волны и потому лучи разной длины волны собираются в разных «фокусах»), компенсирующие при помощи рассеивающей линзы этот эффект.


И одним из пионеров многолинзовых телескопов стал Джон Доллонд, сумевший, благодаря применению множества линз, построить телескоп длиной всего лишь 1,5 метра, дающий лучшее изображение, нежели 68 метровый воздушный телескоп Гюйгенса. Тем не менее процесс изготовления линз был довольно сложен — стекло несколько раз переплавлялось в печи и остывало в течении многих месяцев, для того, чтоб возможно было придать ему нужную форму и однородную структуру, а затем предстоял ещё не менее длительный этап шлифовки. Именно потому до сих пор апохроматические рефракторы (линзовые телескопы у которых исправлена сферическая и хроматическая аберрация) остаются довольно дорогими для изготовления до сегодняшних дней и изготовить телескоп с большим диаметром объектива в то время не удалось, стекло трескалось при обработке и появлялись неоднородности, в результате чего максимальный диаметр объектива телескопа Доллонда составил всего лишь 4 дюйма (1 дюйм = 25,4 мм) = 10,16 см.

Самый дорогой телескоп в мире
Самый большой телескоп Джона Доллонда

Дальнейшее развитие телескопостроения связано с запретом экспорта, в результате которого «доллонды» перестали поступать из Англии в Европу. Выход нашёл немецкий оптик Йосиф Фраунгофер, который в начале XIX в. изобрёл новые и более совершенные рефракторы, усовершенствовав технологию изготовления линз, он сумел построить рефрактор с диаметром объектива 7 дюймов, а в 1818 году начал изготовление 9 дюймового рефрактора для Дерптской в городе Тарту (Эстония), где телескоп был успешно установлен в 1824 году.


В дальнейшем Мерц и Майер — наследники знаний Фраунгофера в 1839 году изготовили 15 дюймовый рефрактор для новосозданной Пулковской обсерватории. Телескоп с диаметром объектива 38 см и длиною 7 метров сохранял первенство в мире на протяжении 8 лет, но всё ещё содержал довольно много аберраций.

Что же касается максимального диаметра объектива, который стало возможным изготовить в то время, то тут уместно вспомнить швейцарского оптика Пьера Гинана, который в конце XVIII в. пытался изготовить объектив с максимальным на то время диаметром, построив плавильную печь на 80 кг стекла и к 1799 году, после 7 лет неудач, израсходовав почти все личные средства, добился возможности изготовлять объективы 10-15 см диаметра — успех для того времени неслыханный. В дальнейшем, уже в 1824 году, придумав технологию уничтожения струйчатого строения стеклянных болванок, распиливая бракованные заготовки, уничтожая брак и снова сплавляя, ему удалось изготовить объектив диаметром 45 см, после чего он умер. Но его труды не пропали зря, американец Альван Кларк, художник по специальности, вдохновившийся его успехами, продолжил его труд вместе с сыном и уже в 1862 году изготовил рефрактор для в Дирборнской обсерватории с диаметром объектива 18 дюймов, благодаря которому его сын «открыл» звезду-спутник Сириуса и удалось «разрешить» (открыть) множество других двойных звёзд впоследствии.


А через 11 лет фирма «Альван Кларк и сыновья», установила в Морской обсерватории под Вашингтоном уже 26-дюймовый рефрактор при помощи которого Асаф Холл открыл спутники Марса — Фобос и Деймос в 1877 году. В 1878 году Пулковская обсерватория заказывает у Альвана Кларка за 300 000 рублей 30-дюймовый рефрактор, который был изготовлен и установлен к 1885 году, а в 1888 году на горе Гамильтон в Калифорнии (Ликская обсерватория), на пожертвование американского магната Джеймса Лика в размере 700 000 долларов был установлен самый большой телексоп производтсва Кларка с диаметром объектива 36 дюймов.

Самый дорогой телескоп в мире
Телескоп Джеймса Лика в сравнении с человеком

Вдохновившись поступком Лика Чарльз Йеркс решил пожертвовать свыше миллиона долларов на построение самого большого рефрактора в мире с диаметром объектива 40 дюймов. Работа была выполнена также фирмой Кларка, но уже без его основателя, так как Кларк умер в 1887 году. Этот рефрактор остаётся наибольшим и по сей день, так как была достигнута граница, при которой объектив поглощает слишком много света и деформируется под собственным весом, что начинает в значительной степени портить изображение.

Самый дорогой телескоп в мире
Телескоп Йеркской обсерватории, диаметр объектива 102 см, крупнейший в мире рефрактор

Не было смысла строить рефракторы с большим диаметром объектива и по другой причине — большой второстепенный спектр, эти телескопы были крайне неудобны для спектральных и фотометрических наблюдений — с меньшими телескопами можно было получить намного более лучшие результаты. Но эти телескопы в значительной степени обогатили звёздную астрономию многими открытиями и они успешно продолжают функционировать до наших дней.

Что же касается зеркальных телескопов — рефлекторов, где вместо линзы в качестве объектива используется вогнутое зеркало, идея их создания возникла ещё при жизни Галлилея, в 1616 году схемы были предложены Н. Цукки, а позднее в 1638 г. Н. Мерсеном. Однако первым зеркальный телескоп удалось изготовить Исааку Ньютону в 1688 году, этот рефлектор был совсем небольшого размера. Главное его сферическое бронзовое зеркало имело диаметр всего лишь 2,5 см, на расстоянии 6,5 см от центра главного зеркала, располагалось ещё меньшее — вторичное зеркало, отражающее лучи света в окуляр, расположенный сбоку.

Самый дорогой телескоп в мире
Оптическая схема телескопа Ньютона

В начале Ньютон применил окуляр, при котором телескоп давал увеличение в 41 раз, однако сменив окуляр на более длиннофокусный, тем самым уменьшив увеличение до 25 крат Ньютон заметил, что объекты выглядят ярче и чётче. Именно тогда стало понятным, что цель телескопа это не только «приблизить» объект, но и собрать как можно больше света от него, чтоб более детально его рассмотреть и с максимальным качеством, так как площадь объектива телескопа многократно превышают площадь зрачка глаза. Сегодня общепринятым считается, что максимально полезное увеличение телескопа, которое позволяет раскрыть потенциал инструмента полноценно, до того момента, когда начинают быть заметны аберрации вызванные превышением физического предела возможностей оптики телескопа, в 2 раза больше диаметра объектива в мм. То есть для первого телескопа Ньютона оно было 50 крат, но как отметил сам Ньютон — гораздо эффективнее наблюдать многие объекты при меньших увеличениях.

Самый дорогой телескоп в мире
Вид Сатурна при недостаточном, оптимальном и чрезмерном увеличении

К примеру, галактика «Туманность Андромеды», или М31 по каталогу Месье, имеет угловые размеры в 6 раз больше, чем диск полной Луны, однако для того, чтоб её рассмотреть Вам понадобится телескоп, так как её яркость гораздо меньше Луны и Вам нужно собрать как можно больше света, чтоб рассмотреть её детали. Без телескопа она кажется тусклым пятнышком на ночном небе, гораздо меньшим, нежели Луна, но это не более, чем обман зрения.

Самый дорогой телескоп в мире
Телескоп Джона Гадлея (система Ньютона)

Уже в 1721 году Джон Гадлей построил рефлектор Ньютона с диаметром объектива 15 см и фокусным расстоянием 158 см, в который с лёгкостью было возможно наблюдать спутники Юпитера и даже различить щель Кассини в кольцах Сатурна, что с трудом было видно в 37 метровый воздушный телескоп, используемый Гюйгенсом.

В дальнейшем были придуманы схемы более совершенные, с применением параболических вогнутых зеркал вместо сферического и меньшего вторичного вогнутого эллиптического зеркала, от которого свет отражался назад — в отверстие в центре главного зеркала, за которым стоял окуляр, в результате чего изображение получалось не перевёрнутое, как в системе Ньютона, а прямое, а длина трубы при этом уменьшалась, при этом корректировались в значительной степени сферическая аберрация.

Самый дорогой телескоп в мире
Оптическая схема телескопа системы Грегори

Так, в 1732-1768 годах Джеймс Шорт изготовил несколько телескопов по системе Грегори, наибольший из них имел диаметр 55 см. А Вильям Гершель с 1773 года, увлёкшись шлифовкой металлических зеркал, сумел изготовить 430 зеркал на протяжении 20 лет, в результате он построил наибольшие рефлекторы с фокусными расстояниями 20 и 40 английских футов (около 12 метров).

Самый дорогой телескоп в мире
Наибольший телескоп Вильяма Гершеля с фокусным расстоянием 12 метров

Диаметр бронзового объектива 40-футового рефлектора составил 122 см, а толщина около 9 см, зеркало весило не менее тонны и прогибалось под собственным весом. На 75% оно состояло из меди и на 25% из олова. Зеркало крайне быстро темнело, трескалось и требовало частой переполировки, которую первые 15 лет Гершель выполнял вручную, также, как и изготовление новых зеркал, где процесс полировки занимал свыше 16 часов и не позволял оторваться ни на минуту. Управлять телескопом было крайне неудобно и потому для большинства своих открытий Гершель, вместе с сестрой Каролиной использовали телескопы меньшего диаметра. Интересно, что за свою жизнь Гершель открыл свыше 2500 туманностей, 806 двойных звёзд, выполнил 4 полных обзора видимого ему ночного неба, а Каролина за свою 98 летнюю жизнь, помимо прочего, успела открыть 2 кометы. Его дело продолжил сын Джон, который в Африке провёл наблюдения невидимой из Англии части неба при помощи 20-футового телескопа.

Самый дорогой телескоп в мире
В наши дни зеркало крупнейшего телескопа Гершеля хранится в Слоу

В 1845 году английский пивовар Вильям Лассель, увлёкшись астрономией, строит рефлектор с диаметром зеркала 61 см, устанавливает его в своём имении Старфильд под Ливерпулем и уже через год, 10 октября 1846 года открывает спутник недавно открытой планеты Нептун — Тритон, позднее при помощи этого же инструмента ему удаётся обнаружить спутники Урана — Ариэль и Умбриэль. А в 1861 году ему удаётся построить телескоп, с диаметром объектива 122 см, как у телескопа Гершеля, который впоследствии был установлен на Мальте для проведения наблюдений за более южной частью звёздного неба.

Самый дорогой телескоп в мире
Марка посвящённая 122-см телескопу Вильяма Ласселя

Если же говорить о самом большом рефлекторе XIX в., то его удалось построить Вильяму Парсону, носящего титул лорда Росса. Обладая большим капиталом он решил построить наибольший телескоп в мире, но к сожалению все бумаги с секретами изготовления Джеймс Шорт уничтожил и Россу пришлось многое придумывать заново. Тем не менее, потратив много сил и 20 000 фунтов, огромные на то время деньги, телескоп в 1845 году был готов (на строительство ушло 3 года). Диаметр главного зеркала составил 183 см, вес 3 тонны, длина трубы 16 метров. Телескоп управлялся при помощи сложной системы блоков и тросов, которые должны были обслуживать 2 человека, имел ограниченное поле — мог подниматься и опускаться, а из стороны в сторону поворачиваться всего лишь на 15 градусов. Климат Ирландии вряд ли можно назвать лучшим — за год 60-80 ясных ночей, преимущественно зимой, потому Россу не удалось сделать на нём каких-либо значимых открытий, тем не менее, он первый заметил, что некоторые из туманностей имеют спиральную структуру.

Самый дорогой телескоп в мире
Реконструированный в наше время телескоп лорда Росса в Ирландии доступен для просмотра в Birr Castle (веб-сайт)

Восстановить телескоп удалось в 2001 году, применив чертежи сохранившиеся благодаря жене Росса и некоторые соврменные технологии, потускневшее тяжелое зеркало было заменено лёгким алюминиевым. Превзойти Росса, построив телескоп с большим диаметром зеркала, удалось только в начале прошлого века.

Мода на стеклянные зеркала появилась ещё в средине XIX в., так как стекло было прощё в обработке, а серебряное покрытие отражало в 2 раза больше света, нежели бронзовые зеркала. К тому же зеркало было значительно легче. В 1878 году был установлен рефлектор с диаметром зеркала 122 см, а уже в 1888 — самый крупный стеклянный рефлектор XIX в. с зеркалом диаметром 153 см.

Однако окончательная победа стеклянных рефлекторов над металлическими приходится на 1917 год, когда в обсерватории Маунт Вилсон, на средства миллионера Джона Д. Хукера, был построен рефлектор с диаметром объектива 2,58 метра.

Самый дорогой телескоп в мире
100-дюймовый рефлектор обсерватории Маунт Вилсон

Решающая победа стеклянных зеркал над металлическими произошла благодаря изобретению метода «теней» Фуко, который увеличил качество изготовления оптики и как следствие отражающую способность зеркала до 90-95%. В 1930 году изобрели способ алюминирования зеркал, в результате чего удалось заменить серебро, на более устойчивый к кислороду алюминий, который благодаря наличию оксидной плёнки, не так быстро тускнел, а помимо прочего, отражал лучи более широкого спектрального диапазона, к примеру ультрафиолет, на что серебряное покрытие просто не способно.

5-метровый телескоп Хейла, установленный в Маунт-Паломарской обсерватории начала строиться в 1936 году, но из-за войны его ввод в эксплуатацию затянулся до 1948 года, и на протяжении 28 лет он оставался крупнейшим в мире.

Самый дорогой телескоп в мире
508-см телескоп Хейла (Паломарская обсерватория, США)

Постепенно популярность обретают зеркально-линзовые телескопы, которые в значительной степени компенсируют большинство аберраций, а также помогают уменьшить размеры инструментов.

В 1975 году в строй вступает большой телескоп альт-азимутальный с диаметром главного зеркала 6,05 метров, расположенный на Кавказе, в Карачаево-Черкесии возле села Нижний Архыз на горе Семиручьи (высота 2070 м) в Зеленчуцкой обсерватории.

Самый дорогой телескоп в мире
Панорамный вид БТА (Большой телескоп альт-азимутальный)

Интересна история создания этого телескопа. БТА стал ещё одним примером гигантомании СССР и по сути целью его создания было превзойти американцев, решили, что метра для этих будет достаточно. Ведь американцы конструируя телескоп Хейла посчитали нецелесообразным делать его большего диаметра из-за возможных аберраций, возникающих вследствие деформации главного зеркала из-за его большого собственного веса.

Самый дорогой телескоп в мире
Купол 6-метрового БТА

Забавно, что оптическая промышленность не была готова к такому заданию и в Лыткарино для этих целей соорудили специальный завод в имеющемся для изготовления зеркальных отражателей цеху. Задача была поставлена 25 марта 1960 года сложнейшая, предостояло построить 516 тонную плавильную печь для изготовления заготовки весом 70 тонн, обжечь её, высокоточно обработать, а с тыльной стороны изготовить 60 отверстий для разгрузочного механизма. В 1963 году была готова печь, ещё 3 года уходит на строительство цеха. В результате было отлито три заготовки. Первая заготовка после старта обработки треснула, так как процесс обжига и охлаждения попытались сократить, это произошло через 1,5 года после начала охлаждения. Вторая заготовка была более удачной, её отлили 20 ноября 1964 года, затем был начат процесс обжига и длительного охлаждения, который длился до 5 декабря 1966 года — 2 года и 19 дней. Процесс шлифовки был не менее простым, потребовалось разработать схему и соорудить специальный алмазный резак, в результате на шлифовку было затрачено свыше 7 000 карат измельчённых алмазов и 1,5 года времени. После обработки вес заготовки снизился до 42 тонн и далее, 4 сентября 1968 года заготовку передали для более точной обработки её лицевой стороны. На Коломенском заводе тяжелого станкостроения заготовку устанавливают в технологическую оправу, где специалисты ЛОМО проводят в специальном термостатированном корпусе на уникальном шлифовальном станке её дальнейшую высокоточную обработку — шлифовку, до января 1969 года, а затем полировку, которая была завершена в июле 1971 года. В последующие 2 месяца проводилась проверка качества оптики при помощи различных методов.

Не менее сложной оказалась её транспортировка, пришлось построить 2 новых речных порта, несколько мостов, укрепить, расширить и построить сотни километров автодорог, чтоб заготовку можно было доставить до места назначения. Тем не менее рисковать оригиналом боялись, так как процесс изготовления нового зеркала из дублирующей заготовки потребовал бы ещё 3-4 года. Потому решено было транспортировать имитатор, что и было сделано с 12 мая до 5 июня 1974 года. Главное зеркало телескопа было доставлено в обсерваторию 21 августа 1974 года, при транспортировке тщательно контролировался температурный режим и вибрации, для сохранности зеркало было помещено в специальный термоизолированный и антивибрационный контейнер с множеством датчиков.

Самый дорогой телескоп в мире
Транспортировка зеркала по Москва-реке

Саму же обсерваторию начали строить ещё в 1967 году, башня телескопа планировалась 53 метра в высоту и 45 метров в диаметре, однако помимо башни нужно было построить целый научный городок — дома ученых, энергоблок, системы водоснабжения и электропитания, горную дорогу для доставки крупногабаритных грузов длиною в 16 км. Общая площадь научного городка составила 50 гектар. В километровом удалении от БТА находится отель для наблюдателей и жилища персонала и ученых, а также другие хозяйственные постройки.

Самый дорогой телескоп в мире
Транспортировка зубчатых колёс, приводов и стоек БТА (1968 год)

Основные работы по строительству были завершены в 1971 году, после начинают монтаж конструкции телескопа. Общий вес — 850 тонн, подвижной части — 650 тонн, доставить и установить монтировку было довольно сложно, для установки потребовалось соорудить специальный кран. Также, поскольку зеркало требует переалюминировки каждые 5 лет, была построена вакуумная алюминирующая установка ВУАЗ-6 (работа над ее изговтолением продолжалось с 1963 по 1968 годы, а в 1970 году она была доставлена на обсерваторию). Позднее технология алюминирования была усовершенствована и покрытие стало возможно менять каждые 10 лет.

В средине 1974 года была завершена отладка всех систем телескопа, 21 августа 1974 года в обсерваторию доставили главное зеркало и оправу, в сентябре зеркало было расконсервировано, очищено и установлено в оправу, а в октябре были проведены работы с разгрузочным механизмом.

Зеркало телескопа представляет собою мениск диаметром 6050 мм и толщиной 650 мм, известны два основных источника его деформации — в следствии температурных градиентов в материале, возникающих под действием окружающей среды, и в следствии самого веса зеркала. Согласно критерию качества оптики Релея, допустимы отклонения в результате деформаций не более 1/8λ (длины волны наблюдаемого излучения), что составляет не более 0,035 мкм. Исходя из этих данных было рассчитано, что зеркало БТА достаточно разгрузить в 60 торцевых точках, как в торцевом, так и радиальном направлениях, при этом амплитуда деформаций в рабочей области была в 3 раза меньше расчетной и составила не более 0,0096 мкм.

Не менее важной оказалась монтировка и ее способность высокоточно двигаться по обеим осям, для компенсации вращения Земли и сохранности стабильности изображения требовалась большая точность движения 650-тонной конструкции — в десятые доли угловой секунды, что было обеспечено благодаря гидростатическим подшипникам. Монтировка «плавает» на гидростатических маслянных подушках, где масло находится под огромным давлением в 70 атмосфер, поступая равномерно, что позволяет сдвинуть столь тяжелую конструкцию приложив усилие в 15 кг к 6 метровому плечу.

3 ноября 1974 года телескоп был передан в опытную эксплуатацию, а 30 декабря 1975 утвержден акт Государственной межведомственной комиссии по приемке в эксплуатацию Большого азимутального телескопа.

Но не все оказалось удачно. После проведения испытаний у главного зеркала телескопа обнаружились дефекты рабочей поверхности. Американцы долго насмехались над Советами, так как телескоп уступал по качеству телескопу Хейла, а также был построен не в самой лучшей точке с точки зрения астроклимата. В 1979 году зеркало было заменено на имеющееся в наличие дублирующее и качество стало не хуже хейловского, однако неблагоприятный климат остался. Тем не менее телескоп оставался крупнейшим в мире до 1993 года.

Стоит отметить, что в 2007 году, спустя почти 30 лет ожидания, дефективное зеркало получило вторую жизнь. Было выделено 200 млн рублей на его коррекцию, с зеркала срезали слой толщиной в 8 мм и принялись полировать. Процедура полировки могла занять 3 года, но растянулась на 10 лет из-за нехватки финансирования.

Если бы стояла задача сделать новое зеркало, то сейчас это было бы просто невозможно — для начала пришлось бы построить с нуля печь для стекла при том, что в настоящее время практически не существует ее завод-изготовитель, ну, а дальше годы остывания и так далее. Для переполировки зеркала применялись современные технологии, недоступные в 1960-е годы. Отреставрированное зеркало имеет ювелирную точность полировки всей рабочей поверхности в 28 кв. м — отклонение от идеальной формы параболоида вращения не превышает 0,3 микрон.

Доставка зеркала заняла также массу времени:

Сейчас народ стал хитрее, чем в 2007 году, с каждым годом все больше бюрократов, и проверяющих организаций стало больше, чем работающих, — рассказал «Газете.Ru» источник в РАН, знакомый с ситуацией. – Как только появляется какое-то дело, то на одного работающего с сошкой возникает десять проверяющих с ложкой, и все хотят что-то получить. Поэтому перевозка зеркала — это огромное количество документов, которое съедает невероятное количество времени и денег».

Не обошлось и без непредвиденностей в результате недостатка планирования. Оказалось, что зеркало не может попасть на территорию обсерватории РАН, так как ворота попросту не были рассчитаны на такие габариты — пришлось сносить часть кирпичной кладки.

14 февраля 2018 года зеркало успешно прибыло в обсерваторию, доставка обошлась в 11 млн рублей и заняла 7 дней, из-за хрупкости груза его невозможно было транспортировать со скорость ю свыше 40 км / час, из-за снегопадов приходилось дополнительно посыпать дороги и потому на одном из этапов на преодоление 50 км ушло 2 дня, а последние 16 километров горного серпантина скорость транспортировки не превышала 10 км / час. Но астрономы уже не торопили — все-равно зеркало невозможно начать устанавливать ранее наступления теплой весны, а процедура установки займет 3-4 месяца.

Теперь телескоп БТА входит в десятку крупнейших и лучших телескопов мира.

Продолжение (ссылка будет доступна здесь)…

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до весны бесплатно при оплате на срок от полугода, заказать можно тут.

Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Источник: habr.com

10. Large Synoptic Survey Telescope

 

Диаметр главного зеркала: 8,4 метра

Местонахождение: Чили, пик горы Серо-Пачон, 2682 метра над уровнем моря

Тип: рефлектор, оптический

 

Хотя LSST будет располагаться в Чили, это проект США и его строительство целиком финансируют американцы, в том числе Билл Гейтс (лично вложил 10 миллионов долларов из необходимых 400).

 

Предназначение телескопа –  фотографирование всего доступного ночного неба раз в несколько ночей, для этого аппарат оснащен 3,2 гигапиксельной фотокамерой. LSST выделяется очень широким углом обзора в 3,5 градуса (для сравнения – Луна и Солнце, как они видны с Земли, занимают всего 0,5 градуса). Подобные возможности объясняются не только внушающим диаметром главного зеркала, но и уникальностью конструкции: вместо двух стандартных зеркал LSST использует три.

 

Среди научных целей проекта заявлены поиск проявлений темной материи и темной энергии, картографирование Млечного пути, детектирование кратковременных событий вроде взрывов новых или сверхновых, а также регистрация малых объектов Солнечной системы вроде астероидов и комет, в частности, вблизи Земли и в Поясе Койпера.

 

Ожидается, что LSST увидит «первый свет» (распространенный на Западе термин, означает момент, когда телескоп впервые используется по прямому назначению) в 2020 году. На данный момент идет строительство, выход аппарата на полное функционирование запланирован на 2022 год.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Large Synoptic Survey Telescope, концепт / ©LSST Corporation

 

9. South African Large Telescope

 

Диаметр главного зеркала: 11 x 9,8 метров

Местонахождение: ЮАР, вершина холма недалеко от поселения Сутерланд, 1798 метров над уровнем моря

Тип: рефлектор, оптический

 

Самый большой оптический телескоп южного полушария располагается в ЮАР, в полупустынной местности недалеко от города Сутерланд. Треть из 36 миллионов долларов, необходимых для конструирования телескопа, вложило правительство ЮАР; остальная часть поделена между Польшей, Германией, Великобританией, США и Новой Зеландией.

 

Свой первый снимок SALT сделал в 2005 году, немногим после окончания строительства. Его конструкция довольно нестандартна для оптических телескопов, однако широко распространена среди поколения новейших «очень больших телескопов»: главное зеркало не едино и состоит из 91 шестиугольного зеркала диаметром в 1 метр, угол наклона каждого из которых может регулироваться для достижения определенной видимости.

 

Предназначен для проведения визуального и спектрометрического анализа излучения астрономических объектов, недоступных телескопам северного полушария. Сотрудники SALT занимаются наблюдениями квазаров, близких и далеких галактик, а также следят за эволюцией звезд.

 

Аналогичный телескоп есть в Штатах, он называется Hobby-Eberly Telescope и расположен в Техасе, в местечке Форт Дэвис. И диаметр зеркала, и его технология почти полностью совпадают с SALT.

 

Самый дорогой телескоп в мире

South African Large Telescope / ©Franklin Projects

 

8. Keck I и Keck II

 

Диаметр главного зеркала: 10 метров (оба)

Местонахождение: США, Гавайи, гора Мауна Кеа, 4145 метров над уровнем моря

Тип: рефлектор, оптический

 

Оба этих американских телескопа соединены в одну систему (астрономический интерферометр) и могут работать вместе, создавая единое изображение. Уникальное расположение телескопов в одном из лучших мест на Земле с точки зрения астроклимата (степень вмешательства атмосферы в качество астрономических наблюдений) превратило Keck в одну из самых эффективных обсерваторий в истории.

 

Главные зеркала Keck I и Keck II идентичны между собой и подобны по своей структуре телескопу SALT: они состоят из 36 шестиугольных подвижных элементов. Оборудование обсерватории позволяет наблюдать небо не только в оптическом, но и в ближнем инфракрасном диапазоне.

 

Помимо основной части широчайшего спектра исследований, Keck является на данный момент одним из самых эффективных наземных инструментов в поиске экзопланет.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Keck на закате / ©SiOwl

 

7. Gran Telescopio Canarias

 

Диаметр главного зеркала: 10,4 метров

Местонахождение: Испания, Канарские острова, остров Ла Пальма, 2267 метров над уровнем моря

Тип: рефлектор, оптический

 

Строительство GTC закончилось в 2009 году, тогда же обсерватория и была официально открыта. На церемонию приехал даже король Испании Хуан Карлос I. Всего на проект было потрачено 130 миллионов евро: 90% профинансировала Испания, а остальные 10% поровну поделили Мексика и Университет Флориды.

 

Телескоп способен наблюдать за звездами в оптическом и среднем инфракрасном диапазоне, обладает инструментами CanariCam и Osiris, которые позволяют GTC проводить спектрометрические, поляриметрические и коронографические исследования астрономических объектов.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Gran Telescopio Camarias / ©Pachango

 

6. Arecibo Observatory

 

Диаметр главного зеркала: 304,8 метров

Местонахождение: Пуэрто-Рико, Аресибо,  497 метров над уровнем моря

Тип: рефлектор, радиотелескоп

 

Один из самых узнаваемых телескопов в мире, радиотелескоп в Аресибо не раз попадал в объективы кинокамер: к примеру, обсерватория фигурировала в качестве места финальной конфронтации между Джеймсом Бондом и его антагонистом в фильме «Золотой Глаз», а также в научно-фантастической экранизации романа Карла Сагана «Контакт».

 

Этот радиотелескоп попал даже в видеоигры – в частности, в одной из карт сетевого режима Battlefield 4, которая называется Rogue Transmission, военное столкновение между двумя сторонами происходит как раз вокруг конструкции, полностью скопированной с Аресибо.

 

Выглядит Аресибо действительно необычно: гигантская тарелка телескопа диаметром почти в треть километра помещена в естественную карстовую воронку, окруженную джунглями, и покрыта алюминием. Над ней подвешен подвижный облучатель антенны, поддерживаемый 18 тросами с трех высоких башен по краям тарелки-рефлектора. Гигантская конструкция позволяет Аресибо ловить электромагнитное излучение относительно большого диапазона – с длиной волны от от 3 см до 1 м.

 

Введенный в строй еще в 60-х годах, этот радиотелескоп использовался в бесчисленных исследованиях и успел помочь сделать ряд значительных открытий (вроде первого обнаруженного телескопом астероида 4769 Castalia). Однажды Аресибо даже обеспечил ученых Нобелевской премией: в 1974 году были награждены  Халс и Тейлор за первое в истории обнаружение пульсара в двойной звездной системе (PSR B1913+16).

 

В конце 1990-х годов обсерватория также стала использоваться в качестве одного из инструментов американского проекта по поиску внеземной жизни SETI.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Arecibo Observatory / ©Wikimedia Commons

 

5. Atacama Large Millimeter Array

 

Диаметр главного зеркала: 12 и 7 метров

Местонахождение: Чили, пустыня Атакама,  5058 метров над уровнем моря

Тип: радиоинтерферометр

 

На данный момент этот астрономический интерферометр из 66 радиотелескопов 12-и и 7-метрового диаметра является самым дорогим действующим наземным телескопом. США, Япония, Тайвань, Канада, Европа и, конечно, Чили потратили на него около 1,4 миллиарда долларов.

 

Поскольку предназначением ALMA является изучение миллиметровых и субмиллиметровых волн, наиболее благоприятным для такого аппарата является сухой и высокогорный климат; этим объясняется расположение всех шести с половиной десятков телескопов на пустынном чилийском плато в 5 км над уровнем моря.

 

Телескопы доставлялись постепенно: первая радиоантенна начала функционировать в 2008 году, а последняя – в марте 2013 года, когда ALMA и был официально запущен на полную запланированную мощность.

 

Главной научной целью гигантского интерферометра является изучение эволюции космоса на самых ранних стадиях развития Вселенной; в частности, рождения и дальнейшей динамики первых звезд.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Радиотелескопы системы ALMA / ©ESO/C.Malin

 

4. Giant Magellan Telescope

 

Диаметр главного зеркала: 25,4 метров

Местонахождение: Чили, обсерватория Лас-Кампанас,  2516 метров над уровнем моря

Тип: рефлектор, оптический

 

Далеко к юго-западу от ALMA в той же пустыне Атакама строится еще один крупный телескоп, проект США и Австралии – GMT. Главное зеркало будет состоять из одного центрального и шести симметрично окружающих его и чуть изогнутых сегментов, образуя единый рефлектор диаметром более чем в 25 метров. Помимо огромного рефлектора, на телескоп будет установлена новейшая адаптивная оптика, которая позволит максимально устранить искажения, создаваемые атмосферой при наблюдениях.

 

Ученые рассчитывают, что эти факторы позволят GMT получать изображения в 10 раз более четкие, чем снимки Hubble, и вероятно даже более совершенные, чем у его долгожданного наследника – космического телескопа James Webb.

 

Среди научных целей GMT значится очень широкий спектр исследований – поиск и снимки экзопланет, исследование планетарной, звездной и галактической эволюции, изучение черных дыр, проявлений темной энергии, а также наблюдение самого первого поколения галактик. Рабочий диапазон телескопа в связи с заявленными целями – оптический, ближний и средний инфракрасный.

 

Закончить все работы предполагается к 2020 году, однако заявлено, что GMT может увидеть «первый свет» уже с 4 зеркалами, как только они окажутся введены в конструкцию. В данный момент идет работа по созданию уже четвертого зеркала.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Концепт Giant Magellan Telescope / ©GMTO Corporation

 

3. Thirty Meter Telescope

 

Диаметр главного зеркала: 30 метров

Местонахождение: США, Гавайи, гора Мауна Кеа, 4050 метров над уровнем моря

Тип: рефлектор, оптический

 

По своим целям и характеристикам TMT похож на GMT и гавайские телескопы Keck. Именно на успехе Keck и основан более крупный TMT с той же технологией разделенного на множество шестиугольных элементов главного зеркала (только в этот раз его диаметр в три раза больше), а заявленные исследовательские цели проекта почти полностью совпадают с задачами GMT, вплоть до фотографирования самых ранних галактик чуть ли не на краю Вселенной.

 

СМИ называют разную стоимость проекта, она варьируется от 900 миллионов до 1,3 миллиарда долларов. Известно, что желание участвовать в TMT выразили Индия и Китай, которые согласны взять на себя часть финансовых обязательств.

 

В данный момент выбрано место для строительства, однако до сих пор ведется противодействие некоторых сил в администрации Гавайев. Гора Мауна Кеа является священным местом для коренных гавайцев, и многие среди них категорически против строительства сверхкрупного телескопа.

 

Предполагается, что все административные проблемы уже очень скоро будут решены, а полностью завершить строительство планируется примерно к 2022 году.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Концепт Thirty Meter Telescope / ©Thirty Meter Telescope

 

2. Square Kilometer Array

 

Диаметр главного зеркала: 200 или 90 метров

Местонахождение: Австралия и Южная Африка

Тип: радиоинтерферометр

 

Если этот интерферометр будет построен, то он станет в 50 раз более мощным астрономическим инструментом, чем крупнейшие радиотелескопы Земли. Дело в том, что своими антеннами SKA должен покрыть площадь примерно в 1 квадратный километр, что обеспечит ему беспрецедентную чувствительность.

 

По структуре SKA очень напоминает проект ALMA, правда, по габаритам будет значительно превосходить своего чилийского собрата. На данный момент есть две формулы: либо строить 30 радиотелескопов с антеннами в 200 метров, либо 150 с диаметром в 90 метров. Так или иначе, протяженность, на которой будут размещены телескопы, будет составлять, согласно планам ученых, 3000 км.

 

Чтобы выбрать страну, где будет строиться телескоп, был проведен своего рода конкурс. В «финал» вышли Австралия и ЮАР, и в 2012 году специальная комиссия объявила свое решение: антенны будут распределены между Африкой и Австралией в общую систему, то есть SKA будет размещен на территории обеих стран.

 

Заявленная стоимость мегапроекта – 2 миллиарда долларов. Сумма разделена между целым рядом стран: Великобританией, Германией, Китаем, Австралией, Новой Зеландией, Нидерландами, ЮАР, Италией, Канадой и даже Швецией. Предполагается, что строительство будет полностью завершено к 2020 году.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Художественное изображение 5-километрового ядра SKA / ©SPDO/Swinburne Astronomy Production

 

1. European Extremely Large Telescope

 

Диаметр главного зеркала: 39.3 метра

Местонахождение: Чили, вершина горы Серро Армазонес, 3060 метров

Тип: рефлектор, оптический

 

Авторы проекта Thirty Meter Telescope заявляют, что их астрономический инструмент будет крупнейшим оптическим телескопом в мире.

 

На пару лет – возможно. Однако к 2025 году на полную мощность выйдет телескоп, который превзойдет TMT на целый десяток метров и который, в отличии от гавайского проекта, уже находится на стадии строительства. Речь идет о бесспорном лидере среди новейшего поколения крупных телескопов, а именно о Европейском очень большом телескопе, или E-ELT.

 

Его главное почти 40-метровое зеркало будет состоять из 798 подвижных элементов диаметром в 1,45 метра. Это вместе с самой современной системой адаптивной оптики позволит сделать телескоп настолько мощным, что он, по мнению ученых, сможет не только находить планеты, подобные Земле по размерам, но и сможет с помощью спектрографа изучить состав их атмосферы, что открывает совершенно новые перспективы в изучении планет вне солнечной системы.

 

Помимо поиска экзопланет, E-ELT займется исследованием ранних стадий развития космоса, попробует измерить точное ускорение расширения Вселенной, проверит физические константы на, собственно, постоянство во времени; также этот телескоп позволит ученым глубже чем когда-либо погрузиться в процессы формирования планет и их первичный химический состав в поисках воды и органики – то есть, E-ELT поможет ответить на целый ряд фундаментальных вопросов науки, включая те, что затрагивают возникновение жизни.

 

Заявленная представителями Европейской южной обсерватории (авторами проекта) стоимость телескопа – 1 миллиард евро.

 

Самый дорогой телескоп в мире

Концепт European Extremely Large Telescope / ©ESO/L. Cal?ada

 

 

Самый дорогой телескоп в мире

Сравнение размеров E-ELT и египетских пирамид / ©Abovetopsecret

 

Источник: naked-science.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.