Вдали от суеты и огней цивилизации, в безлюдных пустынях и на вершинах гор стоят величественные титаны, чей взор всегда направлен на звездное небо. Одни стоят уже десятки лет, а другим только предстоит увидеть свои первые звезды. Сегодня мы узнаем, где находятся 10 самых больших телескопов в мире, и познакомимся с каждым из них отдельно.

10. Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Телескоп находится на вершине Серо-Пачон на высоте 2682 м над уровнем моря. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Диаметр основного зеркала составляет 8,4 м. Первый свет (термин, означающий первое использование телескопа по прямому назначению) LSST увидит в 2020 году. А полноценно работать аппарат начнет с 2022 года. Несмотря на то что телескоп находится за пределами США, его строительство финансируют американцы. Одним из них стал Бил Гейтс, который вложил 10 млн долларов. В общей сложности проект будет стоить 400 млн.

Главная задача телескопа - фотографировать ночное небо с периодичностью в несколько ночей. Для этого у аппарата имеется камера на 3,2 гигапикселя. LSST имеет большой угол обзора - 3,5 градуса. Луна и Солнце, к примеру, в том виде, в котором их можно созерцать с Земли, занимают только полградуса. Такие широкие возможности обусловлены внушительным диаметром телескопа и его уникальной конструкцией. Дело в том, что здесь вместо двух привычных зеркал используется три. Это не самый большой телескоп в мире, однако он может стать одним из самых продуктивных.

Научные цели проекта: поиск следов темной материи; картографирование Млечного пути; обнаружение взрывов новых и сверхновых; отслеживание небольших объектов Солнечной системы (астероиды и кометы), в частности тех, которые проходят в непосредственной близости с Землей.

9. Большой южноафриканский телескоп (SALT)

Данный аппарат также представляет собой оптический рефлектор. Он находится в Южно-Африканской республике, на вершине холма, в полупустынной местности близ поселения Сутерланд. Высота телескопа составляет 1798 м. Диметр основного зеркала - 11/9,8 м.

Это не самый большой телескоп в мире, но самый крупный в южном полушарии. Строительство аппарата обошлось в 36 млн долларов. Треть из них выделило правительство ЮАР. Остаток суммы был распределен между Германией, Великобританией, Польшей, Америкой и Новой Зеландией.

Первый снимок установки SALT состоялся в 2005 году, практически сразу после окончания строительных работ. Как для оптических телескопов, его конструкция довольно нестандартна. Однако она получила широкое распространение среди новейших представителей крупных телескопов. Основное зеркало состоит из 91 шестиугольного элемента, каждый из которых имеет диаметр в 1 метр. Для достижения определенных целей и улучшения видимости все зеркала могут регулироваться по углу.

SALT создан для спектрометрического и визуального анализа излучения, исходящего от астрономических объектов, находящихся вне поля видимости телескопов, расположенных в северном полушарии. Сотрудники телескопа наблюдают за квазарами, дальними и близкими галактиками, а также отслеживают эволюцию звезд.

Аналогичный телескоп есть и в Америке - Hobby-Eberly Telescope. Он располагается в пригороде Техаса и практически полностью совпадает по конструкции с установкой SALT.

8. Keck I и II

Два телескопа Keck соединены в систему, которая создает единое изображение. Располагаются они на Гавайях на горе Мауна Кеа. составляет 4145 м. По типу телескопы также относятся к оптическим рефлекторам.

Обсерватория Keck располагается в одном из наиболее благоприятных (с точки зрения астроклимата) мест на Земле. Это значит, что вмешательство атмосферы в наблюдения здесь минимально. Поэтому обсерватория Keck стала одной из наиболее эффективных в истории. И это притом, что самый большой телескоп в мире расположен не здесь.

Основные зеркала телескопов Keck полностью идентичны между собой. Они, подобно телескопу SALT, состоят из комплекса подвижных элементов. Здесь их по 36 на каждый из аппаратов. По форме зеркала представляют собой шестиугольник. Обсерватория может наблюдать за небом в оптическом и в инфракрасном диапазоне. Keck проводит широкий спектр основных исследований. Кроме того, он на сегодняшний день считается одним из наиболее эффективных наземных телескопов по поиску экзопланет.

7. Большой Канарский телескоп (GTC)

Мы продолжаем отвечать на вопрос о том, где находится самый большой телескоп в мире. На этот раз любопытство занесло нас в Испанию, на Канарские острова, а точнее на острове Ла Пальма, где находится телескоп GTC. Высота конструкции над уровнем моря составляет 2267 м. Диаметр основного зеркала - 10,4 м. Это также оптический рефлектор. Возведение телескопа завершилось в 2009 году. Открытие посетил Хуан Карлос I - король Испании. Проект обошелся в 130 млн евро. 90 % суммы выделило правительство Испании. Остальные 10 % были поровну поделены между Мексикой и университетом Флориды.

Телескоп может наблюдать за звездным небом в оптическом и в среднем инфракрасном диапазоне. Благодаря инструментам Osiris и CanariCam он может проводить поляриметрические, спектрометрические и коронографические исследования космических объектов.

6. Обсерватория "Аресибо"

В отличие от предыдущих, данная обсерватория является радиорефлектором. Диаметр основного зеркала составляет (внимание!) 304,8 метра. Находится это чудо техники в Пуэрто-Рико на высоте 497 м над уровнем моря. И это еще не самый большой телескоп в мире. Название лидера вы узнаете чуть ниже.

Гигантский телескоп не единожды попадал в объектив кинокамеры. Помните финальную схватку между Джеймсом Бондом и его противником в картине «Золотой Глаз»? Так вот она проходила именно здесь. Телескоп был запечатлен в научно-фантастическом фильме Карла Сагана «Контакт» и многих других кинолентах. Радиотелескоп фигурировал также в видеоиграх. В частности, в карте Rogue Transmission игрушки Battlefield 4. Столкновение между военными происходит вокруг конструкции, полностью имитирующей Arecibo.

Долгое время считалось, что Arecibo - самый большой телескоп в мире. Фото этого гиганта наверняка видел каждый второй житель Земли. Выглядит он довольно необычно: тарелка огромных размеров, помещенная в естественную покрытая алюминием и окруженная густыми джунглями. Над тарелкой подвешен передвижной облучатель, который держится на 18 тросах. Они, в свою очередь, крепятся на трех высоких башнях, установленных по краям тарелки. Благодаря таким габаритам «Аресибо» может ловить широкий диапазон (длина волны - от 3 см до 1 м) электромагнитного излучения.

Радиотелескоп был введен в эксплуатацию еще в 60-х годах. Он фигурировал в огромном количестве исследований, одно из которых удостоилось Нобелевской премии. В конце 90-х обсерватория стала одним из ключевых инструментов проекта поиска инопланетной жизни.

5. Большой массив в пустыне Атакама (ALMA)

Пришло время рассмотреть самый дорогой из действующих наземных телескопов. Он представляет собой радиоинтерферометр, который находится в на высоте в 5058 м над уровнем моря. Интерферометр состоит из 66 радиотелескопов, которые имеют диаметр в 12 или 7 метров. Проект обошелся в 1,4 млрд долларов. Его финансировали Америка, Япония, Канада, Тайвань, Европа и Чили.

ALMA предназначен для исследования миллиметровых и субмиллиметровых волн. Для аппарата такого рода наиболее благоприятным является высокогорный сухой климат. Телескопы доставлялись на место постепенно. Первая радиоантенна была запущена в 2008, а последняя - в 2013 году. Главная научная цель интерферометра - исследование эволюции космоса, в частности рождения и развития звезд.

4. Гигантский Магеланов телескоп (GMT)

Ближе к юго-западу, в той же пустыне, что и ALMA, на высоте 2516 м над уровнем моря строится телескоп GMT диаметром 25,4 м. По типу он относится к оптическим рефлекторам. Это совместный проект Америки и Австралии.

Основное зеркало будет включать в себя один центральный и шесть окружающих его изогнутых сегментов. Кроме рефлектора, телескоп оснащается адаптивной оптикой нового класса, позволяющей добиться минимального уровня искажений атмосферы. Как результат, снимки будут в 10 раз точнее, чем с космического телескопа «Хаббл».

Научные цели GMT: поиск экзопланет; исследование звездной, галактической и планетарной эволюции; изучение черных дыр и многое другое. Работы по возведению телескопа должны завершиться к 2020 году.

Thirty Meter Telescope (TMT). Данный проект по своим параметрам и целям схож с телескопами GMT и Keck. Он будет находиться на гавайской горе Мауна-Кеа, на высоте 4050 м над уровнем моря. Диаметр основного зеркала телескопа составляет 30 метров. В оптическом рефлекторе TMT применено зеркало, разделенное на множество шестиугольных частей. Только по сравнению с Keck габариты аппарата в три раза больше. Строительство телескопа до сих пор не началось из-за проблем с местной администрацией. Дело в том, что гора Мауна-Кеа является священной для коренных гавайцев. Стоимость проекта составляет 1,3 млрд долларов. В инвестировании примут участие главным образом Индия и Китай.

3. 50-метровый сферический телескоп (FAST)

Вот он, самый большой телескоп в мире. 25 сентября 2016 года в Китае была запущена обсерватория (FAST), созданная для исследования космоса и поиска в нем признаков разумной жизни. Диметр устройства составляет целых 500 метров, поэтому оно получило статус «Самый большой в мире телескоп». Китай начал строительство обсерватории в 2011 году. Проект обошелся стране в 180 млн долларов. Местные власти даже пообещали, что переселят порядка 10 тысяч человек, которые проживают в 5-километровой зоне около телескопа, для создания идеальных условий для мониторинга.

Таким образом, «Аресибо» больше не самый большой в мире телескоп. Китай забрал этот титул у Пуэрто-Рико.

2. Square Kilometer Array (SKA)

Если проект данного радиоинтерферометра благополучно завершится, то обсерватория SKA будет в 50 раз превосходить по мощности крупнейшие из существующих радиотелескопов. Своими антеннами она покроет площадь порядка 1 квадратного километра. По структуре проект напоминает телескоп ALMA, однако по габаритам он значительно превосходит чилийскую установку. На сегодняшний день есть два варианта развития событий: строительство 30 телескопов с антеннами в 200 м или возведение 150-ти 90-метровых телескопов. В любом случае по задумке ученых обсерватория будет иметь протяжность в 3000 км.

SKA будет размещаться сразу на территории двух государств - ЮАР и Австралии. Стоимость проекта составляет порядка 2 млрд долларов. Сумма поделена между 10 странами. К 2020 году планируется завершение проекта.

1. Чрезвычайно большой Европейский телескоп (E-ELT)

В 2025 году на полную мощность выйдет оптический телескоп, который превысит размеры TMT на целых 10 метров и разместится в Чили на вершине горы Серро Армазонес, на высоте в 3060 м. Это будет самый большой оптический телескоп в мире.

Его основное практически 40-метровое зеркало будет включать в себя почти 800 подвижных частей, диаметром в полтора метра каждая. Благодаря таким габаритам и современной адаптивной оптике, E-ELT сможет находить планеты, подобные Земле, и изучать состав их атмосферы.

Самый большой зеркальный телескоп в мире займется также изучением процесса формирования планет и другими фундаментальными вопросами. Цена проекта составляет порядка 1 млрд евро.

Самый большой космический телескоп в мире

Космические телескопы не нуждаются в таких габаритах, как земные, так как за счет отсутствия влияния атмосферы они могут показывать великолепные результаты. Поэтому в данном случае правильнее сказать "самый мощный", а не "самый большой" телескоп в мире. "Хаббл" - космический телескоп, прославившийся на весь мир. Его диаметр составляет без малого два с половиной метра. При этом разрешающая способность аппарата в десяток раз больше, чем если бы он находился на Земле.

На смену "Хабблу" в 2018 году придет более мощный Его диаметр составит 6,5 м, а зеркало будет состоять из нескольких частей. Размещаться, по задумке создателей, "Джеймс Вебб" будет в L2, в постоянной тени Земли.

Заключение

Сегодня мы познакомились с десятком наиболее масштабных телескопов в мире. Теперь вы знаете, какими гигантскими и высокотехнологичными могут быть конструкции, обеспечивающие изучение космоса, а также сколько денег тратится на возведение этих телескопов.

В настоящее время на самых различных орбитах вокруг Земли, Солнца и в точках Лагранжа работает множество космических телескопов, покрывающих весь диапазон электромагнитных волн от радио- до гамма-излучения, в их числе уникальный и крупнейший в истории российский Радиоастрон.
Космические телескопы могут работать круглые сутки, для них исключены искажения атмосферы и погодные условия, большая часть открытий в глубоком космосе приходится на эти обсерватории.

Лучшим из аппаратов, работающих в радиодиапазоне в режиме интерферометра со сверхдлинной базой совместно с глобальной наземной сетью радиотелескопов, является российский Радиоастрон, он позволяет получить самое высокое угловое разрешение за всю историю астрономии – 21 микросекунда дуги. Это более чем в тысячу раз лучше разрешения космического телескопа «Хаббл», оптический телескоп с таким угловым разрешением мог бы разглядеть спичечный коробок на поверхности Луны.
Космический радиотелескоп с приёмной параболической антенной диаметром 10 метров выведен 18 июля 2011 года ракетой-носителем «Зенит-3SLБФ» на высокоапогейную орбиту спутника Земли высотой до 340 тыс. км в составе космического аппарата «Спектр-Р». Он является крупнейшим в мире космическим телескопом, что было отмечено в книге рекордов Гиннеса.

Основные изучаемые типы объектов - это квазары, нейтронные звёзды и черные дыры. В новой программе до конца 2018 года - исследования внутренних областей ядер активных галактик и их магнитных полей, слежение за наиболее яркими квазарами, изучение облаков водяного пара во Вселенной, пульсаров и межзвездной среды, гравитационный эксперимент.
Недавно получены научные данные об открытии экстремальной яркости ядра квазара 3С273 в созвездии Девы, он имеет температуру от 10 до 40 триллионов градусов. В изображении квазара удалось разглядеть неоднородности – яркие пятнышки, которые появились "на просвет" при прохождении излучения сквозь межзвездную среду Млечного пути.
Астрофизики впервые смогли изучить структуры, связанные с процессами в сверхмассивной черной дыре в центре нашей Галактики.

В диапазоне микроволнового излучения наилучшие результаты были получены обсерваторией Европейского космического агентства "Планк", функционировавшей до 23 октября 2013 года. Главное зеркало размером 1,9?1,5 м наклонено по отношению ко входящему пучку, апертура телескопа - 1,5 м. "Планк" производил наблюдения из точки Лагранжа L2 системы Солнце-Земля на удалении 1 500 000 км.

Основной задачей являлись исследования распределения интенсивности и поляризации реликтового излучения с высоким разрешением.
По данным «Планка», мир состоит на 4,9 % из обычного (барионного) вещества, на 26,8 % из тёмной материи и на 68,3 % из тёмной энергии.
Уточнена постоянная Хаббла, новое значение H0 = 68 км/c/Мпк, то есть с момента большого взрыва прошло 13,80 млрд лет.
Из анализа полученных данных удалось более уверенно установить количество типов нейтрино - три типа (электронное, мюонное и тау-нейтрино).
«Планк» подтвердил наличие небольшого отличия спектра первоначальных возмущений материи от однородного, что является важным результатом для инфляционной теории, которая является на сегодняшний день основополагающей теорией первых мгновений жизни Вселенной.

В инфракрасном диапазоне крупнейшим был телескоп "Гершель" Европейского космического агентства, с зеркалом диаметром 3,5 метра, запущенный с помощью ракеты-носителя «Ариан-5» одновременно с обсерваторией "Планк" к точке Лагранжа L2. Он функционировал до 17 июня 2013 года, пока не исчерпались 2300 кг жидкого гелия для охлаждения инфракрасной ПЗС-матрицы.

Исследовались формирование и развитие галактик в ранней Вселенной; химический состав атмосфер и поверхности тел Солнечной системы, включая планеты, кометы и спутники планет. Главным объектом исследований было образование звёзд и их взаимодействие с межзвёздной средой. Получено множество красивейших снимков галактических газовых туманностей.
В молекулярном облаке W3, расположенном на расстоянии в 6200 световых лет от Земли, можно рассмотреть желтые точки, которые являются протозвездами небольшой массы. Более массивные "зародыши" светил окрашены на снимке синим светом, соответствующим их более высокой температуре.

Среди оптических телескопов наиболее крупным, самым знаменитым и заслуженным, является космический телескоп НАСА и Европейского космического агентства «Хаббл» с главным зеркалом диаметром 2.4 метра, запущенный шаттлом «Дискавери» 24 апреля 1990 года на орбиту вокруг Земли высотой 569 км. После пяти техобслуживаний, произведенных в ходе экспедиций космических челноков, продолжает работу и в настоящее время.

Телескопом имени Эдвина Хаббла получены тысячи снимков планет Солнечной системы

Исследованы планетные системы у некоторых близких звёзд

Получены красивейшие и необычные снимки газовых туманностей

Показали свою необычайную красоту далекие галактики.

Уже упоминавшийся близкий квазар 3С273 с вырывающимся из центра джетом:

На этом изображении с общим временем экспозиции в 2 миллиона секунд, насчитывается около 5500 галактик, самая далекая из которых удалена от нас на 13,2 млрд световых лет, самая молодая галактика, запечатлённая на снимке, образовалась всего через 600 млн. лет после Большого взрыва.

В ультрафиолетовом диапазоне волн крупнейшим был и остается также «Хаббл», а крупнейшим специализированным ультрафиолетовым телескопом была советская обсерватория «Астрон» с диаметром главного зеркала 0.8 м, запущенная 23 марта 1983 года ракетой-носителем «Протон» на вытянутую орбиту - от 19015 км до 185071 км вокруг Земли и проработавшая до 1989 года.

По количеству результатов "Астрон" считается одним из самых успешных космических проектов. Были получены спектры свыше сотни звёзд различных типов, около тридцати галактик, десятков туманностей и фоновых областей нашей Галактики, а также нескольких комет. Проводилось изучение нестационарных явлений (выбросы и поглощение материи, взрывы) в звёздах, явлений ключевых для понимания процесса образования газопылевых туманностей. Наблюдались кома кометы Галлея с 1985 по 1986 год и вспышка сверхновой 1987А в Большом Магеллановом облаке.
Снимки Петли Лебедя, полученные телескопом Хаббла в ультрафиолете:

Среди рентгеновских обсерваторий выделяется космический телескоп «Чандра», взлётная масса AXAF/Чандра составляла 22 753 кг, что является абсолютным рекордом массы, когда-либо выведенной в космос космическими челноками шаттлами, запущенный 23 июля 1999 года с помощью шаттла "Колумбия" на вытянутую орбиту - от 14304 км до 134528 км вокруг Земли, он действует и в настоящее время.

При наблюдениях обсерваторией «Чандра» в Крабовидной туманности удалось различить ударные волны вокруг центрального пульсара, бывшие до сего момента незаметными другим телескопам; удалось различить рентгеновское излучение сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути; был обнаружен новый тип чёрных дыр в галактике M82, ставший недостающим звеном между чёрными дырами звёздных масс и сверхмассивными чёрными дырами.
Доказательства существования тёмной материи были открыты в 2006 году при наблюдении столкновений сверхскоплений Галактик.

В гамма-диапазоне продолжает работу международный космический гамма-телескоп Ферми массой 4303 кг, запущенный 11 июня 2008 года ракетой-носителем "Дельта-2" на орбиту высотой 550 км.

Первым значительным открытием обсерватории была регистрация гамма-пульсара, расположенного в остатке сверхновой CTA 1.
Начиная с 2010 года, телескоп зарегистрировал несколько мощных гамма-вспышек, источником которых являются новые звезды. Такие гамма-вспышки возникают в тесно связанных двойных системах, когда вещество аккрецируется с одной звезды на другую.
Одним из самых удивительных открытий, сделанных космическим телескопом, стало обнаружение гигантских образований размером до 50 тысяч световых лет, расположенных над и под центром нашей Галактики, которые возникли благодаря активности сверхмассивной чёрной дыры центра Галактики.

В октябре 2018 года с помощью ракеты «Ариан-5» планируется к запуску космический телескоп имени Джеймса Уэбба с диаметром главного зеркала 6.5 метра. Он будет работать в точке Лагранжа в оптическом и инфракрасном диапазонах, значительно превосходя по возможностям космический телескоп имени Хаббла.

НПО имени С. А. Лавочкина работает над космической обсерваторией «Миллиметрон» («Спектр-М») миллиметрового и инфракрасного диапазонов длин волн с криогенным телескопом диаметром 10 м. Телескоп по своим характеристикам на порядки превысит показатели аналогичных западных предшественников.


Один из самых амбициозных проектов Роскосмоса, запуск которого намечался после 2019-го года, находится на стадии макетов, проектных чертежей и расчетов.

В июле 1923 г. в издательстве Ольденбурга в Мюнхене вышла книга «Ракета в космическое пространство». Ее автором был Герман Оберт (Hermann Julius Oberth), ставший известным десятки лет спустя и даже произведенный в «отцы-основатели» ракетной техники. Основные положения его работы можно кратко сформулировать так:

1. При современном состоянии науки и техники возможно создание аппарата, способного выйти за пределы земной атмосферы.
2. В дальнейшем подобные аппараты смогут развивать такую скорость, что преодолеют земное притяжение и уйдут в межпланетное пространство.
3. Имеется возможность создать такие устройства, которые смогут выполнить подобные задачи, имея на своем борту человека, причем без серьезного ущерба его здоровью.
4. При определенных условиях создание таких устройств может стать вполне целесообразным. Такие условия могут возникнуть в ближайшие десятилетия.

В заключительных, констатирующих фразах последней части книги идет обсуждение далеких перспектив - возможности увидеть обратную сторону Луны, запуска искусственных спутников Земли, широкого применения их для различных целей, создания орбитальных станций, осуществления с их помощью определенных видов деятельности, в том числе научных исследований и астрономических наблюдений. Это позволяет считать июль 1923 года «точкой отсчета» космической астрономии.

В ознаменование 90-летия этого события редакция нашего журнала подготовила публикацию цикла статей о реализуемых в настоящее время (или недавно завершенных) проектах исследования Вселенной, базирующихся на астрономических инструментах за пределами земной атмосферы. Полная летопись этой интереснейшей и активно развивающейся отрасли астрономии заслуживает отдельной книги, которая, несомненно, уже в скором времени будет написана.

Космические телескопы видимого диапазона

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА: > Длина - 13,3 м, диаметр - 4,3 м, масса - 11 тонн (с установленными приборами - около 12,5 т); две солнечных батареи имеют размеры 2,6x7,1 м. > Телескоп представляет собой рефлектор системы Ричи-Кретьена с диаметром главного зеркала 2,4 м, позволяющий получать изображение с оптическим разрешением порядка 0,1 угловой секунды. ПАРАМЕТРЫ ОРБИТЫ: > Наклонение: 28,47° > Апогей: 566 км > Перигей: 561 км > Период обращения: 96,2 минуты Телескоп имеет модульную структуру и содержит пять отсеков для научных приборов. В процессе эксплуатации проведено четыре сеанса обслуживания, замены и модернизации старого оборудования. ПРИБОРЫ, РАБОТАВШИЕ ИЛИ РАБОТАЮЩИЕ НА ОБСЕРВАТОРИИ HUBBLE: > Широкоугольная и планетарная камера {Wide Field and Planetary Camera). Оснащена набором из 48 светофильтров для выделения участков спектра, представляющих особый интерес для астрофизических наблюдений. В составе камер - 8 ПЗС-матриц (2 секции по 4 матрицы каждая). Широкоугольная камера имеет больший угол обзора, планетарная камера обладает большим эквивалентным фокусным расстоянием, позволяя получать большие увеличения. Именно этой камерой сделаны все потрясающие «пейзажные» снимки. > Спектрограф высокого разрешения Годдарда (Goddard High Resolution Spectrograph - GHRS) предназначен для работы в ультрафиолетовом диапазоне. Его спектральное разрешение варьируется от 2000 до 100 тыс. > Камера съемки тусклых объектов (Faint Object Camera - FOC) ведет фотографирование в ультрафиолетовом диапазоне с угловым разрешением до 0,05 секунды. > Спектрограф тусклых объектов предназначен для исследования слабосветящихся объектов в ультрафиолетовом диапазоне. > Высокоскоростной фотометр (High Speed Photometer - HSP) осуществляет наблюдения за переменными звездами и другими объектами с изменяющейся яркостью. Делает до 10 тыс. измерений в секунду с погрешностью около 2%. > Датчики точного наведения (Fine Guidance Sensors -FGS) могут использоваться в научных целях, обеспечивая астрометрию с миллисекундной точностью, что позволяет определять параллакс и собственное движение объектов с погрешностью до 0,2 угловой миллисекунды и наблюдать орбиты двойных звезд с угловым диаметром до 12 миллисекунд. > Широкоугольная камера 3 (Wide Field Camera 3 - WFC 3) - камера для наблюдений в широком спектральном диапазоне (видимом, ближнем инфракрасном, ближнем и среднем ультрафиолетовом участках электромагнитного спектра). > Корректирующая оптическая система (COSTAR) была установлена в ходе первой сервисной миссии для компенсации неточности изготовления главного зеркала

КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Hubble Space Telescope

В ходе одного из «проколов» Hubble сосредоточил свое внимание на площадке размером в одну тридцатимиллионную часть небесной сферы и обнаружил на ней более 3000 тусклых - на пределе видимости - галактик. Детальный снимок другой подобной области неба продемонстрировал такую же картину, из чего был сделан вывод об изотропности Вселенной - ее однородности во всех направлениях на больших масштабах. Поскольку такие наблюдения требуют весьма длительных экспозиций (во время одного из сеансов «выдержка» достигла 11,3 суток), они были единичными. Астрономам удалось увидеть протогалактики - первые сгустки материи, сформировавшиеся менее чем через миллиард лет после Большого взрыва и позже объединившиеся в звездные системы современного вида.
Особого внимания заслуживает уникальный эксперимент «Глубокий обзор Большими обсерваториями» (Great Observatories Origins Deep Survey - GOODS), осуществленный скоординированными усилиями космических телескопов Hubble, Spitzer, Chandra, орбитального рентгеновского телескопа XMM-Newton и ряда крупнейших наземных инструментов. Объектом наблюдений стали две площадки из программы Hubble Deep Field. На красном смещении Z=6 достигнута пространственная разрешающая способность порядка килопарсека, для 60 тыс. галактик поля определены фотометрические красные смещения. Участники этого проекта утверждают, что они заглянули на 13 млрд. лет назад, в эпоху реионизации, когда излучение первых звезд вызвало распад части атомов межзвездного водорода на электроны и протоны.
Рекордным пока что является «погружение» в глубины Вселенной, анонсированное в сентябре 2012 г. (Hubble extreme Deep Field). На протяжении 10 лет участок неба в созвездии Печи экспонировался с суммарной выдержкой 2 млн. секунд. Астрономы утверждают, что в данном случае они увидели Вселенную в совершенно «детском» возрасте - не более полумиллиарда лет. Самые тусклые галактики на снимке (всего их там насчитывается порядка 5500) имеют яркость в 10 млрд. раз ниже предела чувствительности человеческого зрения.

АКЦ ФИАН Астрокосмический центр Физического института Академии Наук, Россия ESA Европейское Космическое агентство NASA Национальная аэрокосмическая администрация, США CNES Национальный центр космических исследований, Франция CSA Канадское космическое агентство ASI Итальянское космическое агентство JAXA Японское агентство аэрокосмических исследований SSC Шведская космическая корпорация

КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Под названиями телескопов приведены параметры орбиты, оператор и дата запуска

В момент подготовки «полетного задания» обсерватории некоторые проблемы не просто не были приоритетными - астрономы только догадывались о том, что они возникнут. К таким задачам, прежде всего, следует отнести поиск планет иных звезд (экзопланет). Благодаря высокой чувствительности своих детекторов и отсутствию влияния земной атмосферы Hubble способен зарегистрировать ничтожное изменение блеска наблюдаемой звезды, вызванное прохождением перед ее диском спутника планетных размеров. В технике наблюдений такой способ поиска экзопланет называется «методом транзитов». Он применим только для объектов, плоскость орбиты которых слабо наклонена к направлению на Землю, зато позволяет сразу определить много их характеристик - в частности, размер, массу, а иногда и состав атмосферы (путем спектрального анализа излучения звезды во время «затмения»). Прорывным открытием следует признать первое обнаружение органической молекулы - метана СН4 -в газовой оболочке планеты-гиганта HD 189733b с использованием одного из важнейших приборов телескопа Hubble - спектрометра NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), установленного на борту обсерватории через семь лет после запуска в ходе второй ремонтной миссии.

Кроме планетоподобных тел, космический телескоп подтвердил существование многочисленных протопланетных дисков в областях звездообразования (туманность «Орел», Большая Туманность Ориона) и возле некоторых звезд. Эти открытия инициировали появление весьма перспективного научного направления - поисков и исследования экзокомет, поясов экзоастероидов. Теперь уже очевидно, что процесс формирования планет в нашей Галактике происходит постоянно. Немало доказательств Hubble собрал для общепринятого с недавнего времени вывода о том, что экзопланеты должны быть во Вселенной вполне заурядным и распространенным явлением.

Космический телескоп Hubble предоставил нам возможность полюбоваться потрясающим изображением яркого кольца звездообразования, окружающего сердце спиральной галактики с перемычкой, обозначенной индексом NGC 1097. Эта галактика удалена от нас примерно на 45 млн. световых лет и видна в южном созвездии Печи. Она относится к классу сейфертовских галактик, этот факт, что ее главная плоскость почти перпендикулярна к направлению на Землю, делает ее особенно «лакомым» объектом для астрономов. Скрытая в самом центре галактики сверхмассивная черная дыра (ЧД) с массой окло 100 млн. солнечных масс постепенно поглощает вещество из окружающего пространства. Это вещество, падая на ЧД, «закручивается» в аккреционный диск, разогревается и начинает излучать в широком диапазоне электромагнитных волн. Контуры диска четко очерчены сравнительно недавно «родившимися» звездами, материалом для которых является падающее на ЧД вещество центрального бара (перемычки) галактики. Эти области звездообразования ярко светятся благодаря излучению облаков ионизованного водорода. Диаметр кольца составляет около 5 тыс. световых лет, а спиральные рукава NGC 1097 простираются на десятки тысяч световых лет за ее пределы. Однако в поведении этой галактики наблюдаются отдельные моменты, которые резко выделяют ее из сообщества подобных объектов. У нее имеется два небольших компаньона - эллиптическая галактика NGC 1097А, находящаяся на расстоянии 42 тыс. световых лет от центра «основной» звездной системы, и карликовая галактика NGC 1097В. Их наличие, безусловно, влияет на эволюцию необычного космического «трио». Существуют серьезные основания утверждать, что в недалеком (по космическим масштабам) прошлом взаимодействие между его членами было более тесным и активным. NGC 1097 является также уникальным регионом для «охотников за сверхновыми»: в ней уже отмечено три случая вспышек звезд большой массы в период между 1992 и 2003 гг. В этом отношении она заслуживает особого внимания и проведения регулярного мониторинга.

КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Телескоп Hubble наконец-то сфотографировал поверхность Плутона с таким разрешением, что стало возможным говорить о составлении его карты. На снимках, сделанных космической обсерваторией, эксперты различают полярные шапки, яркие перемещающиеся пятна и загадочные линии. Впечатляющим было также открытие у Плутона, в дополнение к уже известному спутнику Харону, еще четырех небольших лун - Никты, Гидры, PIV, PV.

При наблюдениях астероида Веста (4 Vesta) планетологов поразила высокая разрешающая способность и четкая детализация поверхности (конечно, не стоит сравнивать снимки, сделанные полтора десятка лет назад с расстояния более 110 млн. км, с теми, которые получил космический аппарат Dawn в 2011-12 гг., находясь на орбите вокруг Весты). После того, как Hubble в 2006 г. провел исследования объекта 2003 UB313, вначале считавшегося 10-й планетой Солнечной системы, а позже получившего имя Эрида (136199 Eris), это небесное тело было признано слишком маленьким, чтобы «носить звание» планеты. Не подлежит сомнению и важность открытия полярных (авроральных) сияний на планетах-гигантах Юпитере и Сатурне, а также на юпитерианских лунах Ио и Ганимеде.

Важным объектом исследований телескопа Hubble стали планетарные туманности - посмертный этап эволюции звезд типа нашего Солнца. По мере истощения запасов термоядерного горючего они начинают периодически выбрасывать свое вещество в окружающее пространство, переходя в состояние белого карлика - сверхплотного объекта, выделяющего энергию за счет медленного гравитационного сжатия. Сброшенные оболочки, освещаемые излучением звездного остатка, формируют сложные структуры, в которых просматривается динамика процесса испускания вещества. Ярким примером таких структур могут служить газовые волокна туманности NGC 5189, расположенной в южном созвездии Мухи на расстоянии 1800 световых лет (она имеет неофициальное название «Спираль»). Можно предположить, что туманность была сформирована в процессе взаимодействия двух независимых расширяющихся структур, наклоненных друг к другу. Подобную двойную биполярную структурированность обычно объясняют наличием у «сгоревшей» звезды массивного спутника, который своим притяжением влияет на направление «рек» истекающего газа. Хотя это объяснение весьма правдоподобно, визуально обнаружить такой компаньон в данном случае не удалось. Яркие золотистые кольца состоят из большого количества радиальных нитей и кометоподобных узлов. Обычно они формируются комбинированным воздействием ионизирующего излучения и звездного ветра. Фотография была сделана 6 июля 2012 г. Камерой широкого поля (Wide Field Camera 3) через узкополосные фильтры, центрированные на основные линии эмиссии ионизированных атомов серы, водорода и кислорода. Для определения цвета звезды в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне использовались широкополосные фильтры.

КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Что такое «Хаббл»?

Американский ученый Эдвин Пауэлл Хаббл стал широко известным благодаря открытию эффекта расширения Вселенной. Его до сих пор часто упоминают в своих статьях великие ученые. Хаббл — человек, в честь которого был назван радиотелескоп, и благодаря которому произошла полная замена всех ассоциаций и стереотипов.

Телескоп «Хаббл» — один из самых известных среди объектов, которые непосредственно связаны с космосом. Его можно с уверенностью считать настоящей автоматической орбитальной обсерваторией. Этот космический гигант требовал немалого финансового вложения (ведь затраты на неземной телескоп превышали стоимость наземного в сотни раз), а также ресурсов и времени. Исходя из этого два крупнейших агентства мира, такие как НАСА и Европейское космическое агентство (ЕКА), решили соединить свои возможности и сделать совместный проект.

В каком году он был запущен, уже давно не является секретной информацией. Запуск на земную орбиту состоялся 24 апреля 1990 года на борту шаттла "Дискавери«STS-31. Возвращаясь к истории, стоит упомянуть то, что год запуска изначально планировался другой. Предполагаемой датой должен был стать октябрь 1986 года, но в январе того же года, произошла катастрофа «Челленджера» и все были вынуждены отложить запланированный запуск.С каждым месяцем простоя стоимость программы увеличивалась на 6 миллионов долларов. Ведь не так просто сохранить в идеальном состоянии объект, который нужно будет отправить в космос. «Хаббл» был помещен в особое помещение, в котором была искусственно создана очищенная атмосфера, а также частично функционировали бортовые системы. За время хранения, также некоторые приборы были заменены на более современные.

Когда запустили"Хаббл" все ожидали неимоверного триумфа, но не сразу все было так, как хотелось. Ученые столкнулись с проблемами уже с первых снимков. Было понятно, что на зеркале телескопа имеется дефект, и качество снимков отличалось от ожидаемого. Также было не совсем понятно, сколько лет пройдет с момента обнаружения проблемы до ее решения. Ведь было очевидным, что заменить главное зеркало телескопа непосредственно на орбите невозможно, а вернуть его на Землю чрезвычайно дорого, поэтому было принято решение о том, что нужно установить на него дополнительную аппаратуру и за счет нее скомпенсировать дефект зеркала.Так, уже в декабре 1993 года был отправлен шаттл «Индевор» с нужными конструкциями. Космонавты пять раз выходили в открытый космос и успешно смогли установить нужные детали на телескоп «Хаббл».

Что новое увидел в космосе телескоп? И какие открытия смогло сделать человечество на основе снимков? Это одни из самых распространенных вопросов, задаваемых когда-либо учеными. Конечно, самые большие звезды, снятые телескопом не остались без внимания. А именно, благодаря уникальности телескопа, астрономы выявили одновременно девять огромных звезд (в звездном скоплении R136), масса которых больше чем в 100 раз превосходит массу Солнца. Были обнаружены и звезды, масса которых превышает массу Солнца в 50 раз.

Также не осталось без внимания фото, где запечатлены двести безумно горячих звезд, которые в совокупности дают нам туманность NGC 604. Именно «Хаббл» смог заснять флуоресценцию туманности, которая была вызвана ионизированным водородом.

Говоря о теории большого взрыва, которая сегодня является одной из самых широко обсуждаемых и самой достоверной в истории происхождения Вселенной, стоит вспомнить о реликтовом излучении. Реликтовое излучение является одним из ее основоположных доказательств. А вот еще одним стало космологическое красное смещение.В совокупности получилось проявление эффекта Доплера. По нему тело видит предметы, которые к нему приближаются в синем цвете, а если они отдаляются, то становятся более красными. Так, наблюдая за космическими объектами с телескопа «Хаббл», смещение было красным и на этом основании было сделано заключение о расширении Вселенной.

Рассматривая снимки с телескопа, одним из первых вы увидите Дальнее поле. На фото вы уже не разглядите звезды по отдельности — это будут целые галактики.И сразу же возникает вопрос: на какое расстояние видит телескоп и какой его крайний рубеж? Для того, чтобы ответить, как телескоп видит так далеко, нужно подробно рассмотреть конструкцию «Хаббла».

Технические характеристики телескопа

1. Габаритные размеры всего спутника: 13,3 м — длина, масса около 11 тонн, но с учетом всех установленных приборов, его масса достигает 12,5 тонн и диаметр — 4,3 м.
2. Форма точности ориентации может достигать 0,007 угловых секунд.
3. Две двусторонние солнечные батареи мощностью 5 кВт, но есть еще 6 батарей, у которых емкость 60 ампер/часов.
4. Все двигатели работают на гидразине.
5. Антенна, которая способна принимать все данные со скоростью 1 кБ/с, а отдавать — 256/512 кБ/с.
6. Основное зеркало, диаметр которого — 2,4 м, а также вспомогательное — 0,3 м.Материал главного зеркала — плавленое кварцевое стекло, которое не поддается тепловым деформациям.
7. Какое увеличение, такое и фокусное расстояние, а именно 56,6 м.
8. Кратность обращения —раз в полтора часа.
9. Радиус сферы «Хаббла» —отношение скорости света к постоянной Хаббла.
10. Характеристики излучения — 1050-8000 ангстрем.
11. А вот на какой высоте над поверхностью Земли находится спутник, известно давно. Это 560 км.

Как устроен принцип работы телескопа «Хаббл»?

Принцип работы телескопа является рефлектором системы Ричи-Кретьена. Строение системы — это главное зеркало, которое вогнуто гиперболически, а вот его вспомогательное зеркало — выпукло гиперболически. Устройство, установленное в самом центре гиперболического зеркала называется окуляр. Поле зрения — около 4°.

Так кто же все-таки принимал участие в создании этого потрясающего телескопа, который несмотря на свой почтенный возраст, продолжает радовать нас своими открытиями?

История создания уходит в далекие семидесятые года 20 века. Над самыми важными частями телескопа, а именно главным зеркалом работало несколько компаний. Ведь требования выдвигались достаточно жесткие, а результат планировался идеальным. Так, компания PerkinElmer хотела использовать свои станки с новыми технологиями для достижения нужной формы. А вот компания Kodak подписала контракт, в котором предполагалось использование более традиционных методов, но уже для запасных деталей. Работы по изготовлению начались еще в 1979 году, а полировка нужных деталей продолжалась до середины 1981 года. Даты были очень сдвинуты, и возник вопрос компетентности компании PerkinElmer, по итогам было перенесено запуск телескопана октябрь 1984 года. Вскоре некомпетентность проявлялась все больше, и еще несколько раз переносилась дата запуска.История подтверждает, что одной из предполагаемых дат был сентябрь 1986 года, в то время как общий бюджет всего проекта вырос до 1,175 млрд. долл.

И напоследок, информация о самых интересных и значимых наблюдениях телескопа «Хаббл»:

1. Были обнаружены планеты, которые находятся вне Солнечной системы.
2. Найдено огромное количество протопланетных дисков, которые располагаются вокруг звезд Туманности Ориона.
3. Произошло открытие в изучении поверхности Плутона и Эриды. Были получены первые карты.
4. Немаловажным является частичное подтверждение теории об очень массивных черных дырах, которые располагаются в центрах галактик.
5. Было показано, что достаточно схожи по форме Млечный Путь и Туманность Андромеды имеют значительные отличия в их истории возникновения.
6. Был однозначно установлен точный возраст нашей Вселенной. Он составляет 13,7 млрд. лет.
7. Гипотезы относительно изотропности — также верны.
8. В 1998 году были объединены исследования и наблюдения наземных телескопов и «Хаббла», и установлено, что в темной энергии ¾ содержания от полной плотности всей энергии Вселенной.

Изучение космических пространств продолжается...

Человека всегда волновали тайны мироздания. Когда появилась наша вселенная? Как давно? Существуют ли другие планеты, похожие на Землю? Вопросов огромное количество, и астрономы с помощью своих приборов всегда пытались увидеть в космосе больше, дальше и отчётливей.

Осуществлять наблюдение с поверхности нашей планеты в целом достаточно удобно. Надо просто выбрать место с атмосферой, не загрязнённой различными выбросами. Линзу телескопа можно сделать настолько большой, насколько позволяют имеющиеся технологии. Осталось только автоматизировать процесс наблюдения и записи результатов. И, казалось бы, всё, готовься узнать все тайны мира. Однако перед исследователями возникает большая проблема, связанная с поглощением земной атмосферой приходящего из космоса инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Между тем, в этом невидимом человеческим глазом волновом диапазоне содержится огромный объём информации, помогающей понять сущность происходящих процессов.

Лайман Спитцер

Идею создания средства наблюдения, картинка которого не подвержена искажению земной атмосферой, впервые выдвинул Герман Оберт в 1923 году. В то время такие перспективы казались очень далёким будущим. Однако уже в 1946 году в работе астрофизика Лаймана Спитцера были сформулированы основные принципы функционирования внеземной обсерватории. В качестве основного рабочего элемента предлагалось использовать не систему линз, как в обычных земных телескопах, а огромное зеркало, которое будет собирать на своей поверхности потоки исходящего излучения. При этом на точность наблюдения будет влиять только ровность зеркальной поверхности без каких-либо привнесённых искажений, вызванных турбулентными потоками земной атмосферы. Ну и конечно такой телескоп мог бы работать во всех интересующих диапазонах.

Период от формулирования идеи до её воплощения составил более 40 лет. Ведь сначала необходимо было детально отработать процедуру вывода телескопа на околоземную орбиту, да и инструменты, позволяющие с огромной точностью отполировать поверхность зеркала, появились только в 60-х годах прошлого века.

Первопроходцем в сфере создания больших космических телескопов по праву считается американская корпорация НАСА. Начиная с 1962 года она вплотную занималась созданием универсальных средств наблюдения. Первые орбитальные астрономические обсерватории (ОАО) были достаточно громоздкими и не имели устойчивых каналов связи с центром управления для передачи накопленной информации. Но даже эта несовершенная техника позволила сделать ряд научных открытий. Например, впервые была сфотографирована и изучена ультрафиолетовая спектрограмма Солнца.

Телескоп Хаббл

Следующим шагом должна была стать разработка телескопа с большим зеркалом, которое можно было бы использовать для изучения удалённых галактик и планет. Его строительство продолжалось около 15 лет, а стоимость была настолько велика, что НАСА пришлось обращаться за помощью к Европейскому космическому агентству. В результате на орбиту он был выведен только в 1990 году. Телескоп получил имя американского учёного Эдвина Хаббла, который разработал концепцию расширяющейся Вселенной.

Первые результаты работы нового космического телескопа оказались просто ошеломляющими. Невозможная ранее разрешающая способность, позволяющая без всяких искажений получить отчётливое изображение далёких планет, произвела настоящий фурор в научном сообществе. С помощью «Хаббла» удалось в деталях рассмотреть процесс столкновения кометы Шумейкера-Леви с Юпитером, получить чёткие изображения поверхности Плутона, обнаружить ранее неизвестные планеты, находящиеся вне солнечной системы.

Фрагмет туманности Киля, сфотографированной телескопом Хаббл в 2010 году

Срок службы космического телескопа «Хаббл» заканчивается в 2014 году. Ему на смену должен прийти новый аппарат, строительство которого уже вовсю ведётся НАСА и Европейским космическим агентством. Участвуют в разработках и российские учёные. Планируется, что новый телескоп получит имя Джеймса Вебба, талантливейшего американского учёного, внёсшего огромный вклад в изучение теории происхождении нашего мира.

Диаметр зеркала нового телескопа будет равен 6,5 метров (у «Хаббла» - 2,5 м). Для его защиты от солнечной радиации предполагается развернуть огромный отражающий экран, целью которого будет отведение лишнего тепла от измерительных датчиков. Телескоп сможет заглянуть ещё дальше во вселенную, уловить излучение самых далёких звёзд. Поэтому неслучайно, что основной целью выведения его на орбиту считается проведение целого комплекса наблюдений в отношении планетарных систем вне нашей галактики, изучение их физико-химических параметров и определение возможности существования на них органической жизни. С помощью нового телескопа учёные будут стремиться доказать, что мы не одиноки во вселенной.