Реферат Зміст




Скачати 307.21 Kb.
НазваРеферат Зміст
Дата конвертації01.02.2014
Розмір307.21 Kb.
ТипРеферат
uchni.com.ua > Історія > Реферат


Міністерство освіти і науки України


Перспективи розвитку телескопобудування

реферат

Зміст

Історія створення перших телескопів 3

Перші телескопи-гіганти 10

Великі оптичні телескопи майбутнього 14

Список використаних джерел 21



Історія створення перших телескопів



З моменту винаходу людиною знарядь праці почалася нова ера в історії розвитку людства. Нехай навіть перші знаряддя і були примітивно виконані, але погляд людини постійно піднімався до неба, де міріади зір уже цілі тисячоліття мерехтять, згоряють, ваблять. Людина влаштована так, що недоступне і таємниче їй хочеться вивчити. Сказати, що таких маловивчених об'єктів мало на Землі, але все-таки загадкове й недоступне небо, якого, на відміну від землі, не можна торкнутися, блакиті якого не можна ані вдихнути, ані випити, людина не бажала сприймати як «недоступну висоту». Бажання просто розглянути його ближче змусило людину придумати нехай навіть примітивні, але все-таки оптичні прилади. Підтвердженням тому є знахідка, виявлена більше ста років тому. При розкопках пагорба Гіссарлік, під яким були знайдені руїни давньої Трої, Г. Шліман на чималий власний подив серед різних знахідок знайшов і чудово виготовлені лінзи з кришталю. Природно виникло запитання: хто їх виготовив і з якою метою?

Давно вже багатьох дослідників хвилює питання: які наукові знання мали древні? Після прочитання літератури, присвяченої історії розвитку науки, нерідко створюється враження, що уявлення античних учених про оптику і, відповідно, астрономію були, м'яко кажучи, досить примітивними. Але навряд чи це відповідає дійсності. Так, В. А. Гуріков у статті «Історія створення телескопа» пише, що перша зорова труба з'явилася в Нідерландах на початку XVII століття, «незважаючи на те, що лінзи були відомі ще за 2500 років до н. е.». Скляні лінзи з різним збільшенням, датовані 600—400 pp. до н. е.. знайдені й у Месопотамії. «Запальна» дія лінз відома з глибокої давнини, але при цьому окуляри ввійшли у вжиток наприкінці ХШ століття, а зорова труба — лише в XVIII столітті! В. А. Гуріков пояснює це так: «Взаємозв'язку між наукою й практикою в області оптики у давніх греків і римлян, по суті, не існувало» і, відповідно, «оптики античності... оптичних приладів як таких не створили». Чи правильний такий висновок?

Для того, щоб почати обговорення цієї теми, необхідно згадати як мінімум два важливі факти. По-перше, із давніх часів деякі наукові знання поширювалися тільки у вузькому колі посвячених (жерців, чаклунів і т. ін.), які передавали свої знання з покоління в покоління і, як правило, в усній формі. По-друге, достовірних відомостей або записів про давні знання до нашого часу майже не збереглося. Так, П. А. Старцев у «Нарисах історії астрономії у Китаю»; посилаючись на книгу «Шуньдянь», зазначає, що вже в часи легендарного імператора Шуня (2257—2208 pp. до н. є.) для спостереження небесних світил застосовувалися армілярні сфери й інші інструменти, відомості про які не дійшли до наших днів.

Ф. Даннеман у «Історії природознавства» підкреслює, що Галілео Галілей у своїй науковій діяльності спирався на праці Евкліда, Аполлонія, Архімеда. Він наводить слова Галілея: «Керуючи законами діоптрики, мені вдалося виготовити підзорну трубу». С. І. Вавилов додає, що Галілеєві була відома книга Кеплера, двома важливими теоремами з якої він скористався. У першій ідеться про дальність видимості, що залежить від властивостей об'єктива й окуляра, у другій — про довжину труб телескопа й мікроскопа.

Ю. А. Бєлий у книзі «Иоганн Кеплер» повідомляє, що Кеплер був знайомий з роботами Евкліда, Аполлонія, Арістотеля, Альхазена й Вітелло.

Вже в 1604 р. Кеплер у своїх працях розглянув хід променів в оптичній системі, що складається з двоопуклої і двовигнутої лінз.

С. Л. Соболь констатує, що в 1647 році вийшла друком книга І, Гевелія «Селенографія», у якій вперше описувалися підзорні труби, геліоскоп, полемоскоп (попередник перископа у вигляді колінчатої труби з об'єктивом і окуляром) і мікроскопи. Розповідаючи про заломлення світла в лінзах, Гевелій посилався на Альхазена й Вітелло як на своїх попьредників.

Таким чином, Галілей Кешіер, Гевелій, Ньютон і Гюйгенс у своїх дослідженнях і відкриттях в області оптики спиралися на знання давніх учених. Утім, це природно, тому шо будь-які відкриття завжди грунтуються на тій базі, що має та або інша наука.

Л. В. Жигалова («Питання історії природознавства і техніки») пише, що в компілятивній роботі «Премудрості Соломона» говорилося про чотири супутники Юпітера й кільця Сатурна, відкриті Галілеєм у 1610 році. Однак у примітках до статті Жигалової наведене твердження О. І. Соболевського, що названа компіляція складена «не пізніше кінця XVI ст. на підставі джерел грецького походження».

Безпосередні попередники «офіційних» винахідників оптичних приладів також широко користувалися античними джерелами. Ф. Даннеман повідомляє, що Порта у своїй «Природній магії» дає опис поліпшеної камери-обскури. Він вставив в отвір прозору сочевицю, від чого значно підвищилася різкість зображення. Але Порта написав також «Пневматику», яка сягає корінням «Пневматики» Герона; це дозволяє припустити, що і поліпшення камери-обскури Порта міг запозичити в того ж Герона або якого-небудь іншого давнього автора.

У коментарях В. П. Зубова до книги Леонардо да Вінчі «Вибрані природни-чонаукові твори» говориться, що оптика Леонардо виникла не на порожньому місці: він добре був ознайомлений із творами Евкліда, Арістарха, Альхазена, Вітелло, Д. Пекхема і Р Бекона.

Розглядаючи історію розвитку астрономії, відродженої Миколою Кузансь-ким і Тосканеллі, Ф. Даннеман зауважує, що Г. Пурбах (1423—1461) знову підняв її на таку висоту, на якій вона стояла в олександрійську епоху. Європейські вчені до Пурбаха знайомилися з «Альмагестом» винятково через арабів; астрономічні твори Птолемея і багато інших робіт були доставлені в Італію з Константинополя лише в XV столітті. Пурбах звернув увагу на грецький рукопис, який потім переклав Регіомонтан (1436— 1476). Для астрономічних вимірювань Пурбах застосовував діоптр — візир із двома отворами або зоровою трубою. Він використовував «геометричний квадрат», у куті якого була прикріплена одним кінцем лінійка з діоптрами, а сторони розділені на 120 частин кожна; тому можна було досить точно обчислити тангенси кута, що спостерігається. Природно виникає питання: звідкіля в Пурбаха могла з'явитися інформація про «геометричний квадрат» із діоптрами? Можна припустити, що ці відомості він отримав із грецького рукопису, перекладеного Регіомонтаном.

У ХШ столітті інтерес до оптики знову зріс. Про це свідчать трактати англійців Р Бекона і Д. Пекхема, а також тюрингенського поляка Вітелло. Але в усьому, Що стосується оптики, ці автори в основному просто переказують Евкліда, Птолемея й Альхазена. Бекон при написанні своєї «Природної історії» користувався роботами грецьких учених — Арістотеля, Евкліда, Птолемея, римських — Плінія, Ьоеція, Кассіодора, а також розробками арабських учених. Бекон добре знав оптику і, очевидно, був знайомий із влаштуванням телескопа. З яких джерел він одержав це знання? За словами Бекона, наведеними А. Беррі, телескоп був відомий уже Юлієві Цезарю (100—44 р. до н. е.), який перед набігом на Британію оглядав нові землі з Галлії (із протилежного берега Ла-Маншу) за допомогою телескопа.

Ф. Даннеман пише, що Вітелло у творі «Перспектива» викладав вчення Альхазена, який, у свою чергу, був знайомий з роботами Евкліда і Птолемея. У творі «Про запальне дзеркало по конічних перетинах» Альхазен згадує про спостереження древніх: дзеркала, що мають форму параболоїда обертання, з'єднують усі промені в одній точці й мають сильнішу дію, ніж інші дзеркала. Відкриття це приписується Діоклу (350 р. до н. е.).

Таким чином, усі попередники «офіційних» винахідників підзорної труби — Порта, Леонардо да Вінчі, Пурбах, Вітелло, Бекон і Альхазен — у своїх роботах з оптики спиралися на праці античних учених.

Д. Д. Максутову «Астрономічній оптиці» вказує на те, що сучасникам Галілея була відома конструкція простого телескопа, що складається з одного увігнутого дзеркала, яка через півтора сторіччя одержала назву «система Гершеля». Але швидше за все, вона сягає корінням часів античності. Ф, Даннеман вказує, що Регіо-монтан побудував із металу параболічне запальне дзеркало діаметром у п'ять футів (1,52 м). Ф. Араго в «Загальнозрозумілій астрономії» повідомив, що Птолемей Евергет (146—116 р. до н. є.) встановив на вершині Олександрійського маяка увігнуте дзеркало, за допомогою якого можна було виявляти кораблі на досить далекій відстані.

Яким був науковий багаж астрономів античності? Основні праці Птолемея — це знаменитий «Альмагест» і трактат «Оптика». В «Оптиці» автор досліджує перспективу, фізичні основи зору й обумовлені ними оптичні обмани. Ця робота охоплює також і катоптрику: розглядаються різноманітні дзеркала. «Атьмагест», безсумнівно, грунтується на працях астрономів-попередників, особливо Еіппарха. Він зробив в астрономію воістину величезний внесок: значно вдосконалив тригонометрію, зробив багато точних спостережень, використовував старі (вавилонські) спостереження для порівняння з пізнішими.

Затвердженням Ф. Даннемана, Ееронові належить твір «Про діоптр». Герон написав також «Катоптрику» (100 р. до и. е.). Пліній у своїй «Природній історії» неодноразово посилається на твір Цезаря під заголовком «Про зорі». І. А. Гейберг повідомляє, ця робота Аполлонія з катоптрики, у якій розглядається питання про запальні дзеркала, була почата під впливом досліджень Архімеда. Б. І. Спасський у «Історії фізики» підкреслює, що дзеркала входили до жрецьких атрибутів древніх, а в «Катоптриці» Архімеда пояснюється, чому зображення предметів в увігнутих дзеркалах видаються збільшеними.

Оптичний трактат Евкліда грунтується на цілком сформованих традиціях, а також на практиці й фактично щоденному досліді. Деякі учені вважають, що основоположником оптики й катоптрики можна вважати Евкліда. Ф. Даннеман пише, що робота Евкліда з оптики є першою спробою застосувати геометрію, щоб пояснити видиму величину фігури, використовувати для трактування відбиття світла й інших оптичних явищ. Зауважимо, що Евклід був уже знайомий з теорією переломлення світла. Роботи Евкліда залишалися протягом довгого часу основною допомогою з оптики аж до часів Кеплера, який значно просунув що область науки.

М. Борн і Е. Вольф у «Основах оптики» зазначають, що перші систематичні описи оптичних явищ належать грецьким філософам і математикам Емпедоклу (490—430 р. до н. є.) й Евкліду. С. Толанський зазначає, що методика простежування променя для знаходження зображення вперше серйозно вивчена в часи Піфагора, широко використовується й сьогодні.

На думку Ф. Даннемана, двоопукле скло, доводить, що майстерність шліфування досягла в древніх високого рівня. Товщина сочевиці складала 6 мм, фокусна відстань — 107 мм. Ймовірно, ця лінза була виготовлена не в єдиному екземплярі. Першим призначенням лінзи, звичайно ж, було добування вогню, але не виключено, що вони могли використовуватися й в оптичних інструментах. Слід звернути увагу на деякі джерела, знайдені Ф. Араго, де є згадки Цицерона про екземпляр «Іліади», написаний на пергаменті, що лежав у горіховій шкарлупі, про Мірмекіда з Мілета, який зробив зі слонової кістки колісницю, розміри якої дозволяли помістити її під крилами мухи. Араго не без підстави вважає, що без допомоги збільшувальних стекол виготовити подібні речі неможливо.

Давні китайські астрономи під час сонячних затемнень спостерігали й описували протуберанці, а також мали відомості про появу плям на Сонці. Давньогрецький філософ Теофраст з Афін також згадував про спостереження сонячних плям. У «Метаморфозах» Овідія описуються сонячні плями, які було видно на диску Сонця в рік смерті Юлія Цезаря. Як могли усі вони спостерігати ці явища без спеціальних приладів?

А. Паннекук в «Історії астрономії» нагадує, що в Плутарха є діалог «Про обличчя, видиме на диску Місяця», у якому Місяць описується подібним до Землі — із горами, що відкидають глибокі тіні. Дж. Хокінс і Дж. Уайт у книзі «Розгадка Стоунхенджа» пишуть: «Із цього острова Місяць видно так, ніби він близький до Землі, і око розрізняє на ньому такі ж височини, як на Землі». І. Д. Рожанський у «Розвитку природознавства в епоху античності» зазначає* що Демокріт за прикладом Анаксагора стверджував, що «Місяць має гори, рівнини й прірви».

Оскільки Галілей першим зміг побачити плями на Сонці й детально роздивитися поверхню Місяця лише через трубу з 30-кратним збільшенням, навряд чи можуть бути сумніви в тому, що давні вчені проводили астрономічні спостереження за допомогою подібних оптичних інструментів.

Безперечним видатним досягненням XIII століття був винахід окулярів в Італії. Бекон, Пекхем і Вітелло не знали про існування окулярів. Однак С. Толанський стверджує, що Р. Бекон у своїх творах уперше звернув увагу на дію увігнутої лінзи, що допомагала краще бачити далекозорим. Поліпшення зору настільки простим способом вважалося церквою «диявольською марою».

Цікавим є і твердження Плінія, що «Нерон дивився бої гладіаторів через смарагди». Ф. Араго, а разом із ним і С. Толанський вважають, що то були своєрідні окуляри від короткозорості. «Римські ювеліри того часу, — пише С Толанський, — часто надавали дорогоцінним каменям як опуклої, так і увігнутої форми». Отже, припущення, що «окуляри» були відомі вже в давнину, аж ніяк не безпідставне.

Загальноприйнятою є думка, що мікроскоп з'явився лише на початку XVII століття. Однак Л. Г. Титов у книзі «Мікроскопи, їхнє приладдя й застосування» висловлює обгрунтоване припущення, що схема мікроскопа була відома задовго до цього.

У 1538 році у своїх працях італійський лікар Фракасторо говорить про комбінацію двох лінз, яка дозволяє розглядати різні дрібні предмети. А давні греки й римляни згадують про невидимі «живі порошини» як про першоджерело деяких хвороб, а для того, щоб їх роздивитися, все-таки потрібні мікроскопи.

Тут наведений далеко не повний перелік побічних доказів того, що древні непогано розбиралися в оптиці, виготовляли оптичні прилади і застосовували їх У повсякденній практиці. Залишається незрозумілим, чому в істориків відсутні більш прямі свідчення про цей факт, чому знання древніх про оптичні інструменти були втрачені. Це можна виправдати лише тим, що протягом століть через Різні культурологічні й релігійні причини наукова література, а також й інструменти, що нас цікавлять, знищувалися як «чужорідна» наука або як один з елементів «підступу диявола».

На закінчення хотілося б сказати, що сьогодні на основі, знову ж таки, давніх знань, сучасних відкриттів, науково-технічного прогресу спостереження зір, планет, нових утворень ведуться за допомогою рефракторів невеликого або середнього розміру і великих дзеркальних телескопів, у яких більша частина оптики нерухома, а, наприклад, сонячні промені можна спрямувати всередину горизонтальної або баштової установки телескопа за допомогою одного або двох рухомих дзеркал. Для спостереження Сонця створено спеціальний тип сонячного телескопа — поза затемнений коронограф. Усередині коронографа здійснюється затемнення Сонця спеціальним непрозорим екраном, тому з'являється можливість побачити зовнішні шари атмосфери Сонця. Сонячні телескопи часто забезпечуються вузькополосними світлофільтрами, що дозволяють вести спостереження у світлі однієї спектральної лінії. Створені також нейтральні світлофільтри з перемінною прозорістю у радіусі, які дозволяють спостерігати сонячну корону на відстані декількох радіусів Сонця. Зазвичай великі сонячні телескопи забезпечуються потужними спектрографами з фотографічною або фотоелектричною фіксацією спектрів. Необхідність усунути перешкоджаючу дію земної атмосфери, а також дослідження випромінювання Сонця в ультрафіолетовій, інфрачервоній і деяких інших областях спектра, що поглинаються в атмосфері Землі, призвели до створення орбітальних обсерваторій за межами атмосфери, які дозволяють одержувати спектри Сонця й окремих утворень на його поверхні поза земною атмосферою. Сучасні досягнення на цьому не закінчуються, та й учені не зупиняються, ще безліч відкриттів в оптичному приладобудуванні чекають свого часу.
^

Перші телескопи-гіганти



Раніше вже згадано про те, як завдяки пожертвуванням американських бізнесменів було збудовано обсерваторії Лікську, Йєркську і Маунт-Вілсон. І тут варта уваги сама особа того, хто вмів переконувати фінансових магнатів у доцільності саме таких дарчих актів, - Джорджа Еллері Хейла.

Він був першим директором Лікської обсерваторії, а в 1904 р. розпочав будівництво обсерваторії Маунт-Вілсон, директором якої він був до 1923 р. Тут у 1908 р. було встановлено 150-сантиметровий рефлектор, скляний диск для якого виготовлено у Франції, а шліфовку дзеркала здійснив Джордж Уїлліс Річі (1864-1945, США).

А ось як проводилися спостереження на цьому найбільшому тоді телескопі (П. В. Щеглов, 1980): «Експозиція на 150-сантиметровому телескопі на недосконалих фотопластинках початку століття сягала 10... 15 годин. Кожні 1, 5 години Річі виймав касету і заново фокусував телескоп - внаслідок охолодження виготовленого зі скла дзеркала фокус поступово змінювався. Вдень дзеркало охолоджували за допомогою спеціального холодильника (що було в 1910 р. певною новин-кою), а башту закривали брезентовим балдахіном для того, щоб телескоп не нагрівся. Дрижання зображення компенсовували змі-щенням касети; завдяки тривалому тренуванню Річі вдавалося виконувати до чотирьох корекцій за секунду (кожною рукою). Було зроблено тренажер, на якому він вдень удосконалював своє мистецтво. В зубах спостерігач тримав електроконтакт, який дозволяв швидко закрити затвор касети в момент погіршення зображень...».

Наступним був 2, 5-метровий телескоп тої ж обсерваторії. Гроші на дзеркало Дж. Хейл зумів отримати від промисловця Джона Хукера, на сам інструмент - від фонду Карнегі. Диск знову було замовлено у Франції, шліфував дзеркало Річі. Ось як це описав П. В. Щеглов: «Річі розпочав обробку, яка затягнулася на 6 років, - існувало побоювання, що диск трісне на станку. Нервове напруження в оптич-ній майстерні було настільки великим, що Річі зіпсував стосунки з більшістю обсерваторських астрономів, а один з його помічників навіть втратив розум...» 2,5-метровий телескоп введено в дію на початку 1918 р. Упродовж 65 років на ньому отримували багатющий матеріал, зокрема - астроном Едвін Поуелл Хаббл (1889-1953, США). (У 1984 р. було прийнято рішення «відправити телескоп на заслужений відпочинок»: у порівнянні з телескопами «нового покоління» він уже був «нерентабельним»).

Закінчивши створення 2,5-метрового, Хейл зразу ж розпочав зусилля по створенню ще більшого інструмента. Було прийнято рішення виготовити з кварцу дзеркало діаметром 5 метрів. До 1931 p., однак, роботу закинули, через два роки її відновили, але вже в новому варіанті: диск вирішили виготовити з пірексу і, для полегшення ваги, з тильного боку зробити ребристим. У першій спробі один із виступів на дні форми відірвався і сплив, зіпсувавши заготовку. Друга (грудень 1934 р.) була вдалою. Весною 1936 р. диск переправлено на місце шліфування, яке здійснив оптик М. Браун. У жовтні 1947 р. дзеркало перевезли на Паломарську обсерваторію, а 12 грудня 1949 р. телескоп, що отримав ім'я Хейла, введено в дію.

Тут слід відмітити, що у 1929 р. Д. Стронг (США) винайшов спосіб алюмініювання дзеркал розпилюванням у вакуумі. Алюмінієвий шар міцніший, ніж срібний, він очищується миттям простою губкою (тоді як до срібного практично не можна дотикатися) і, що дуже істотне, незрівнянно краще відбиває ультрафіолетові промені. Тому приблизно у 1934 р. в дзеркалах усіх великих телескопів світу срібне покриття було замінене алюмінієвим. В наш час сріблом покривають лише дзеркала аматорських телескопів. В СРСР велику роль у розвитку телескопобудування зіграли праці Д. Д. Максутова (1896-1964), М. Г. Пономарьова (1900-1942) та Б. К. Іоаннісіані (1911-1985). За схемою Д. Д. Максутова збудовано два великих меніскових телескопи: 50-сантиметровий для Алма-Атинської обсерваторії (1950 р.) і 70-сантиметровий для Абастуманської у Грузії (1955 p.). У 1954 р. прийнято рішення виготовити телескоп з діаметром дзеркала 2, 6 м. Цей інструмент, що отримав ім'я Г. А. Шайна (1892-1956), у 1961 р. встановлено в Кримській обсерваторії. На його дублікаті розпочали роботу в Бюраканській обсерваторії у Вірменії у 1976 р.

У 1960 р. в СРСР затверджено ескізний проект 6-метрового рефлектора. Охолодження розплавленої заготовки масою в 70 тонн тривало два роки (температуру знижували зі швидкістю 0,03 К за годину), далі її груба обробка зайняла 16,5 місяця, за цей час «обдерто» понад 23 т скла, витрачено на це 2,4 кг природного алмазу. У1968 р. закінчено шліфовку, в середині 1974 р. - поліровку дзеркала. У1975 р. телескоп вже було введено в дію. На відміну від усіх попередніх він встановлений не на паралактичному, а на азимутальному монтуванні. Керування телескопом здійснюється за допомогою ЕОМ. Телескоп встановлено в башті діаметром 44 м. Оскільки фокусна відстань дзерка-ла 24 м, то при спостереженнях у головному фокусі спостерігач перебуває у верхній частині «труби» в кабіні діаметром 180 см і висотою 226 см.

«Нові покоління» гігантів. «Старі» параболічні рефлектори мали істотний недолік -дуже мале робоче поле зору (для 5-метрового діаметр його становить усього 2,5', для 6-метрового 2', для збільшення діаметра поля приблизно у десять разів - усунення аберації коми -використовують спеціальні коректори). Тому для нового, «третього покоління» використано систему, яку розробили Дж. Річі і французький оптик Анрі Кретьєн (1870-1956). Вона така ж, як і кассегренівська, однак поверхня головного дзеркала є гіперболоїдом обертання. Це дозволяє виправити сферичну аберацію і кому, у декілька разів збільшити поле зору інструмента та істотно зменшити довжину труби телескопа.

Перший телескоп третього покоління встановлено у 1973 р. на обсерваторії Кітт-Пік (США). Це - рефлектор з діаметром дзеркала 381 см. У 1975 р. встановлено 3,9-метровий англо-австралійський телескоп такого ж типу в обсерваторії Сайдінг Спринт (Австралія), у 1976 р. 3,6-метровий західноєвропейський і 4-метровий телескоп США у Чилі, у 1979 р. - британський на Гаваях. У 1986 р. -4,2-метровий британський на о. Ла-Пальма та Гаваї (на вершині згаслого вулкану Мауна-Кеа). Це - телескопи з фокусною відстанню близько 11 м і полем зору 40'... 50'.

Зважаючи на відстані, з 1981 р. поступово запроваджується дистанційне керування телескопами. Спочатку - зображення з 2,1-метрового телескопа обсерваторії Кітт-Пік (США) передавали на відстань 2720 км. Згодом встановлено таке ж управління телескопами на о. Ла-Пальма, так що спостереження можна проводити з екрана телевізора, перебуваючи, зокрема, у Гринвічі (точніше у новій обсерваторії Херстмонсо, на відстані близько 70 км від Лондона, куди її було перенесено у 1959 p.). Поступово за допомогою штучних супутників встановлюються зв'язки астрономічних інститутів світу з обсерваторіями, розташованими у відлюдних, малодоступних закутках планети. Це, зокрема, підвищило ефективність використання телескопів, тим більше, що донедавна задовольнялося усього близько 25% заявок астрономів на проведення спостережень.

Загалом наприкінці XX ст. у світі налічували 65 телескопів з ефективним діаметром об'єктива, рівним або більшим 1,5 м, близько 70-з об'єктивами в межах від 1,0 до 1,5 м. У 90-х роках розпочато будівництво телескопів четвертого покоління, зокрема з діаметрами дзеркал від 6,5 до 8,2 м. Йдеться передусім про реалізацію проекту Дуже Великого Телескопа (VLT) з адаптивною оптикою з двох і чотирьох, а в майбутньому з восьми 8-метрових дзеркал, які встановлюють у штаті Арізона (США) на висоті 3200 м. Матеріал, з якого виготовляють дзеркала (з 1993 р. - по одному щорічно) - боросилі-катне скло (зеродур). У 1998 р. завершено спорудження телескопа з 2) = 8,2 м Європейської Південної обсерваторії в Північному Чилі на ізольованій гірській вершині Серро-Параналь. Він складається з чотирьох окремих 8,2-метрових дзеркал, які з 2002 р. працювати-муть як єдине ціле. Загалом є принаймні 15 проектів побудови 8-метрових телескопів, за допомогою яких здійснюватимуть фотометричні спостереження зір до 30т, а спектрофотометричні - до 25"".

За проектом «Магеллан» у Великобританії будують 8,2-метровий телескоп, у процесі виготовлення якого розроблено технологію відцентрового лиття заготовок в печі, що обертається. Такий же інстру-мент (р = 8,3 м) виготовляють у Японії, є план побудови 12-метрового телескопа у Німеччині. Шведські і датські астрономи проек-тують телескоп з еквівалентним діаметром 25 м, він складався б зі 141 однакової форми шестигранних двометрових дзеркал діаметром кожне 2 м. Певний досвід такого будівництва вже є: на Мауна-Кеа вже «спряжено» в єдину систему два 10-метрові телескопи Кека, дзеркала яких складаються з 36 дзеркал, шестикутних за формою і діаметром 180 см кожне.

Побудова цих нових телескопів стала можливою тому, що істотно зменшується (оскільки матеріалом не є скло, а кварц чи сітал) маса дзеркал. Якщо раніше відношення діаметра дзеркала D до його товщини сідорівнювало 5...8, то тепер воно сягає 10 і навіть 20. Великий телескоп встановлюють на азимутальному монтуванні, а керування ним здійснює електронно-обчислювальна машина.

У XX ст. збудовано ряд потужних сонячних телескопів, які дають зображення Сонця у великому масштабі. У 1908 р. в обсерваторії Маунт-Вілсон встановлений вертикальний або баштовий телескоп Хейла (фокусна відстань головного дзеркала 18м). Через чотири роки там же Хейл ввів у дію 45-метровий баштовий телескоп.

Горизонтальний сонячний телескоп у 1939 р. встановлено у Пулковській обсерваторії, його конструктором був М. Г. Понома-рьов. Одним же з найбільших у світі є баштовий телескоп Кримської обсерваторії, на якому можна отримати зображення Сонця діаметром 70 см. Здійснено цей проект під керівництвом А. Северного (1913-1987).

Для спостережень сонячної корони тепер широко використовуютья позазатемнювані коронографи, цей прилад винайшов у 1930 р. французький астроном Бернар Ліо (1897-1952).
^

Великі оптичні телескопи майбутнього



Основний об'єм знань про Всесвіт людство черпнуло, використовуючи оптичні інструменти - телескопи. Вже перший телескоп, винайдений Галілеєм в 1610 році, дозволив зробити великі астрономічні відкриття. Наступні сторіччя астрономічна техніка безперервно удосконалювалася, і сучасний рівень оптичної астрономії визначається даними, отриманими за допомогою приладів, які в сотні разів переважають розміри перших телескопів.

Тенденція створення більш великих телескопів особливо чітко виявилася в останні десятиліття. Телескопи з дзеркалом діаметром 8-10 м стають звичайними в практиці спостережень. Проекти 30-м і навіть 100-м телескопів оцінюються як цілком реальні вже через 10-20 років.

Необхідність побудови таких телескопів визначають завдання, що вимагають граничної чутливості приладів для реєстрації випромінювання від найслабкіших космічних об'єктів. До таких завдань відносяться:

  • походження Всесвіту;

  • механізми освіти і еволюції зірок, галактик і планетних систем;

  • фізичні властивості матерії в екстремальних астрофізичних умовах;

  • астрофізичні аспекти зародження і існування життя у Всесвіту.

Щоб отримати максимум інформації про астрономічний об'єкт, сучасний телескоп повинен мати велику поверхню збираючої оптики і високу ефективність приймачів випромінювання. Крім того, перешкоди при спостереженнях повинні бути мінімальні.

В даний час ефективність приймачів в оптичному діапазоні, що розуміється як частка реєстрованих квантів від загального числа тих, що прийшли на чутливу поверхню, наближається до теоретичної межі (100%), і подальші шляхи вдосконалення пов'язані із збільшенням формату приймачів, прискоренням обробки сигналу і т.д.

Перешкоди при спостереженнях - вельми серйозна проблема. Крім перешкод природного характеру (наприклад, хмарність, пилові утворення в атмосфері) загрозу існуванню оптичної астрономії як наглядової науки представляє наростаюче засвічення від населених пунктів, промислових центрів, комунікацій, техногенне забруднення атмосфери. Сучасні обсерваторії будують, природно, в місцях із сприятливим астрокліматом. Такі місць на земній кулі дуже мало, не більше десятка.

Єдиним перспективним напрямом розвитку високоефективної астрономічної техніки залишається збільшення розмірів збираючих поверхонь інструментів.

У останнє десятиліття в світі реалізовані або знаходиться в процесі розробки і створення більше десятка проектів великих телескопів. Деякими проектами передбачено будівництво відразу декількох телескопів з дзеркалом розміром не менше 8 м. Вартість телескопу визначається в першу чергу розміром оптики.

Саме приголомшливе зниження вартості і дає можливість розглядати проекти надгігантських телескопів з діаметром дзеркала в десятки і навіть сотню метрів не як фантазії, а як цілком реальні в недалекому майбутньому проекти.

Проект SALT, вводиться в дію в 2005 р., будівництво гігантських телескопів 30-метрового класу ELT і 100-метрового - OWL, ще не почато, але, можливо, вони з'являться через 10-20 років.

У 1970-х pp. головні обсерваторії ЮАР були об'єднані в Південно-африканську Астрономічну Обсерваторію. Штаб-квартира знаходиться в м. Кейптаун. Основні прилади - чотири телескопи (1.9-м, 1.0-м, 0.75-м і 0.5-м) - розташовані в 370 км. від міста, на горбі, що знаходиться на сухому плато Кару (Karoo).

У 1948 р. в ЮАР побудували 1,9-м телескоп, це був найбільший телескоп в Південній півкулі. У 90-х pp. минулого століття наукові круги і уряд ЮАР вирішили, що південно­африканська астрономія не може залишатися конкурентоздатною в XXI ст. без сучасного великого телескопа. Спочатку розглядався проект 4-м телескопа, подібного ESO NTT (New Technology Telescope - Телескоп Нової Технології) або сучаснішому - на обсерваторії Китт-Пік. Проте, врешті-решт вибрана концепція великого телескопа -аналога встановленого на обсерваторії Мак-Дональд (США) телескопа Хоббі-еберлі (Hobby-Eberly Telescope - НЕТ). Проект отримав назву - Великий Південно-африканський Телескоп, в оригіналі - Southern African Large Telescope (SALT).



Великий Південно-Африканський телескоп
Вартість проекту для телескопа такого класу вельми низька - всього 20 млн. доларів США. Причому вартість самого телескопа складає лише половину цієї суми, інше -витрати на башту і інфраструктуру. Ще в 10 млн. доларів, за сучасною оцінкою, обійдеться обслуговування інструменту протягом 10 років. Така низька вартість обумовлена і спрощеною конструкцією, і тим, що він створюється як аналог вже розробленого.

SALT (відповідно і НЕТ) радикально відрізняються від попередніх проектів великих оптичних (інфрачервоних) телескопів. Оптична вісь SALT встановлена під фіксованим кутом 35 до зенітного напряму, причому телескоп здатний повертатися по азимуту на повний круг. Протягом сеансу спостережень телескоп залишається стаціонарним, а слідкуюча система, розташована в його верхній частині, забезпечує супровід об'єкту на ділянці 12° по кругу висот. Таким чином, телескоп дозволяє спостерігати об'єкти в кільці шириною 12° в області неба, відстаючій від зеніту на 29 - 41° Кут між віссю телескопа і зенітним напрямом можна міняти (не частіше чим раз в декілька років), вивчаючи різні області неба.

Діаметр головного дзеркала -11м. Проте його максимальна область, використовувана для побудови зображень або спектроскопії, відповідає 9,2-м дзеркалу. Воно складається з 91 шестикутного сегменту, кожен діаметром 1 м. Всі сегменти мають сферичну поверхню, що різко здешевлює їх виробництво. Заготовки сегментів зроблені на Литкарінському заводі оптичного скла, первинну обробку виконували там само, остаточну поліровку проводить фірма Кодак. Коректор Грегорі, що прибирає сферичну аберацію, ефективний в області 4°. Світло може по оптичних волокнах передаватися до спектрографів різних розширень в термостатируючих приміщеннях. Можна також встановити легкий інструмент в прямому фокусі.

Телескоп Хоббі-еберлі, а значить і SALT, розроблені, по суті, як спектроскопічні прилади для довжин хвиль в інтервалі 0.35-2.0 мкм. SALT найбільш конкурентоздатний з наукової точки зору при спостереженні астрономічних об'єктів, рівномірно розподілених по небу або розташованих в групах розміром декілька кутових хвилин. Оскільки робота телескопа здійснюватиметься в пакетному режимі (queue-scheduled), особливо ефективні дослідження змінності протягом доби і більше. Спектр завдань для такого телескопа дуже широкий: дослідження хімічного складу і еволюції Чумацького Шляху і довколишніх галактик, вивчення об'єктів з великим червоним зсувом, еволюція газу в галактиках, кінематика газу, зірок і планетарних туманностей у віддалених галактиках, пошук і вивчення оптичних об'єктів, що ототожнюються з рентгенівськими джерелами. Телескоп SALT розташований на вершині, де вже розміщені телескопи Південно-африканської Обсерваторії, приблизно в 18 км. на схід від селища Сазерленд на висоті 1758 м. Його координати - 20и49' східної довготи і 32 23' південної широти. Будівництво башти і інфраструктури вже закінчене. Дорога автомобілем з Кейптауна займає приблизно 4 години. Сазерленд розташований далеко від всіх головних міст, тому тут дуже ясне і темне небо. Статистичні дослідження результатів попередніх спостережень, які проводилися більше 10 років, показують, що частка фотометричних ночей перевищує 50%, а спектроскопічних складає в середньому 75%. Оскільки цей великий телескоп перш за все оптимізований для спектроскопії, 75% - цілком прийнятний показник.

Середня атмосферна якість зображення, зміряна диференціальним монітором руху зображення (DIMM), склала 0.9". Ця система, розміщується небагато вище за 1 м над рівнем грунту. Відзначимо, що оптична якість зображення SALT - 0.6". Це достатньо для робіт по спектроскопії.

У США, Канаді і Швеції розробляється відразу декілька проектів телескопів 30-м класу - ELT, МАХАТ, CELT і ін. Таких проектів не менше шести.

Проект ELT (Extremely Large Telescope - Надзвичайно Великий Телескоп) - найбільша копія телескопа НЕТ (і SALT), матиме діаметр вхідної зіниці 28 м при діаметрі дзеркала 35 м. Телескоп досягне проникаючої сили на порядок вище, ніж у сучасних телескопів 10-м класу. Загальна вартість проекту оцінюється приблизно в 100 млн. доларів США. Він розробляється в Техаському університеті (р. Остін), де вже накопичений досвід по створенню телескопа НЕТ, Пенсільванському університеті і обсерваторії Мак-Дональд.

Проект GSMT (Giant Segmented Mirror Telescope - Гігантський Сегментований Дзеркальний Телескоп) можна вважати якоюсь мірою об'єднуючим проекти МАХАТ (Maximum Aperture Telescope) і CELT (California Extremely Lerge Telescope). Конкурентний спосіб розробки і проектування таких дорогих телескопів надзвичайно корисний і використовується в світовій практиці. Остаточне рішення по GSMT ще не ухвалене.

Телескоп GSMT істотно більш здійснений, ніж ELT, причому його вартість складе близько 700 млн. доларів США. Це набагато більше, ніж у ELT, що обумовлене введенням асферичного головного дзеркала і запланованого повноповоротністю.

Амбітний проект почала XXI ст.. - це, звичайно, проект OWL (Overwhelmingly Large Telescope - Приголомшливо Великий Телескоп). OWL проектується Європейською Південною Обсерваторією як альт-азимутальний телескоп з сегментованим сферичним головним дзеркалом і плоскими вторинними. Для виправлення сферичної аберації вводиться 4-елементний коректор діаметром близько 8 м. При створенні OWL використовуються вже напрацьовані в сучасних проектах технології: активна оптика (як на телескопах NTT, VLT, Subaru, Gemini), що дозволяє отримати зображення оптимальної якості; сегментація головного дзеркала (як на Keck, НЕТ, GTC, SALT), конструкції низької вартості (як на НЕТ і SALT) і розробляється багатоступінчата адаптивна оптика.

Його основні характеристики: діаметр вхідної зіниці - 100 м, площа збираючої поверхні понад 6000 кв. м, багатоступінчата система адаптивної оптики, дифракційна якість зображення для видимої ділянки спектру - в полі 30", для ближнього інфрачервоного - в полі 2'; поле, обмежене якістю зображення, що допускається атмосферою, - 10'; відносний отвір f/8; робочий спектральний діапазон - 0.32-2 мкм. Телескоп важитиме 12.5 тис. т.



Великий телескоп OWL
Потрібно відзначити, що цей телескоп матиме величезне робоче поле (сотні мільярдів звичайних пікселів). Скільки ж могутніх приймачів можна розмістити на цьому телескопі?

Прийнята концепція поступового введення OWL в експлуатацію. Пропонується почати використовувати телескоп ще за 3 роки до заповнення головного дзеркала. Планується заповнити 60 м апертуру до 2012 р. Вартість проекту - не більше 1 млрд. евро.

Близько ЗО років тому в СРСР побудований і введений в експлуатацію 6-м телескоп ВТА (Великий Телескоп Азимутний). Довгі роки він залишався найбільшим в світі і, природно, був гордістю вітчизняної науки. ВТА продемонстрував ряд оригінальних технічних рішень (наприклад, альт-азимутальну установку з комп'ютерним веденням), що стали згодом світовим технічним еталоном. ВТА як і раніше могутній інструмент (особливо для спектроскопічних досліджень), але на початку XXI ст. він вже опинився лише в другій десятці великих телескопів світу. Крім того, поступова деградація дзеркала (зараз його якість погіршала на 30% в порівнянні з первинним) виводить його з числа ефективних телескопів.



Великий телескоп азимутальний
З розпадом СРСР ВТА залишився практично єдиним великим телескопом, доступним для російських дослідників. Всі наглядові бази з телескопами помірного розміру на Кавказі і в Середній Азії істотно втратили свою значущість як регулярні обсерваторії через ряд геополітичних і економічних причин. Зараз початі роботи по відновленню зв'язків і структур, але історичні перспективи цього процесу туманні, і у будь-якому випадку буде потрібно багато років тільки для часткового відновлення втраченого.

Зрозуміло, розвиток парку крупних телескопів в світі надає можливість російським спостерігачам для роботи в так званому гостьовому режимі. Вибір такого пасивного шляху незмінно означав би, що російська астрономія завжди гратиме тільки другорядні (залежні) ролі, а відсутність бази для вітчизняних технологічних розробок приведе до поглиблення відставання, і не тільки в астрономії. Вихід очевидний - корінна модернізація ВТА, а також повноцінна участь в міжнародних проектах.

Вартість великих астрономічних телескопів, як правило, обчислюється десятками і навіть сотнями мільйонів доларів. Такі проекти, за винятком декількох національних проектів, здійснюваних багатющими країнами світу, можуть реалізовуватися тільки на основі міжнародної кооперації.

Можливості кооперації в будівництві телескопів 10-м класу з'явилися в кінці минулого століття, але відсутність фінансування, а точніше державного інтересу до розвитку вітчизняної науки, привела до того, що вони були втрачені. Кілька років тому Росія отримала пропозицію стати партнером в будівництві крупного астрофізичного інструменту - Великого Канарського Телескопа (GTC) і ще більш фінансово привабливого проекту SALT.

Список використаних джерел


  1. Астрономи спостерігають, 1985 р. Ф. Ю. Зигель

  2. Телескопи для любителів астрономії; 1990 р. Л. Л. Сикорук, М. Р. Шпальский

  3. Енциклопедичний словник юного астронома, 1988 р.

  4. Наблюдения звезеного неба, 1988 р. Дагаев М.М.

  5. Что и как наблюдатьл на небе, 1989 р. Цесевич В.П.

Схожі:

Реферат Зміст iconРекомендації по підготовці анотації публікації
Анотація (реферат) у періодичному виданні є джерелом інформації про зміст статті І викладених у ній результатах досліджень
Реферат Зміст iconРеферат на тему: “ Проблема взаємовідношення політики та економіки: філософський аспект”
Економічний зміст власності та вплив політичної системи на формування типів власності
Реферат Зміст iconРеферат по физике ученика 7-г класса
Відродження, засновник класичної механіки, фізик, астроном, математик, один із засновників сучасного експериментально-теоретичного...
Реферат Зміст iconРеферат На тему: «Сутність, зміст І цілі маркетингу»
Дослівний переклад marketing – продаж, збут. Інші фахівці розглядають «market» як іменник «ринок», а marketing перекладають як «створення...
Реферат Зміст iconРеферати повинні ві Ессе тема «Нормативно правова регламентація діяльності...
Реферат вступ, висновки, список літератури, обсяг 10 сторінок. 5 джерел використаних; зміст – два джерела; здати в перший день сесії...
Реферат Зміст iconРеферат на тему: “Мова жестів”
Обидва види інформації не обов'язково узгоджуються один з одним. Слова промовляють не завжди те, що очі й міміка. Наприклад, на початку...
Реферат Зміст iconРеферат на тему: «символи україни» зміст
В україні одвічно існував звичай: у будні чи свята на столі, застеленому домотканою скатертиною, завше лежала паляниця, прикрашена...
Реферат Зміст iconІзарова Ірина Олександрівна
Реферат за месяц до начала сессии 5 ноября за реферат 20 балів зо 30 балів семінар
Реферат Зміст iconДайте означення похідної. Який фізичний зміст має похідна?
Як можна дослідити функцію на зростання, застосовуючи похідну та її геометричний зміст. Зробіть рисунок
Реферат Зміст iconПрограма з римського приватного права все що повинні вивчити на лекціях....
Реферат за месяц до начала сессии 5 ноября за реферат 20 балів зо 30 балів семінар
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка