Совет 1: Как работает телескоп Хаббл

Орбитальный телескоп им. Э. Хаббла (или просто телескоп Хаббл) – самый дорогой в истории научный прибор (его создание обошлось более чем в 1,5 млрд. долларов), был запущен на орбиту 24 апреля 1990 года. Благодаря ему были получены снимки далеких галактик и туманностей, которые не только разъяснили многие вопросы, но и поставили перед учеными немало загадок.



Телескоп имени Хаббл постоянно находится на орбите Земли и уже только поэтому имеет перед наземными аналогами три преимущества: на качество изображения не влияет атмосфера, благодаря меньшему рассеиванию света можно увидеть далеко расположенные объекты и диапазон электромагнитных волн от инфракрасных до ультрафиолетовых. Все эти преимущества используются в полной мере благодаря сложной конструкции телескопа Хаббл.

Главное зеркало телескопа имеет диаметр 2,4 м, а вторичное – 0,34 м. Расстояние между ними строго выверено и составляет 4,9 м. Оптическая система позволяет собирать свет в пучок диаметром 0,05 дюймов (даже у самых лучших телескопов на Земле кружок рассеяния больше 0,5 дюймов). Разрешающая способность телескопа Хаббл в 7-10 раз больше, чем у аналогов на Земле.

При такой экспозиции необходима очень высокая степень стабилизации и точности наведения на объект. Именно это составило главную сложность при проектировании – в результате сложная комбинация датчиков, гироскопов и звездных гидов позволяет удерживать фокус в пределах 0,007 дюймов длительное время (точность наведения при этом не менее 0,01 дюйма).

На борту установлено шесть основных научных приборов, являющихся последними достижениями научной мысли на момент запуска шаттла. Это спектрограф высокого разрешения Годдарда для работы в ультрафиолетовом диапазоне, камера и спектрограф для съемки тусклых объектов, планетарная и широкоугольная камеры, высокоскоростной фотометр для наблюдений за объектами с изменяющейся яркостью и датчики точного наведения.

Чтобы система была самодостаточной и не нуждалась в источниках питания, телескоп снабжен мощными солнечными батареями, которые, в свою очередь, заряжают шесть водородно-никелевых аккумулятора. Все компьютеры, аккумуляторные батареи, телеметрические и другие системы располагаются так, чтобы их можно было без проблем заменить в случае необходимости.


Совет 2: Как увеличить в телескопе

Вид звездного неба мало кого способен ставить равнодушным. Но еще приятнее наблюдать Луну и другие небесные тела в телескоп. Изготовить простейший телескоп вполне можно самостоятельно, для этого нужно лишь желание, немного свободного времени и самые простые инструменты и материалы.
Инструкция
1
Приобретите две очковые линзы по 0,5 диоптрия – они станут объективом будущего телескопа. Сложите их вместе и соедините узкой плоской изоляционной ленты.
2
Отрежьте от листа ватмана полоску бумаги шириной 5 см и длиной 50 см. Покрасьте ее с одной стороны черной тушью. Намотайте полоску на объектив, ее конец зафиксируйте клеем. Чтобы линзы расположились ровно и не выпали при эксплуатации телескопа, зафиксируйте их с обеих сторон вставленными на клею колечками из ватмана, плотно входящими в оправу объектива.
3
Перед тем как вставить наружное фиксирующее кольцо, расположите перед линзой диафрагму – круглый кусочек картона, выкрашенный тушью в черный цвет, с прорезанным по центру отверстием диаметром три сантиметра. Диафрагма необходима, так как без нее изображение будет сильно искажено аберрациями, вызванными несовершенством используемых для объектива стекол.
4
Объектив готов, теперь вам надо изготовить тубус – собственно трубу телескопа. Она состоит из двух частей, сделанных из ватмана. Для склейки первой отрежьте полосу ватмана шириной 80 см и длиной порядка метра. Сверните из нее тубус, его диаметр должен быть таким, чтобы в него плотно вошел объектив. Часть ватмана, образующую внутреннюю поверхность тубуса, покрасьте черной тушью. Подобным же образом склейте вторую часть тубуса длиной двадцать сантиметров, она должна с трением входить в основную трубу и иметь возможность перемещаться. Позже, при настройке телескопа, вы зафиксируете ее клеем.
5
Для окуляра возьмите маленькую, диаметром порядка 1-2 см, линзу с фокусным расстоянием 3-4 см. От фокусного расстояния этой линзы зависит увеличение телескопа, оно равно отношению фокусного расстояния объектива (у вас это 1 метр) к фокусному расстоянию окуляра. То есть ваш телескоп будет давать увеличение примерно в 20 – 30 раз. Не стремитесь подбирать очень короткофокусные линзы, так как в этом случае значительно увеличиваются искажения.
6
Линзу окуляра вклейте в трубку из ватмана длиной 20 см, выкрашенной внутри черной тушью. Перед линзой поставьте диафрагму с отверстием диаметром 5-7 мм. После того, как трубка с окуляром будет готова, вырежьте из толстого картона два кружка. Их диаметр должен быть таким, чтобы они плотно вошли во вторую часть тубуса. Вклейте их – один в торце, второй в 10 см от первого. Заранее сделайте в них отверстия по диаметру трубки окуляра. Картонные кружки не забудьте выкрасить в черный цвет.
7
Настройка телескопа сводится к определению взаимного расположения частей тубуса – оно должно быть таким, чтобы трубка окуляра при наводке на резкость не заходила в трубу глубоко и не слишком выдвигалась – то есть работала своей средней частью. Определив это положение, зафиксируйте вторую часть тубуса клеем.
8
К телескопу изготовьте штатив, позволяющий тубусу двигаться в двух плоскостях. Можете использовать в качестве основы штатив от фототехники. Конструкцию крепления продумайте самостоятельно.
9
Наблюдать в самодельный телескоп лучше всего Луну. Кратеры и другие детали лунной поверхности удобнее всего рассматривать тогда, когда диск земного спутника виден наполовину – в этом случае тени позволяют различить намного больше деталей.
Видео по теме

Совет 3: Где посмотреть снимки телескопа Хаббл

Хаббл – космический телескоп, запущенный на околоземную орбиту американским аэрокосмическим агентством NASA совместно с Европейским астрономическим агентством еще в далеком 1990 году. В мае этого года автоматическая обсерватория претерпела уже четвертый ремонт и заработала с новой силой.



В отличие от наземных телескопов, снимки с Хаббла полностью избавлены от атмосферных искажений. И, что имеет первостепенное значение для ученых, - оборудование позволяет измерять электромагнитное излучение, идущее из космоса, в различных диапазонах. В первую очередь, в инфракрасном диапазоне, для которого атмосфера нашей планеты непрозрачна. Новые приборы и камеры, установленные астронавтами шаттла «Атлантис», сделали изображения Хаббла более четкими, чем они были до ремонта.

Несмотря на то, что работа самого большого в мире космического телескопа с самого начала шла не слишком гладко, в том числе были затруднения, связанные с его оптическим эффектом, со временем их удалось преодолеть. Теперь возможности Хаббла позволяют исследовать далекие галактики и квазары, изучать экзопланеты, процессы рождения и смерти далеких звезд.

Сам телескоп имеет размеры, сравнимые со средним автобусом. Каждую неделю передает в Европейский центр управления до 120 Гигабайт различной информации, в том числе фото и видео. В интернет на всеобщее обозрение выложены различные снимки космоса, полученные Хабблом в разное время. Снимки отличаются неземной красотой, высоким качеством и разрешением. Кстати, чтобы провести свое собственное исследование космоса с помощью телескопа, достаточно всего лишь подать заявку в Европейское астрономическое агентство. Правда, заявок очень много, поэтому выполняются в первую очередь те, которые были поданы учеными и научными сообществами.

В ближайшее время, по официальным заявлениям NASA, планируется детальное изучение Плутона и окраинных областей Солнечной системы, с помощью нового оборудования собрать данные об отдельных удаленных звездах, выяснить химический состав умирающих звезд. Наиболее интересные фотографии также будут публиковаться на официальных сайтах в глобальной сети. Ниже приведен список ресурсов, на которых размещены фото с Хаббла.


Источники:
  • Официальный сайт телескопа Хаббл
  • Официальный сайт NASA
  • Вселенная глазами телескопа
  • Избранные фотографии
  • Избранные фотографии
  • К 14-летию вывода на орбиту Хаббла
  • Подробнее об астрономии
  • Подробнее о Хаббле

Совет 4: Как выбрать детский телескоп

Если ваш ребенок не на шутку увлекся астрономией и просит подарить ему телескоп, пора задуматься над тем, чтобы поддержать хобби малыша. «Взрослые» телескопы довольно дороги, а детский телескоп обычно стоит несколько дешевле. Несмотря на это, он предоставит юному звездочету прекрасную возможность наблюдать за небом, узнавать много нового и неизведанного. Кроме того, детские телескопы способны увлечь не только ребенка, но и его родителей.
Инструкция
1
Не бросайтесь к самым дорогим и «навороченным» моделям. Начните с простого. Пусть это будет простой детский телескоп, в котором и вы, и ваш ребенок легко разберетесь. Если ваше чадо надолго полюбило занятия астрономией, тогда пришло время обсудить покупку профессионального телескопа для ребенка.
2
Загляните в объектив. Принцип выбора телескопа для ребенка прост: детализация объектов прямо пропорциональна размеру линзы объектива. Объективы всех телескопов измеряются как в миллиметрах, так и в дюймах. Крупные линзы откроют взору невидимые для глаз тела и туманности.
3
Размер окуляра связан с увеличением телескопа. Для ребенка оптимальным будет телескоп с увеличением более 10 крат, телескоп с увеличением от 45 крат можно подарить старшекласснику. Последнее даст возможность увидеть вблизи Луну.
4
Берите детский телескоп с линзой Барлоу в комплекте. Она устанавливается перед окуляром, и увеличение телескопа возрастает в 2 раза.
5
В качестве первого детского телескопа оптимально выбрать 40-90-мл телескоп-рефрактор, более высокие показатели делают стоимость детских телескопов выше.
6
Детский телескопы является не просто облегченным и упрощенным вариантом взрослого профессионального телескопа. Детские телескопы еще и безопасны для использования юных астрономов!
Обратите внимание
Предупредите ребенка, что смотреть в телескоп на солнце категорически запрещено. Это приведет к потере зрения.
Источники:
  • Телескопы для детей

Совет 5: История телескопов

Часто изобретение первого телескопа приписывают Гансу Липпершлею из Голландии, 1570-1619 годы, однако почти наверняка он не являлся первооткрывателем. Скорее всего, он просто сделал телескоп популярным и востребованным. Но при этом не забыл подать в 1608 году заявку на патент на пару линз, размещенных в трубке. Он назвал устройство подзорной трубой. Однако его патент был отклонен, поскольку его изобретение показалось слишком простым.



К концу 1609 года небольшие подзорные трубы благодаря Липпершлею стали распространены по всей Франции и Италии. В августе 1609 года Томас Харриот доработал и усовершенствовал изобретение, что позволило астрономам рассмотреть кратеры и горы на Луне.

Большой прорыв произошел, когда итальянский математик Галилео Галилей узнал о попытке голландца запатентовать линзовую трубу. Вдохновленный открытием, Галилей решил сделать такой прибор для себя. В августе 1609 года именно Галилео изготовил первый в мире полноценный телескоп. Сначала это была всего лишь зрительная труба - комбинация очковых линз, сегодня бы ее назвали рефрактор. До Галилео, скорее всего, мало кто догадывался использовать на пользу астрономии эту трубку. Благодаря прибору Галилей открыл кратеры на Луне, доказал ее сферичность, открыл четыре спутника Юпитера, кольца Сатурна.

Развитие науки позволяло создавать более мощные телескопы, которые давали видеть много больше. Астрономы начали использовать объективы с большим фокусным расстоянием. Сами телескопы превратились в огромные неподъемные трубы и, конечно, были не удобны в использовании. Тогда для них изобрели штативы.

К 1656 году Христиан Гюйенс сделал телескоп, увеличивающий в 100 раз наблюдаемые объекты, размер его был более 7 метров, апертура - около 150 мм. Этот телескоп уже относят к уровню сегодняшних любительских телескопов. К 1670-х годам был построен 45-метровый телескоп, который еще больше увеличивал объекты и давал больший угол зрения.

Но даже обычный ветер мог служить препятствием для получения четкого и качественного изображения. Телескоп стал расти в длину. Первооткрыватели, пытаясь выжать максимум из этого прибора, опирались на открытый ими оптический закон: уменьшение хроматической аберрации линзы происходит с увеличением ее фокусного расстояния. Чтобы убрать хроматические помехи, исследователи делали телескопы самой невероятной длины. Эти трубы, которые назвали тогда телескопами, достигали 70 метров в длину и доставляли множество неудобств в работе с ними и их настройке. Недостатки рефракторов заставили великие умы искать решения, как улучшить телескоп. Ответ и новый способ был найден: собирание и фокусировке лучей стала производится с помощью вогнутого зеркала. Рефрактор переродился в рефлектор, полностью освободившийся от хроматизма.

Заслуга эта целиком и полностью принадлежит Исааку Ньютону, именно он сумел дать новую жизнь телескопам с помощью зеркала. Его первый рефлектор имел диаметр всего четыре сантиметра. А первое зеркало для телескопа диаметром 30 мм он сделал из сплава меди, олова и мышьяка в 1704 году. Изображение стало четким. Кстати, его первый телескоп до сих пор бережно хранится в астрономическом музее Лондона.

Но еще долгое время оптикам никак не удавалось делать полноценные зеркала для рефлекторов. Годом рождения нового типа телескопа принято считать 1720 год, когда англичане построили первый функциональный рефлектор диаметром 15 сантиметров. Это был прорыв. В Европе появился спрос на удобоносимые, почти компактные телескопы в два метра длиной. О 40-метровых трубах рефракторов стали забывать.

XVIII век вполне мог считаться веком рефлектора, если бы не открытие английских оптиков: волшебная комбинация двух линз из крона и флинта.

Двухзеркальная система в телескопе предложена французом Кассегреном. Реализовать свою идею в полной мере Кассегрен не смог из-за отсутствия технической возможности изобретения нужных зеркал, но сегодня его чертежи реализованы. Именно телескопы Ньютона и Кассегрена считаются первыми «современными» телескопами, изобретенными в конце XIX века. Кстати, космический телескоп Хаббл работает как раз по принципу телескопа Кассегрена. А фундаментальный принцип Ньютона с применением одного вогнутого зеркала использовался в Специальной астрофизической обсерватории в России с 1974 года. Расцвет рефракторной астрономии произошел в XIX веке, тогда диаметр ахроматических объективов постепенно рос. Если в 1824 году диаметр был еще 24 сантиметра, то в 1866 году его размер вырос вдвое, в 1885 году он стал составлять 76 сантиметров (Пулковская обсерватория в России), а к 1897 году изобретен иеркский рефрактор. Можно посчитать, что за 75 лет линзовый объектив увеличивался со скоростью одного сантиметра в год.

К концу XVIII века компактные удобные телескопы пришли на замену громоздким рефлекторам. Металлические зеркала тоже оказались не слишком практичны - дорогие в производстве, а также тускнеющие от времени. К 1758 году с изобретением двух новых сортов стекла: легкого - крон - и тяжелого - флинта - появилась возможность создания двухлинзовых объективов. Чем благополучно и воспользовался ученый Дж. Доллонд, который изготовил двухлинзовый объектив, впоследствии названный доллондовым.

После изобретения ахроматических объективов победа рефрактора была абсолютная, оставалось лишь улучшать линзовые телескопы. О вогнутых зеркалах забыли. Возродить их к жизни удалось руками астрономов-любителей. Так Вильям Гершель, английский музыкант, в 1781 году открыл планету Уран. Его открытию не было равных в астрономии с глубокой древности. Причем Уран был открыт с помощью небольшого самодельного рефлектора. Успех побудил Гершеля начать изготовление рефлекторов большего размера. Гершель в мастерской собственноручно сплавлял зеркала из меди и олова. Главный труд его жизни – большой телескоп с зеркалом диаметром 122 см. Благодаря этому телескопу открытия не заставили себя ждать: Гершель открыл шестой и седьмой спутники планеты Сатурн. Другой, ставший не менее известным астроном-любитель, английский землевладелец лорд Росс изобрел рефлектор с зеркалом диаметром в 182 сантиметра. Благодаря телескопу он открыл ряд неизвестных спиральных туманностей.

Телескопы Гершеля и Росса обладали множеством недостатков. Объективы из зеркального металла были слишком тяжелыми, отражали лишь малую часть падающего на них света и тускнели. Требовался новый совершенный материал для зеркал. Этим материалом оказалось стекло. Французский физик Леон Фуко в 1856 году попробовал вставить в рефлектор зеркало из посеребренного стекла. И опыт удался. Уже в 90-х годах астроном-любитель из Англии построил рефлектор для фотографических наблюдений со стеклянным зеркалом в 152 сантиметра в диаметре. Очередной прорыв в телескопостроении был очевиден.

Этот прорыв не обошелся без участия русских ученых. Я.В. Брюс прославился разработкой специальных металлических зеркал для телескопов. Ломоносов и Гершель, независимо друг от друга, изобрели совершенно новую конструкцию телескопа, в которой главное зеркало наклоняется без вторичного, тем самым уменьшая потери света.

Немецкий оптик Фраунгофер поставил на конвейер производство и улучшил качество линз. И сегодня в Тартуской обсерватории стоит телескоп с целой, работающей линзой Фраунгофера. Но рефракторы немецкого оптика также были не без изъяна – хроматизма.

И лишь к концу XIX века изобрели новый метод производства линз. Стеклянные поверхности начали обрабатывать серебряной пленкой, которую наносили на стеклянное зеркало путем воздействия виноградного сахара на соли азотнокислого серебра. Эти принципиально новые линзы отражали до 95% света, в отличие от старинных бронзовых линз, отражавших всего 60% света. Л. Фуко создал рефлекторы с параболическими зеркалами, меняя форму поверхности зеркал. В конце XIX века Кросслей, астроном-любитель, обратил свое внимание на алюминиевые зеркала. Купленное им вогнутое стеклянное параболическое зеркало диаметром 91 см сразу было вставлено в телескоп. Сегодня телескопы с подобными громадными зеркалами устанавливаются в современных обсерваториях. В то время как рост рефрактора замедлился, разработка зеркального телескопа набирала обороты. С 1908 по 1935 года различные обсерватории мира соорудили более полутора десятков рефлекторов с объективом, превышающим иеркский. Самый большой телескоп установлен в обсерватории Маунт-Вилсон, его диаметр 256 сантиметров. И даже этот предел совсем скоро был превзойден вдвое. В Калифорнии смонтирован американский рефлектор-гигант, на сегодня его возраст более пятнадцати лет.

Более 30 лет назад в 1976 году ученые СССР построили 6-метровый телескоп БТА - Большой Телескоп Азимутальный. До конца XX века БРА считался крупнейшим в мире телескопом Изобретатели БТА были новаторами в оригинальных технических решениях, таких как альт-азимутальная установка с компьютерным ведением. Сегодня эти новшества применяются практически во всех телескопах-гигантах. В начале XXI века БТА оттеснили во второй десяток крупных телескопов мира. А постепенная деградация зеркала от времени - на сегодня его качество упало на 30% от первоначального - превращает его лишь в исторический памятник науке.

К новому поколению телескопов относятся два больших телескопа - 10-метровых близнеца KECK I и KECK II для оптических инфракрасных наблюдений. Они были установлены в 1994 и 1996 году в США. Их собрали благодаря помощи фонда У. Кека, в честь которого они и названы. Он предоставил более 140 000 долларов на их строительство. Эти телескопы размером с восьмиэтажный дом и весом более 300 тонн каждый, но работают они с высочайшей точностью. Главное зеркало диаметром 10 метров состоит из 36 шестиугольных сегментов, работающих как одно отражательное зеркало. Установлены эти телескопы в одном из оптимальных на Земле мест для астрономических наблюдений - на Гавайях, на склоне потухшего вулкана Мануа Кеа высотой 4 200 м. К 2002 году эти два телескопа, расположенные на расстоянии 85 м друг от друга, начали работать в режиме интерферометра, давая такое же угловое разрешение, как 85-метровый телескоп.

История телескопа прошла долгий путь – от итальянских стекольщиков до современных гигантских телескопов-спутников. Современные крупные обсерватории давно компьютеризированы. Однако любительские телескопы и многие аппараты типа Хаббл все еще базируются на принципах работы, изобретенных Галилеем.


Источники:
  • История телескопа
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше