Как появились телескопы?

Первые зрительные трубки начали использовать во флоте. Если в открытом море капитан корабля сумел раньше увидеть и опознать чужой корабль, у него появлялось преимущество. Он мог убежать от сильного противника или, наоборот, достаточно близко приблизиться к противнику слабому, чтобы тот не успел убежать. Ведь 500 лет назад море никогда не было мирным. Помните, у Гёте в «Фаусте»:

«Война, торговля и пиратство — три вида сущности одной».

Однако вскоре появились люди, направившие зрительные трубки в небо, чтобы посмотреть на планеты, Луну, подробнее увидеть звезды. Совершенствуя оптические приборы, создали телескопы. Исследования звездного неба, произведенные Галилео Галилеем в 1609−1610 годах, позволили сделать много открытий.

Проходило время, телескопы становились мощнее, они давали все большее увеличение.

Самые первые телескопы относят к XVII−XVIII вв. Тогда размер зеркала составлял от 10 до 40 см, а вес — от сотен граммов до нескольких килограммов.

В XIX веке произошло усовершенствование технологии литья и шлифовки. Зеркала стали делать сначала из стекла с серебрением при помощи амальгамы, затем — из кварца и специального оптического стекла. При этом диаметр зеркала достигал почти 1,5 м, а вес — сотен килограммов.

В начале XX века ученым удалось научиться делать зеркала размером до 2,5 м. В 1948 году в обсерватории Паломар был установлен телескоп с зеркалом диаметром 5 м, вес его составил 14 тонн.

Далее увеличивать диаметр зеркала стало невозможно — гравитация деформировала его и четкого изображения получить не удавалось.

Выход нашли в разработке сегментированных зеркал, их делали из алюмокерамики с эпоксидным литьем и собирали из сегментов размером около метра. Каждый сегмент весил около сотни килограммов. Суммарная масса составляла несколько тонн. Наибольшей проблемой таких телескопов являлась юстировка сегментов: их подгоняли так, чтобы получалось четкое изображение. Общий размер такого зеркала достигал 10 метров.

В XXI веке проектируют и начинают эксплуатацию телескопов с сегментированными зеркалами с диаметром 25−29 м. Делают такие зеркала из корунда и карбида кремния, диаметр одного сегмента достигает 1 метра, общий вес зеркала — до десятков тонн.

Поскольку созданию еще более мощных телескопов начало мешать земное тяготение, люди задумались: а не попробовать ли перенести телескопы в космос, чтобы гравитация не деформировала зеркала?

Считается, что первым оптическим телескопом, запущенным на орбиту, был ANS (Аstronomical Netherlands Satellite), его запустили 30 августа 1974. Он позволял вести наблюдения в видимом и ультрафиолетовом спектре.

Но, разумеется, наиболее знаменитым из оптических телескопов в космосе является телескоп «Хаббл» (диаметр зеркала 2,4 м), запущенный в космос 24 апреля 1990 года. Правда, когда его только вывели на орбиту, то обнаружили, что он не работает: в этом сложном устройстве отказал один из управляющих блоков. В декабре 1993 г. прямо на орбите астронавты США провели ремонт телескопа, и после этого он начал работать.

Изображения звездных объектов, получаемых «Хабблом» в частотном диапазоне от ультрафиолета до инфракрасного излучения, сильно превосходят то, что позволяют получать телескопы, размещенные на Земле. Там и засветка от атмосферы, и дрожание воздуха, и тяготение, деформирующее зеркало, и многое другое. Миссия телескопа «Хаббл» продолжается и сейчас.

До настоящего времени всего на орбиту было запущено свыше 15 спутников-лабораторий с оптическим приборами, изучающими звездное небо в диапазоне «ультрафиолет — видимый свет — инфракрасное излучение». Часть из них уже прекратили свои миссии, другие продолжают исследование звездного неба.

В 2022 году началась работа на орбите телескопа James Webb. У него сегментированное зеркало общим диаметров 6,5 м. 18 сегментов, составляющих зеркало телескопа, сделаны из покрытого золотом бериллия. Правда, работает он не в видимом диапазоне, а в инфракрасном, от 0,6 мкм до 28,5 мкм (ближний и средний инфракрасный).

Кроме James Webb Space Telescope, на орбиту были выведены еще несколько спутников, создававших карту звездного неба в инфракрасном диапазоне.

Исследования внеземных источников рентгеновских и гамма-излучений начались с самых первых заатмосферных пусков — ведь атмосфера и магнитосфера Земли не пропускают (по крайней мере, очень сильно ослабляют) рентгеновские и гамма-лучи космических излучений. В самом начале космической эры, в 1960-е годы, детекторы жестких излучений на спутниках зафиксировали и резкий рост уровня излучений за пределами магнитосферы, и тот факт, что время от времени в космосе происходят мощные вспышки излучений. И встал вопрос построения карты Вселенной в рентгеновском и гамма-диапазоне. Для этого на орбиту запускались рентгеновские и гамма-телескопы.

Миссия UHURU (1970−1973) позволила составить первый каталог ярких источников рентгеновского излучения, а миссия SAS‑2 (1972) дала земной науке информацию о структуре нашей Галактики и позволила составить карту неба в гамма-диапазоне.

В разное время, от начала 1970-х до настоящего времени, несколько десятков выведенных на орбиту гамма- и рентгеновских телескопов проводили наблюдение за источниками соответствующих излучений во Вселенной

Человечество изучает Вселенную, звезды, галактики, квазары во всех доступных нашей аппаратуре диапазонах электромагнитных излучений, пытаясь раскрыть загадки мироздания.

Астроном — на самом деле великая профессия, работа для настоящих ученых. Говорят, что когда Уильям Гершель возглавлял королевскую обсерваторию, к нему в гости как-то приехала королева Англии. Гершель показал ей, как тут работают. В конце королева поинтересовалась размером его жалования. Узнав, сколь мало жалование королевского астронома, велела увеличить ее в несколько раз. Гершель стал умолять Её Величество не делать этого, сказав:

«Если должность королевского астронома станет выгодной — на неё будут назначать не астрономов».

Прошли века, а люди нисколько не изменились.