САМЫЕ УДИВИТЕЛЬНЫЕ ОБСЕРВАТОРИИ. Актуальность темы проекта заключается в том, что
 Скачать 39.92 Kb.
|
|
Введение Мы живем на маленькой планете около небольшой звезды в гигантской галактике, которая тем не менее сама теряется на невероятных просторах Вселенной. Практически все, что есть в космосе, от нас очень далеко, а некоторые объекты от нас отделены просто невообразимым расстоянием. Актуальность темы проекта заключается в том, что астрономические знания совершенно необходимы для формирования научного мировоззрения. За последние несколько десятков лет знания человека об окружающем его мире, Вселенной, в которой он живет, значительно расширились, благодаря разработкам новых астрономических приборов, позволяющих изучать Вселенную на глубинах до нескольких десятков-сотен миллионов световых лет. Размер же принципиально наблюдаемой Вселенной около 14 млрд. световых лет. Современные обсерватории и оптические телескопы на Земле подходят к своему техническому пределу, земная атмосфера даже на больших высотах значительно искажает изображение, получаемые из космоса, электронные средства адаптации зеркала имеют свои предельные характеристики. Как преодолеть эти ограничения, создаваемые самой Землей? Пример телескопа «Хаббл» дал очень поучительный результат: в открытом космосе эти ограничения отсутствуют, хотя и Солнечная система, и галактика Млечный Путь создают свой оптический фон, и возникают другие ограничения, связанные с техническими возможностями современных космических аппаратов и систем выведения на орбиту. Как решить эти задачи? Может создать специальную обсерваторию на Луне? В связи с этим актуальность является очевидным. Объектом проекта является астрономические процессы. Предметом проекта является современные технологии в астрономии. Гипотеза – перспективы и возможности астрономического приборостроения, ответ по которой позволит понять физические основы современных методов астрономических исследования и осознать место человека во Вселенной. Таким образом, целью работы является ответ на вопрос о перспективах и возможностях астрономического приборостроения. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач: 1. Изучить учебную, методическую и научную литературу по проблеме «астрономическое приборостроение и астрономические наблюдения» 2. Отобрать учебный и методический материал по указанным проблемам. 3. Сделать выводы. С точки зрения науки Эволюция телескопов и обсерваторий: история развития и появления История развития обсерваторий Обсерватория — это научное учреждение, в котором сотрудники — учёные разных специальностей — наблюдают за природными явлениями, анализируют наблюдения, на их основе продолжают изучать то, что происходит в природе. Обсерватории строят в тех местностях, которые дают учёным максимум материала для исследований. В светлое время дня солнечные лучи заметно нагревают любые предметы и сооружения. В результате этого купол обсерватории так нагревается, что горячий воздух начинает активно струится с его поверхности. В знойный день горячий воздух устремляется вверх, и можно заметить, как изображение словно колышется. Это приводит к тому, что проводить астрономические наблюдения становится невозможно. Чтобы минимизировать вредный эффект, на здание обсерватории наносится светоотражающее покрытие, плюс ко всему устанавливаются мощные системы охлаждения и вентиляции. В большинстве случаев астрономический купол выполняется сферической формы, вращающимся во все стороны горизонта, можно нацелить телескоп в любую точку небосвода – от плоскости горизонта до вертикальной линии зенита. Слайд 2 Астрономические — самый древний вид обсерваторий. В древности постройки были конечно же крайне простыми и нефункциональными относительно современных. Древнейшие из обсерваторий найдены археологами и историками на землях Мексики, на территориях Вавилона и Персии, Перу и Ассирии, Древних Китая и Египта, и многих других странах. За небом наблюдали жрецы, их можно считать первыми астрономами. Источник: https://www.vseznaika.org/tehnika/chto-takoe-observatoriya-i-dlya-chego-ona-nuzhna Одна из старинных обсерваторий известна и узнаваема во всем мире, это легендарный Стоунхендж, расположенный недалеко от Лондона. Его создали в каменном веке, сооружение было предназначено для проведения религиозных обрядов и наблюдения за небом, то есть сочетало в себе функции храма и обсерватории. Понять второе назначение человечество смогло не сразу. Исследователи обратили внимание, что огромные плоские камни расположены в определенной последовательности, и сделали такие выводы. Слайд3 На территории Армении найдена еще одна древнейшая обсерватория, построенная около 5 тыс. лет назад. В XV веке в Самарканде великий астроном Улугбек построил выдающуюся для своего времени обсерваторию, в которой главным инструментом был огромный квадрант для измерения угловых расстояний звезд и других светил. Известна гигантская самаркандская обсерватория, где Улугбек — потомок легендарного Тимура-Тамерлана — вёл наблюдения за перемещением Солнца, описывая его с небывалой до того точностью. Обсерватория радиусом 40 м имела вид секстанта-траншеи с ориентацией на юг и отделкой мрамором. Слайд4 Первой обсерваторией в современном смысле этого слова был знаменитый музей в Александрии, устроенный Птолемеем II Филадельфом. Аристилл, Тимохарис, Гиппарх, Аристарх, Эратосфен, Геминус, Птолемей и другие добились здесь небывалых результатов. здесь уже использовались большие телескопы-рефракторы. А одной из самых продвинутых обсерваторий был Ураниборг, или Небесный замок, — владение Тихо Браге, датского придворного астронома. Обсерватория была оснащена лучшим, самым точным на то время инструментом, имела собственные мастерские по изготовлению инструмента, химическую лабораторию, хранилище книг и документов и даже печатный станок для собственных нужд и бумажную мельницу для производства бумаги — роскошь по тем временам королевская! https://zen.yandex.ru/media/scandinews/grustnaia-istoriia-nebesnogo-zamka-pervoi-v-evrope-observatorii-5b6b0fbdfcc28300ab6cd4bf Королевская обсерватория Гринвич была построена в далеком 1675 году и является старейшим научным учреждением Лондона. Она находится в самом центре Гринвичскго парка на холме и знаменита тем, что здесь находится нулевой меридиан, и посетители Обсерватории могут постоять одновременно в двух полушариях. https://pytrip.ru/korolevskaya-observatoriya-grinvich-gde-proxodit-nulevoj-meridian/ В 1839 году была открыта Пулковская обсерватория (Санкт-Петербург), ставшая одной из самых известных в мире. Первый телескоп Галилея В 1609 году появился первый телескоп — главный инструмент любой астрономической обсерватории. Создателем его стал Галилей. Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные, стал Галилео Галилей. В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива — 4,5 см. Это был очень телескоп-рефлектор: лучи в нём преломлялись, проходя сквозь ряд стеклянных линз. Он был несовершенным инструментом, обладавшим всеми возможными аберрациями. Тем не менее, с его помощью Галилей сделал ряд открытий. Слайд9 Усовершенствовал телескоп Кеплер: в его приборе изображение было перевёрнутым, но более качественным. Эта особенность стала в итоге стандартной для телескопических приборов. 2 Современные крупнейшие обсерватории и телескопы 2.1Крупнейшие астрономические обсерватории и оптические телескопы С тех пор как появился первый телескоп астрономия стала другой. Млечный Путь распался на отдельные звезды. На небе обнаружилось громадное количество новых звезд. На Луне – горы и кратеры, а на Солнце – пятна. И все это благодаря оптическому телескопу, или телескопу оптического диапазона. Но если еще точнее, то телескопу видимого диапазона, так как большую часть истории астрономии этими устройствами наблюдали только видимый свет. Обнаружение волн инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов тогда еще было недоступно. В таких телескопах увеличенное изображение небесного тела наблюдается глазом, нашим естественным детектором электромагнитных волн, или фотографируется. Мы и сейчас повсеместно используем оптические телескопы. Современные обсерватории представляют собой башни с телескопами в форме цилиндра или многогранника. В них работают оптические телескопы, их располагают в закрытых куполообразных сводах. Также используются радиотелескопы, они собирают световое излучение, обрабатывают его фотографическими или фотоэлектрическими методами, итогом анализа становится важная информация о космических телах. Обычно такие заведения располагаются за пределами города. Место размещения предварительно оценивается, подходят горные плато с незначительной атмосферной турбулентностью. Такие условия подходят для изучения инфракрасного излучения, которое поглощается нижними слоями атмосферы. Крайне важно, чтобы в выбранном месте была низкая облачность, иначе она будет мешать наблюдениям. Китайская астрономическая обсерватория или Небесный глаз - крупнейшая на сегодняшний момент в мире астрономическая обсерватория располагается на юго-западе Китая. Строительство началось в 2011 году. Стоимость строительства самого крупного радиотелескопа на нашей планете составила 180 млн долларов. Сооружение телескопа под названием «Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой» (FAST). заняло пять лет, в результате инженеры смогли построить 500-метровую тарелку, состоящую из 4400 алюминиевых панелей. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех. При этом, не стоит забывать о том, что работа с FAST не лишена проблем — так, основная проблема заключается в хранении невероятно большого количества данных, которые в ближайшие несколько лет соберет этот радиотелескоп. Китайский радиотелескоп способен обнаружить даже самые слабые радиоволны, исходящие от небесных объектов, таких как пульсары и целые галактики. Также специалисты не исключают, что он может быть использован для обнаружения далеких миров, на которых может существовать жизнь. Паранальская обсерватория или Очень Большой Телескоп (VLT ) представляет собой систему из четырех основных антенн диаметром 8,2 метра и четырех вспомогательных по 1,8 м в диаметре, объединенных в астрономических интерферометр. Это чудо техники расположено в высокогорьях Анд на высоте более 2,5 км над уровнем моря в чилийской пустыне Атакама. Такое расположение телескопа дает большое преимущество: в этой местности можно наблюдать за безоблачным небом почти круглый год, а разреженная атмосфера позволяет избегать искажений, создаваемых движением воздушных масс. Поэтому обсерватория принимает сигнал в оптическом и среднем инфракрасном диапазонах, а обрабатывает полученный материал суперкомпьютер, способный выполнять до семнадцати квадриллионов операций в секунду. На этом телескопе работают ученые «Европейской южной обсерватории Астрономическая обсерватория Аресибо расположена в Пуэрто Рико, в 15 км от Аресибо, на высоте 497 м над уровнем моря. Здесь ведут исследования Корнельский университет и Национальный центр астрономии и ионосферы США. Диаметр тарелки радиотелескопа составляет 304,8 м, а глубина зеркала – 50,9 м. Поверхность рефлектора покрыта 38 778 алюминиевыми пластинами, каждая из которых имеет приблизительный размер 1х2 метра. Само зеркало расположено в естественном углублении, а подвижный облучатель подвешен на тросах к трем опорным фермам, положение которого и определяет, какой участок небосвода окажется в фокусе. Интересно, что прозрачный для солнечных лучей рефлектор телескопа используется в качестве парника для выращивания сельскохозяйственных культур. Радиотелескоп, установленный в Аресибо, — в настоящее время, крупнейший в мире (из использующих одну апертуру). Телескоп используется для исследований в области радиоастрономии, физики атмосферы и радиолокационных наблюдений объектов Солнечной системы. В 2007 году введен в строй Большой Канарский телескоп — оптический телескоп-рефлектор с самым крупным зеркалом в мире расположен на пике потухшего вулкана Мучачос на высоте около 2400 метров выше уровня моря, на Канарском острове Пальма. Является одним из лучших мест на Земле с точки зрения астроклимата. Она расположена выше атмосферного слоя, для которого характерно интенсивное формирование облаков, что позволяет, практически всегда, вести наблюдения на чистом небосводе. Его первичное шестиугольное зеркало, с эквивалентным диаметром 10,4 метра, составлено из 36 шестиугольных сегментов Обсерватория Натски расположена неподалеку от индийского города Пуна. Этот крупнейший из работающих в метровом диапазоне радиотелескопов состоит из тридцати антенн с 45-метровыми отражателями весом около 80 тонн каждый. 14 антенн расположены на площади в 1 квадратный километр, а остальные 16 образуют Y-образную конфигурацию протяженностью в 25 километров. Математическая обработка информации по 435 возможным парам комбинаций расположения тарелок позволяет ученым утверждать, что эта система интерферометров эквивалентна по эффективности одной тарелке диаметром в 25 километров. Однако вычисление корреляций занимает несколько часов. Обсерватория Кека расположенная на пике горы Мауна-Кеа (4145 метров над уровнем моря), на острове Гавайи, США. Телескопы обсерватории были крупнейшими в мире с 1993 по 2007 год, до введения в строй Большого канарского телескопа GTC (10,4 м). Имеют возможность работать в режиме астрономического интерферометра, для увеличения разрешающей способности. Оснащены активной и адаптивной оптикой. Астроклимат обсерватории — один из лучших в мире. Наибольшее количество экзопланет открыто именно в этой обсерватории с помощью спектрометра высокого разрешения В обсерватории Кека находятся два зеркальных телескопа, эквивалентный диаметр шестиугольных первичных зеркал составляет 10 метров. Каждое зеркало составлено из 36 малых шестиугольных зеркал. Эти телескопы входят в число крупнейших в мире. В России самый крупный телескоп установлен в специальной астрофизической обсерватории в республике Карачаево-Черкессия на Северном Кавказе. Благодаря тому, что он смонтирован на высоте чуть более 2000 метров над уровнем моря достигается высокое качество получаемых изображений Главное зеркало рефлектора составляет 6 метров в диаметре, в результате чего предельная звездная величина для этого инструмента составляет внушительную цифру в +25m! До 1993 года он оставался крупнейшим в мире, пока не была построена обсерватория Кека. На сегодня телескоп проходит глубокую модернизацию — основное зеркало демонтировано и отправлено на завод изготовитель для переполировки. Кроме этого, будет установлено новое электронное оборудование системы слежения и наведения. 2.2Телескопы в космосе и стратосфере При наблюдении с поверхности Земли невозможно зарегистрировать лучи ультрафиолетового, инфракрасного, гамма и других видов космического происхождения. Для работы с ними телескопы начали запускать в космос, каждый из них представляет собой отдельную обсерваторию. Так ученые смогли шагнуть в эру изучение внеатмосферной астрономии, то есть преодолеть ограничения, накладываемые атмосферой. Телескоп «Хаббл» – совместный американо-европейский проект, один из самых прославленных телескопов современности. Это первая из четырех Больших космических обсерваторий NASA, каждая из которых предназначена для изучения космоса в своей области электромагнитного спектра. «Хаббл» «видит» небо в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном спектрах. Телескоп «Хаббл» запущен он был на низкую околоземную орбиту (569 км) в 1990 году челноком «Дискавери и перемещается на 8 километров каждую секунду. Наклонение его орбиты имеет значение 28,5 градусов. Вокруг Земли телескоп облетает за 97 минут. За более чем 30-летнюю миссию космический телескоп Хаббл провел более 1,4 миллиона наблюдений, отправляя на Землю потрясающие снимки Вселенной. Чувствительность его матрицы примерно в 40 000 раз выше, чем чувствительность человеческого глаза. Это позволило «Хабблу» сделать одни из самых впечатляющих фотографий, известных человечеству. Это изображения удаленных галактик, моменты рождения звезд, возникновение туманностей и сверхновых и многое другое. Самая далекая галактика, когда-либо наблюдаемая телескопом «Хаббл», - GN-z11. Она находится на расстоянии около 13,4 миллиарда световых лет от Земли. И поскольку эта галактика находится так далеко, а свет может перемещаться только с конечной скоростью (299 792 458 метров в секунду), телескоп как бы заглядывает в далекое прошлое. И видит очень далекие объекты такими, какими они были тогда, когда испустили пойманный его зеркалом свет. Вот что интересно еще: в настоящее время галактика GN-z11 удалена на 32 миллиарда световых лет от Земли. Так произошло из-за расширения Вселенной. Американская стратосферная обсерватория SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) размещена на борту широкофюзеляжного самолета Boeing 747SP. Полеты проходят на высотах 12−14 км. Здесь доступно уже около 85% всего инфракрасного спектра. Это позволяет приблизить качество получаемой «картинки» к уровню космических обсерваторий. Телескоп-рефлектор расположен в задней части фюзеляжа самолета.Проект представляет собой партнерство NASA и Германского аэрокосмического центра (DLR). Воздушная обсерватория базируется в Исследовательском центре Армстронга в Палмдейле, Калифорния (США). Первый свет телескоп SOFIA увидел 26 мая 2010 года. Несомненным плюсом воздушной обсерватории является то, что самолет может перелететь практически в любую точку планеты, позволяя тем самым вести наблюдения как в северном, так и в южном полушариях неба. Объектом последних наблюдений этого самолета стал астероид пояса Койпера 2014 MU69. Еще выше, уже на орбите, и отнюдь не околоземной, а гелиоцентрической, плодотворно отработал свои 4 года телескоп «Гершель». Он стал первой космической обсерваторией для полномасштабного изучения инфракрасного излучения на орбите. И, кроме того, самой большой на сегодняшний день инфракрасной обсерваторией, Его зеркало, «склеенное» из 12 элементов, имеет диаметр 3,5 метра. Фокусное расстояние телескопа – 28,5 метра. Его волновой диапазон – от 60 до 670 мкм против 3–180 мкм у «Спитцера», его предшественника. Официально «Гершель» завершил свою научную миссию в июне 2013 года. В течение четырехлетней работы космическая обсерватория находилась в 1,5 миллионах километров от нашей планеты. Целью телескопа «Гершель» было изучение инфракрасной части излучения объектов Солнечной системы и Млечного Пути, а также объектов вне нашей Галактики, вплоть до тех, что находятся в миллиардах световых лет от нас. Как известно, избыток ультрафиолетового излучения вреден для живых организмов. Ультрафиолетовые лампы применяются для обеззараживания воды, воздуха и различных поверхностей. Но от космического ультрафиолета нас также защищает земная атмосфера. И она же мешает астрономам вести наблюдения в этом диапазоне. Все это в первую очередь благодаря озоновому слою, расположенному на высотах 20–70 км. Поэтому наблюдения в ультрафиолетом диапазоне приходится вести из верхних слоев атмосферы Космический аппарат Swift – одна из современных обсерваторий, на которой установлен ультрафиолетовый телескоп UVOT (UltraViolet/Optical Telescope), предназначенный для наблюдений в диапазоне длин волн от 170 до 650 нм и имеющий диаметр зеркала 0,3 м. Однако запущенная в космос в 2004 году орбитальная обсерватория Swift имеет особое назначение. Оснащенная тремя научными инструментами многоволновая космическая обсерватория предназначена для изучения гамма-всплесков. UVOT – только один из трех ее инструментов, необходимый для обнаружения оптического (ультрафиолетового) послесвечения гамма-всплесков. Космические гамма-всплески – масштабные краткосрочные выбросы энергии, которые наблюдаются в отдаленных галактиках. За первоначальным всплеском в гамма-диапазоне, как правило, следует долгоживущее «послесвечение», излучаемое на более длинных волнах, в том числе и в УФ-диапазоне. Большинство наблюдаемых гамма-всплесков испускается во время вспышек сверхновых. Благодаря инструментам Swift удалось впервые наблюдать такую вспышку с самого начала. Вспыхнувшая 9 февраля 2008 года сверхновая звезда SN 2008D находится на расстоянии около 88 миллионов световых лет от нас в галактике NGC 2770 (созвездие Рыси). Одним из самых успешных проектов в области ультрафиолетовой астрономии стал орбитальный ультрафиолетовый космический телескопом GALEX (Galaxy Evolution Explorer), запущенный на орбиту в 2003 году с борта «самолета-космодрома» L-1011 Stargazer с помощью ракеты-носителя Pegasus-XL. Первоначально предполагалось, что на орбите обсерватория проработает два с половиной года, но на самом деле миссия растянулась на девять лет. Космический аппарат находился на околоземной орбите высотой 697 км. На его борту был установлен телескоп с диаметром зеркала 0,5 метра и фокусным расстоянием 3 метра. Поле зрения телескопа – 1,2 градуса. Одно из самых удивительных открытий телескопа GALEX – исполинский хвост из пыли и газа, обнаруженный у звезды Мира в созвездии Кита. Эта двойная звезда, расположенная от нас на расстоянии 417 св. лет. Недоступны для наблюдения с Земли источники рентгеновского излучения – квазары, нейтронные звезды, черные дыры. Последние сами рентгеновские лучи не испускают, но заставляют излучать материал, попадающий в них. Самый близкий к нам яркий источник космического рентгеновского излучения – это Солнце. Космическая обсерватория «Чандра является одним из самых отдаленных спутников Земли. Разгонный блок поднял обсерваторию на высокоэллиптическую орбиту с апогеем 134 527,6 км и перигеем 14 307,9 км. Такая орбита позволяет проводить непрерывные наблюдения в течение 55 часов из 65-часового периода обращения космического аппарата. Названа обсерватория в честь американского ученого индийского происхождения Субрахманьяна Чандрасекара – одного из крупнейших астрофизиков XX века. Обычные зеркала, и тем более линзы, для ренгеновской астрономии не подходят. Поэтому в рентгеновских телескопах применяют оптические системы, использующие только зеркала косого падения. В них рентгеновский луч «скользит» вдоль поверхности зеркала (система Вольтера). Максимальный диаметр многослойного рентгеновского зеркала «Чандры» – 1,2 м. Угловое разрешение – 0,5 угловой секунды. Фокусное расстояние – 10 метров. Рентгеновский инструмент также установлен и на борту космической обсерватории Swift. XRT (X-ray Telescope) применяется для измерения потока, спектра и кривых светимости гамма-всплесков, а также их послесвечений в широком динамическом диапазоне. Его диаметр составляет 0,51 метра, а фокусное расстояние – 3,5 метра. Гамма-излучение соседствует с рентгеновским, но гамма-кванты имеют еще большую энергию. Для испускания гамма-лучей требуется колоссальная энергия, поэтому, как и в рентгеновской, в гамма-астрономии объектами изучения становятся довольно «экзотические» объекты: пульсары, остатки сверхновых звезд, активные ядра галактик и др. Космическая обсерватория «Комптон» была запущена на орбиту шаттлом «Атлантис» 5 апреля 1991 года и проработала до 4 июня 2000 года. После чего спутник свели с орбиты в контролируемом режиме, и его не сгоревшие в атмосфере остатки упали в Тихий океан. В отличие от обсерватории «Чандра», Космическая обсерватория «Комптон», чтобы избежать влияния радиационных поясов, разместили на околоземной орбите высотой 450 км. То есть под поясами. Комптоновская обсерватория также была частью серии Больших обсерваторий, вторая после космического телескопа «Хаббл». Названа в честь Артура Холли Комптона, американского ученого, лауреата Нобелевской премии по физике за работы, связанные с физикой гамма-излучения. Среди наиболее значимых результатов, которые дала миссия «Комптона», – составление высококачественной карты неба в гамма-лучах с энергией выше 100 МэВ. За период работы телескоп зарегистрировал более 3000 гамма-всплесков. Обнаружены короткие гамма-всплески от грозовых облаков в земной атмосфере. Космический гамма-телескоп «Ферми» считается одним из преемников «Комптона». Обсерваторию вывели на орбиту 11 июня 2008 года на борту ракеты Delta II 7920-H. Это совместный проект США, Франции, Германии, Италии, Японии и Швеции. Высота орбиты спутника – 550 км. До 26 августа 2008 года аппарат назывался GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) и был переименован в честь итальянского физика Энрико Ферми, пионера физики высоких энергий, лауреата Нобелевской премии по физике 1938 года и одного из «отцов» атомной бомбы. Одним из самых интересных открытий, сделанных телескопом, стало обнаружение в 2010 году пузырей Ферми – гигантских образований, простирающихся в обе стороны от плоскости диска Млечного Пути на расстояние около 25 тысяч световых лет в каждую сторону. Оба пузыря являются источником высокоэнергетического излучения. На орбите также есть телескопы радиодиапазона. Первый в мире космический радиотелескоп установили в июле 1978 г. на советской орбитальной станции «Салют-6». Это был «КРТ-10» (Космический Радиотелескоп с диаметром зеркала антенны 10 метров). Он был доставлен на станцию грузовым космическим кораблем «Прогресс-7» и проработал два месяца. Сегодня на орбите находится его фактический преемник – космическая обсерватория «Спектр-Р», также известная как «Радиоастрон». Космический аппарат вывела на околоземную орбиту 18 июля 2011 года ракета «Зенит». Диаметр антенны «Спектра-Р» составляет 10 метров, фокусное расстояние – 4,22 м. Что касается разрешения, то проект «Радиоастрон» позволяет получить самое высокое угловое разрешение за всю историю наблюдений Вселенной. Телескоп предназначен для радиоастрофизических наблюдений внегалактических объектов с ультравысоким разрешением, а также для исследования характеристик околоземной и межпланетной плазм. 3 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ – ПРОЕКТЫ БУДУЩЕГО 3.1 Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) Аэрокосмическое агентству NASA планирует запуск этого амбициозного проекта. Кроме наблюдения за видимым спектром, JWST будет работать и в инфракрасном диапазоне. Основная миссия телескопа — узнать, какой была Вселенная после Большого взрыва. Webb способен наблюдать за галактиками на расстоянии 13 млрд световых лет от Земли. Телескоп «Джеймс Уэбб», именуемый также JWST или Webb, завершил финальные функциональные тесты. На космическом аппарате проверили работу внутренней электроники и систем связи. Испытания должны приблизить запуск JWST в космос в октябре 2021 года. Полет откладывают уже 13 лет. За это время общая стоимость проекта выросла до $10+ млрд. Телескоп планируют отправить в космос со стартового комплекса Arianespace ELA-3 на космодроме, расположенном недалеко от Куру (Kourou) во Французской Гвиане. Создатели Webb обещают, что он станет самым сложным и мощным из всех запущенных в космос аппаратов. Благодаря детекторам инфракрасного излучения среднего и ближнего диапазонов, с помощью JWST можно будет заглянуть внутрь пылевых облаков, где образуются звезды. Это позволит телескопу окунуться в тайны, связанные с ранним периодом формирования нашей Вселенной. Обычный телескоп, работающий в видимом спектре здесь не подойдет. Кроме того инфракрасная камера JWST отлично подойдет для обнаружения тепла исходящего от возможных экзопланет. Восемнадцать больших шестиугольных зеркал, изготовленных из легкого бериллия и покрытых золотом, будут собирать инфракрасные показания для JWST. Они будут работать при температурах почти абсолютного нуля в точке Лагранжа 2 (L2), которая находится сразу за Землей с точки зрения Солнца. Джеймс Уэбб получит щит размером с теннисный корт для защиты его хрупких инструментов от Солнца. Миссия JWST будет опирается на работу Больших обсерваторий NASA, четырех замечательных телескопов, чьи инструменты покрывают весь электромагнитный спектр, это позволит ученым наблюдать одни и те же астрономические объекты в видимом, гамма-лучевом, рентгеновском и инфракрасном спектрах. 3.2 Космический телескоп высокого разрешения (High-Definition Space Telescope (HDST)) Ассоциация университетов для исследований в астрономии (AURA) собрала команду учёных и технологов для оценочного проектирования будущей космической обсерватории, которую уже прозвали "супер Хабблом". По итогам проделанной работы был опубликован доклад, в котором был представлен, по сути, список пожеланий к будущему космическому телескопу высокой чёткости 68 (High-Definition Space Telescope, или HDST). В докладе нет его точной схемы, но есть информация, что зеркало должно достигать от 10 до 12 метров в поперечнике, что в 5 раз больше, чем у революционного в своё время "Хаббла" (2,4 метра). Причём верхний предел продиктован исключительно весом, который будет возможно вывести на орбиту с помощью современных ракет-носителей. Таких размеров можно достичь, соединив 54 зеркальных сегмента. В пресс-релизе AURA также говорится, что HDST должен быть в 100 раз чувствительнее предшественника к чрезвычайно слабому свету звёзд. Все эти характеристики возникли из желания учёных с максимально возможной точностью определять наличие каких-либо форм жизни на далёких планетах. Как и Уэбб, "супер Хаббл" удобнее всего разместился бы в точке Лагранжа L2 на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, где он и будет разворачиваться, как цветок. Но в отличие от первого, планируется, что HDST будет функционировать даже при комнатной температуре, что потребует установки дорогостоящих систем охлаждения. Космическому агентству США NASA придётся сотрудничать и с другими национальными космическими агентствами. Предварительная стоимость HDST оценивается приблизительно в $10 миллиардов. Необходимо много времени, чтобы спроектировать, построить и запустить гигантский космический телескоп, поэтому AURA начинает уже сейчас. Почти двадцать лет назад эта организация, начала планировать телескоп Джеймса Уэбба, десять лет работала над Хабблом и построила множество астрономических обсерваторий. Работать с новым телескопом будут как специалисты по экзопланетам, так и исследователи, которые занимаются фундаментальными вопросами астрофизики. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Успехи в современном астрономическом приборостроении позволяют различать в оптическом диапазоне объекты, находящиеся на огромных расстояниях от Земли, до 12 млрд. световых лет, но на таком расстоянии видны только крупные объекты, такие как галактики. Увидеть же отдельную звезду на таком удалении пока невозможно! Сама Земля и Солнечная система накладывают значительные ограничения на способность астрономических приборов видеть так далеко. Мы различаем отдельные звезды на расстояниях до 100 млн. световых лет. Астрономия находится в постоянном развитии. Пройдет несколько десятилетий – и сегодняшние телескопы будут дополнены еще более совершенными инструментами для наблюдения. Астрономия за время своего существования уже пережила несколько революций. В начале XVII века благодаря Галилею человек впервые посмотрел на небо вооруженным глазом. В прошлом столетии ликвидировали «оптическую монополию», и астрономия стала универсальной – небо «засветилось» во всем спектре электромагнитного излучения. Сегодня мы находимся на пороге новой революции, связанной с нейтрино и гравитационными волнами. И этот рывок будет не последним. Будущее астрономии обещает быть интересным. Мы найдем ответы на многие загадки Вселенной и, как хорошие ученики, получим от нее порцию новых. И уже будем искать ответы с помощью новых телескопов, принцип работы которых мы сегодня, возможно, даже не можем себе представить. |