Расширяя границы Вселенной

2.15. Телескоп — рефрактор с диаметром объектива более 1 метра практически невозможно изготовить: во — первых, трудно отлить столь крупный диск оптически идеального стекла; во — вторых, чем больше диаметр линзы, тем она толще, и тем больше поглощение света; в — третьих, каждое прохождение света через оптическую поверхность линзы приводит к потере 4–6% энергии. А у объектива рефрактора четыре таких поверхности.

Кроме того, тяжёлая линза деформируется собственным весом, и созданное ей изображение портится. Самые крупные из созданных до сих пор линз имеют диаметр 1,5 м, но это не полноценные объективы рефракторов, а специальные тонкие линзы особой формы — коррекционные пластины для зеркальных телескопов Шмидта. До сих пор крупнейшим линзовым объективом остаётся созданный в 1895 г. 40–дюймовый объектив рефрактора обсерватории Йеркса (США).

У телескопов диаметром более 1 метра объективы зеркальные. Астрономические зеркала тоже сделаны из стекла или подобных ему материалов; но если линзу можно поддерживать только по периметру, то зеркало — по всей площади тыльной поверхности, поэтому оно не прогибается под собственным весом. К тому же зеркало может быть значительно тоньше эквивалентной ему по диаметру линзы — ведь у зеркала работает только одна оптическая поверхность, а не весь объём, как у линзы. Например, две линзы йеркского объектива диаметром 1,04 м имеют толщины 6,4 см (крон) и 3,8 см (флинт), а 8,2–метровое зеркало нового телескопа Европейской южной обсерватории в Чили имеет толщину всего 20 см.

В прошлом большим недостатком рефлекторов считалась недолговечность зеркального покрытия объектива. Но современная техника позволяет быстро восстанавливать потускневший за несколько лет зеркальный слой объектива, так что по всем параметрам сегодня телескопы — рефлекторы превосходят своих линзовых собратьев.

2.16. Рефракторы более предпочтительны для астрометрических наблюдений, так как деформация одной поверхности линзы при наклонном положении телескопа до некоторой степени компенсируется деформацией другой поверхности. Рефлекторы более эффективны в астрофизических наблюдениях (фотографирование и спектроскопия) из‑за полного отсутствия у них хроматической аберрации и возможности создавать большие объективы.

2.17. В трубе Кеплера действительное изображение, создаваемое объективом, находится в фокальной плоскости окуляра. В этой плоскости можно поместить отчётливо видимые в окуляр кольца и нити, при помощи которых можно точно измерить небольшие угловые расстояния на небесной сфере и ориентацию объектов.

2.18. Изображённый на рисунке прибор — квадрант, представляющий собой четверть проградуированного круга с визирами. При помощи квадранта можно измерять высоты небесных светил. Для повышения точности квадранты Тихо Браге и Улугбека имели большие размеры. Современный астрометрический прибор с аналогичными функциями — меридианный круг.

2.19. Измерительные дуги визуальных инструментов этих астрономов имели большие радиусы кривизны. Например, квадрант Улугбека имел радиус 40 м.

2.20. С увеличением размера телескопа (т. е. диаметра его объектива) быстро возрастает вес (и стоимость!) самого инструмента, его монтировки и башни. При вращении телескопа переменные нагрузки на многотонное зеркало искажают его форму. Последним классическим крупным телескопом на экваториальной монтировке был Паломарский 5–метровый рефлектор, созданный в 1950 г. Следующий гигант, 6–метровый телескоп БТА АН СССР, построенный в 1976 г., уже имел альт-азимутальную монтировку, позволившую существенно сократить

К решению задачи 2.20. 200–дюймовый телескоп им. Хейла, установленный в Паломарской обсерватории на юге Калифорнии (США).

размеры самого инструмента и его башни, а также упростить систему разгрузки главного зеркала. Правда, при этом возникла проблема гидирования, т. е. слежения за небом, поскольку на такой монтировке требуется поворачивать телескоп одновременно по двум осям с переменной скоростью, а также вращать приёмник света в фокусе телескопа. Эта проблема была решена с помощью компьютера. С того времени все крупные телескопы устанавливаются только на альт — азимутальной монтировке.

Переход от объективов 5–метрового класса к 10–метровым потребовал расчленения зеркала на части. Мозаичные зеркала собирают много света и при этом очень легки; 10–метровые телескопы Кек-1 и Кек-2 имеют полноповоротную альт — азимутальную монтировку. Однако переход к зеркалам 20–метрового класса требует новых инженерных решений. Такие зеркала станут не только мозаичными, но и потеряют подвижность. Этому учит нас опыт создания крупных радиотелескопов: величайшие антенны мира неподвижно лежат на земле. Например, 305–метровая чаша в Аресибо использует для обзора неба небольшие перемещения приёмника в фокусе телескопа и, разумеется, вращение Земли.