Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Однако еще в 1616 году французский математик Н. Цукки предложил заменить собирающую линзу объектива на во­гнутое зеркало. В 1663 году Джеймс Грегори придумал схему зеркального телескопа-рефлектора, названную впоследствии его именем. В 1668 году Исаак Ньютон изготовил зеркальный телескоп своей собственной системы, а в 1672 году была пред­ложена оптическая система Кассегрена. Последние две си­стемы остаются популярными и в наши дни, а модификация телескопа Кассегрена, известная под именем системы Ричи- Кретьена, оказалась настолько удачной, что крупнейшие со­временные телескопы, например два телескопа им. Кека с 9,8-м зеркалом каждый, построены именно по этой оптиче­ской схеме (рис. 5).

В телескопе Ньютона главное зеркало параболическое (при малом относительном отверстии годится и сфера), а вторич­ное, отбрасывающее пучок света за пределы трубы, — плоское. В телескопе Грегори вторичное зеркало имеет форму вогнутого эллипсоида вращения, а в телескопе Кассегрена — выпуклого ги­перболоида. В телескопе Ричи-Кретьена оба зеркала — гипербо­лические.

21

— Часть I —

Сейчас для зеркал используют стекло или, еще лучше, ситалл, на оптически точную поверхность которого напыляют тонкий слой алюминия. Но так было не всегда. Технология напыления и даже более ранняя технология химического серебрения зер­кал появились относительно (по сравнению с веками истории наблюдательной астрономии) недавно. Первоначально зеркала изготавливались из особой астрономической бронзы. Рецепт ее держался мастерами в секрете. Выдающийся астроном и телеско- построитель Уильям Гершель (1738-1822) произвел сотни опы­тов, прежде чем выплавил подходящую бронзу, пригодную для шлифовки и полировки астрономических зеркал. Крупнейший из построенных им телескопов был для того времени настоящим монстром: диаметр зеркала 1,25 м, фокусное расстояние 12 м, масса главного зеркала свыше 1,2 т.

А что же рефракторы? Наибольший из них имеет диаметр объектива 102 см. «Звездный час» рефракторов пришелся на конец XIX века, после чего они «сдали» нишу крупнейших

22

— Чем и как изучают Вселенную —

инструментов рефлекторам. Уж очень рефракторы длинны! Пулковский рефрактор при 75-см объективе имеет длину около 13 м. При объективе диаметром 5 м, вполне рядовом для круп­ных современных рефлекторов, рефрактор имел бы длину трубы под юо м! Нечего и говорить, что купол для такого телескопа, не говоря уже о монтировке, никогда не будет построен. Кроме того, прогиб стекла под собственным весом превысил бы допустимую величину, а скомпенсировать его оказалось бы технически не­возможно.

Кстати о прогибах. Идеальная, с точки зрения астронома, поверхность оптики должна иметь уровень возможных откло­нений не более 1/8 длины световой волны (критерий Рэлея). Для волны длиной 555 нм, соответствующей максимальной чувствительности сетчатки человеческого глаза, отклонение реальной оптической поверхности от идеальной не должно превышать 0,07 мкм. Для телескопов, работающих в ультра­фиолетовом диапазоне, допуск еще строже. Получить поверх­ность такой точности само по себе не просто, однако надо еще добиться, чтобы прогиб главного зеркала телескопа под собственным весом укладывался в эту величину. Приходится конструировать схемы его «разгрузки» на множество точек. Даже скромное 150-мм зеркало любительского телескопа для разгрузки на 3 равноудаленные от центра точки должно иметь толщину не менее 20 мм — в противном случае придется ис­пользовать разгрузку на 6 или 9 точек. Что уж говорить о мно­готонных крупных зеркалах! В 6-м 40-т зеркале БТА со време­нем проявился еще один неприятнейший дефект: изменение фигуры зеркала из-за текучести стекла, которое, как известно, материал аморфный и может «течь», подобно жидкости, осо­бенно под действием больших нагрузок. В крупных телеско­пах более поздней постройки применяют значительно более легкие и тонкие зеркала, лежащие на подвижных штырях, управляемых компьютером (адаптивная оптика). Самые же крупные телескопы, уже существующие или только проектиру­емые, нередко имеют составные зеркала по типу пчелиных сот

23

из десятков сравнительно небольших шестиугольных зеркал, причем вся система управляется, естественно, тоже компьюте­ром. Такое техническое решение снимает целый ряд проблем, включая финансовую: дело в том, что стоимость изготовления сплошного зеркала пропорциональна примерно кубу его диа­метра...