Журнал "Вокруг Света" №11 за 2001 год

Стремление проникнуть как можно дальше в глубь Вселенной и увидеть как можно больше новых объектов, послужило стимулом для создания более мощных наблюдательных приборов. С появлением телескопов возникли и первые серьезные проблемы.

Дело в том, что реальная оптическая система способна «строить» изображение точки только в виде размытого кружка или пятна неправильной формы, иногда окрашенного по краям, происходит это из-за ошибок оптической системы — аберраций. Для однолинзовых телескопов наиболее характерна хроматическая аберрация, которая связана с тем, что показатель преломления стекла находится в зависимости от длины волны. А потому астрономы стали искать способы ее устранения. Оказалось, что хроматическую аберрацию можно уменьшить, используя объективы с очень большим фокусным расстоянием. Так на свет появились довольно громоздкие и крайне неудобные в эксплуатации телескопы. Шло время, и на смену им пришли «воздушные». В них объектив и окуляр крепились почти независимо друг от друга на собственных штативах. Такие телескопы использовались вплоть до середины XVIII века, хотя при наблюдениях на открытом воздухе, особенно при ветре, подобная конструкция вела себя не лучшим образом.

После того, как Иоганн Кеплер применил в окуляре не отрицательную — двояковогнутую — линзу, а положительную — двояковыпуклую, стало возможным использовать окуляры с крестом нитей и микрометром. Теперь телескопы стали применять не только для обзора неба, но и в качестве измерительных приборов.

И все же недостатки однолинзовых телескопов-рефракторов заставляли ученых искать новые пути. Исаак Ньютон одним из первых изготовил зеркало, получив «зеркальный» сплав из меди, олова и мышьяка. Новый телескоп с зеркалом диаметром 30 мм, помещенном в трубу длиной 160 мм, давал очень четкое изображение. Это был первый рефлектор. И хотя у него не наблюдалось хроматической аберрации, но и он не был лишен недостатков. Главный же заключался в том, что всех других типов аберраций было больше, чем в рефракторе.

Оригинальную конструкцию двухзеркальной системы, состоящей из первичного и вторичного параболического зеркала, предложил французский скульптор и художник Кассегрен. Эта конфигурация очень удобна и широко применяется в настоящее время, но в те далекие времена идея не была реализована из-за невозможности получить зеркала нужной формы.

В России большего успеха в изготовлении металлических зеркал достиг Я.В. Брюс, а М.В. Ломоносов разработал новую конструкцию телескопа с наклоненным главным зеркалом без вторичного, что существенно уменьшало потери света. Такую же схему, независимо от него, использовал и У. Гершель. В своем доме, превращенном в мастерскую, он вместе с братьями получал особый сплав из меди и олова, а затем изготавливал зеркала и сам их шлифовал. Вершиной его трудов стал гигантский по тому времени телескоп с диаметром главного зеркала в 122 см. К середине XVIII века компактные, удобные в обращении высококачественные рефлекторы с металлическими зеркалами практически вытеснили громоздкие рефракторы. Однако и они были далеки от совершенства. Во-первых, металлические зеркала имели низкий коэффициент отражения, а их поверхность со временем тускнела. Во-вторых, их изготовление было трудоемким и дорогостоящим. В-третьих, большие металлические зеркала деформировались под собственным весом. И тут очень помогли успехи в деле стекловарения. В 1758 году были получены два сорта стекла: легкий — крон и более тяжелый — флинт, а следовательно, появилась возможность создания двухлинзовых объективов. Англичанин Дж. Доллонд, изготовил объектив из положительной кроновой и отрицательной флинтовой линз и получил патент на изобретение объектива-ахромата, то есть свободного от хроматической аберрации. Такие объективы, названные доллондовыми трубами, быстро получили распространение.

Немецкий оптик Й.Фраунгофер ввел в широкую практику научный метод изготовления линзовых объективов и контроль за их качеством. Он конструировал и изготавливал первоклассные ахроматические объективы. Венцом его оптического искусства стал 25-сантиметровый рефрактор, купленный у него Россией и установленный в Тартуской обсерватории.

К середине XIX века фраунгоферовские рефракторы стали основными инструментами наблюдательной астрономии. Казалось, что у них безоблачное будущее. Но по мере расширения спектрального диапазона наблюдений вновь стал проявляться главный недостаток линзовых объективов — хроматизм. Большие проблемы вызывало и дальнейшее увеличение диаметра объектива рефрактора. Было невозможно получить однородные большие блоки стекла для линз, а толстые линзовые объективы поглощали слишком много света. Самый большой рефрактор с диаметром объектива 1,02 м был построен в 1897 году, но на этом их дальнейшее развитие остановилось.