التلسكوبات، الأداة الفلكية الرئيسية للبشرية، لم تخضع لتغييرات جوهرية في مبادئ عملها لمدة 400 عام. ومع ذلك، وبفضل تنفيذ مشروع كاشف التصوير المستوي المجزأ للاستطلاع الكهروضوئي (SPIDER)، والذي يعد جزءًا من برنامج أكبر لوكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة في البنتاغون DARPA، تكنولوجيا جديدةمما سيسمح لك باستبدال العدسات والمرايا الكبيرة والضخمة بوحدات أكثر إحكاما. إن استخدام هذه الوحدات البصرية، التي طورها متخصصون في شركة لوكهيد مارتن، والتي تتضمن العديد من العناصر المصغرة الكاسرة للضوء، سوف يقلل من حجم الجيل القادم من التلسكوبات بمقدار 10-100 مرة.

ظل التصميم الأساسي ومبادئ التشغيل للتلسكوب كما هو منذ اختراع الجهاز في عام 1608. تقوم العدسة الأمامية الكبيرة بتركيز الضوء وتوجيهه نحو العدسة الخلفية الأصغر حجمًا، والتي تشكل الصورة. على مدى القرن الماضي، خضع تصميم التلسكوب للعديد من التحسينات، لكن العقبة الرئيسية أمام زيادة قدرات مثل هذه التلسكوبات ظلت دون حل. ويكمن ذلك في حقيقة أنه من أجل جعل التلسكوب أكثر قوة، يلزم زيادة حجم العدسة الرئيسية الأمامية وبالتالي وزنها.

المشكلة هي أن عملية التصنيع عدسات بصريةهي عملية بطيئة تتطلب دقة عالية بشكل غير عادي، ويمكن أن يستغرق إنتاج العدسات الرئيسية للتلسكوبات الكبيرة سنوات. بالإضافة إلى ذلك، تميل العدسات الزجاجية إلى الترهل تحت تأثير الجاذبية، فهي ليست شفافة تمامًا للضوء عند أطوال موجية معينة، ولديها دائمًا مستوى معين من اللون المتبقي والتشوه الكروي. كل هذا هو السبب في أن أكبر تلسكوب كاسر اليوم له عدسة يبلغ قطرها 100 سم، وهو موجود في مرصد يركس وتم بناؤه عام 1895.

تتيح تقنية SPIDER، التي طورتها شركة لوكهيد مارتن وعلماء من جامعة كاليفورنيا في ديفيس، استبدال عدسة تلسكوب واحدة كبيرة بالعديد من العدسات الصغيرة، على غرار العيون المركبة للحشرات. تقوم كل عدسة صغيرة بتركيز الضوء على سطح أجهزة الاستشعار، والدوائر المتكاملة الضوئية السيليكونية. وهكذا يتحول التلسكوب الواحد إلى العديد من الكاميرات الفردية المجهرية.

إن مفتاح تقنية SPIDER هو أنها تستخدم مبادئ قياس التداخل للعمل. عادة، يتم استخدام هذه المبادئ من قبل علماء الفلك باستخدام العديد من التلسكوبات البصرية أو الراديوية الموجودة على مسافة من بعضها البعض، والتي يتم دمجها في الأجهزة والبرامج في تلسكوب واحد ضخم. وباستخدام البيانات المتعلقة بسعة ومرحلة الإشارات الراديوية أو الضوء المستقبلة، يستطيع العلماء إنتاج صور بدقة أكبر بكثير من الصور التي يتم الحصول عليها باستخدام تلسكوب واحد.

استخدمت شركة لوكهيد مارتن نفس المبدأ، ولكن على نطاق أصغر بكثير. والنتيجة هي تلسكوب صغير الحجم وخفيف الوزن إلى حد ما يمكن تثبيته على منصة قياسية للمركبات الفضائية.

"استخدام الأكثر التقنيات الحديثةوقال آلان دنكان، كبير العلماء في شركة لوكهيد مارتن: "لقد أنشأنا مجموعة تداخلية توفر دقة مماثلة لتلك التي توفرها الكاميرات الرقمية عالية الجودة".

لا تتطلب العدسات الصغيرة لعناصر مصفوفة SPIDER الفردية معالجة دقيقة ودقيقة مثل عدسات التلسكوب. للحصول على دقة تقابل، على سبيل المثال، تلسكوب 100 سم، يجب أن تكون لمصفوفة سبايدر نفس الأبعاد. لكن مصفوفة SPIDER ستكون رفيعة جدًا لدرجة أن إجمالي المساحة والوزن يمكن أن يصل إلى 99 بالمائة. بالإضافة إلى ذلك، يستغرق تصنيع المكونات البصرية لمصفوفة SPIDER أسابيع وليس سنوات.

التلسكوب المعتمد على مصفوفات SPIDER هو تصميم مسطح يمكن أن يكون مستديرًا أو سداسيًا أو أكثر تعقيدًا في الشكل بحيث يمكن تركيبه على السطح سفينة فضائية، على سبيل المثال. تقنية SPIDER موجودة حاليًا مرحلة مبكرةتنفيذها والارتقاء بها إلى المستوى المطلوب تطبيق عمليقد يستغرق ما يصل إلى 5-10 سنوات.

يقول آلان دنكان: "إن تقنية سبايدر لديها القدرة على تمكين اكتشافات مثيرة في المستقبل، ووضع أنظمة مدمجة وعالية الجودة في مدار حول كواكب مثل زحل والمشتري، مع تقليل حجم التلسكوبات ووزنها بمقدار 10 أضعاف". "100 مرة، سيكون من الممكن إطلاق المزيد من الأدوات الفلكية إلى الفضاء، مما سيسمح للعلماء باكتشاف الكثير من الأشياء الجديدة والمثيرة للاهتمام."

بحلول منتصف القرن التاسع عشر. أصبح منكسر فراونهوفر الأداة الرئيسية لعلم الفلك الرصدي. بصريات عالية الجودة، وتركيب مريح، وآلية ساعة تسمح لك بإبقاء التلسكوب موجهًا باستمرار نحو النجم، والاستقرار، وغياب الحاجة إلى ضبط أي شيء وضبطه باستمرار، كل ذلك قد نال تقديرًا مستحقًا حتى من أكثر المراقبين تطلبًا. يبدو أن مستقبل الكاسرات يجب أن يكون صافيًا. ومع ذلك، فقد أدرك علماء الفلك الأكثر بصيرة بالفعل عيوبهم الثلاثة الرئيسية: لا يزال هناك لونية ملحوظة، واستحالة صنع عدسة ذات قطر كبير جدًا، وطول الأنبوب الكبير إلى حد ما مقارنة بعاكس Cassegrain من نفس التركيز.

أصبح اللوني أكثر وضوحًا لأن المنطقة الطيفية التي تمت دراسة الأجرام السماوية فيها توسعت. كانت لوحات التصوير الفوتوغرافي في تلك السنوات حساسة للأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية ولم تشعر بها مرئية للعينالمنطقة الخضراء المزرقة التي تم فيها تلوين العدسات المنكسرة. كان من الضروري بناء تلسكوبات مزدوجة، حيث يحمل أحد الأنبوبين عدسة للملاحظات الفوتوغرافية، والآخر للملاحظات البصرية.

بالإضافة إلى ذلك، عملت العدسة المنكسرة بسطحها بالكامل، وعلى عكس المرآة، كان من المستحيل وضع رافعات تحتها من الجانب الخلفي لتقليل انحرافها، وفي التلسكوبات المرآة تم استخدام هذه الرافعات (نظام التفريغ) منذ البداية . ولذلك توقفت العاكسات عند قطر حوالي 1 متر، ووصلت العاكسات فيما بعد إلى 6 أمتار، وهذا ليس الحد الأقصى.

كما هو الحال دائما، تم تسهيل ظهور عاكسات جديدة من خلال تطوير التكنولوجيا. في منتصف القرن التاسع عشر، اقترح الكيميائي الألماني جوستوس ليبج طريقة بسيطة الطريقة الكيميائيةطلاء الأسطح الزجاجية بالفضة مما جعل من الممكن إنتاج المرايا من الزجاج. إنه يصقل بشكل أفضل من المعدن، وهو أخف بكثير. قام صانعو الزجاج أيضًا بتحسين أساليبهم، ويمكننا التحدث بأمان عن الفراغات التي يبلغ قطرها حوالي متر واحد.

بقي تطوير طريقة علمية لمراقبة المرايا المقعرة، والتي تم إجراؤها في أواخر الخمسينيات. القرن التاسع عشر الفيزيائي الفرنسي جان برنارد ليون فوكو، مخترع البندول الشهير. لقد وضع مصدرًا نقطيًا للضوء في مركز انحناء المرآة الكروية التي يتم اختبارها وحجب صورتها بسكين. من خلال النظر إلى أي جانب، عندما يتحرك السكين بشكل عمودي على محور المرآة، يظهر ظل عليها، يمكنك وضع السكين في بؤرة التركيز تمامًا، ومن ثم رؤية عدم التجانس والأخطاء في السطح بوضوح شديد. يمكن أيضًا دراسة المنكسرات باستخدام هذه الطريقة: يعمل النجم كمصدر نقطي. لا تزال طريقة فوكو، الحساسة والبصرية، مستخدمة حتى اليوم من قبل الهواة والمحترفين على حد سواء.

صنع فوكو تلسكوبين بطريقته الخاصة بطول أنبوب يبلغ 3.3 مترًا وقطره 80 سم، وأصبح من الواضح أن منكسرات فراونهوفر كان لها منافس هائل.

في عام 1879 في إنجلترا، صنع صانع النظارات كومون مرآة زجاجية مقعرة مكافئة يبلغ قطرها 91 سم. الأساليب العلميةيتحكم. تم شراء المرآة من قبل أحد المتحمسين الأثرياء لعلم الفلك، كروسلي، الذي قام بتثبيتها في التلسكوب. ومع ذلك، فإن هذه الأداة لم تناسب مالكها، وفي عام 1894 أعلن كروسلي عن بيعها. ووافق مرصد ليك، الذي تم تنظيمه في كاليفورنيا، على شرائه، وإن كان ذلك مجانًا.

ضرب عاكس كروسلي أيد أمينة. وسعى علماء الفلك للحصول على أقصى ما يمكن منه: فقد تم استخدام التلسكوب الجديد لتصوير الأجسام الفلكية؛ وبمساعدتها، تم اكتشاف العديد من السدم خارج المجرة غير المعروفة سابقًا، على غرار سديم المرأة المسلسلة، ولكن بحجم زاوي أصغر. أثبت الجيل الأول من العاكس الزجاجي فعاليته.

تم بناء التلسكوب التالي من هذا النوع على الأراضي الأمريكية - أيضًا في كاليفورنيا، في مرصد ماونت ويلسون الشمسي الذي تم إنشاؤه حديثًا. تم صب الفراغ الخاص بالمرآة التي يبلغ قطرها 1.5 متر في فرنسا؛ تمت معالجتها في المرصد، وتم طلب الأجزاء الميكانيكية من أقرب مستودع للسكك الحديدية.

كما يتبين من الوثائق، يتحمل شخص واحد المسؤولية الكاملة عن التلسكوب الجديد - أخصائي البصريات جورج ريتشي. لقد كان، بصراحة لغة حديثة، المصمم الرئيسي لهذا الجهاز. كانت التحسينات الرئيسية هي آلية الساعة الجيدة جدًا، نظام جديدمحامل، جهاز لتحريك شريط الصور بسرعة في اتجاهين وتدابير لموازنة درجة الحرارة بالقرب من المرآة الرئيسية لحماية شكلها من التشويه بسبب التمدد الحراري. قام ريتشي بتصوير السماء بنفسه. وصل وقت التعرض إلى 20 ساعة (في اليوم الذي تم فيه وضع الكاسيت مع لوحة التصوير الفوتوغرافي في غرفة مظلمة).

لم تكن النتائج طويلة في الظهور: لا تزال صور ريتشي الرائعة منشورة في الكتب المدرسية والمنشورات الشعبية.

بدأ العاكس التالي، الذي يبلغ طوله 2.5 متر، العمل في جبل ويلسون في عام 1918. تم استخدام جميع التحسينات التي تم إدخالها على سابقتها وتجربة تشغيلها في بناء أداة عملاقة في ذلك الوقت.

كان التلسكوب الجديد أكثر فعالية من التلسكوب السابق، بمعنى أنه يمكن لعالم الفلك العادي، الذي ليس لديه خبرة في التعامل مع التلسكوبات، أن يصور بسهولة نفس النجوم الخافتة التي تم الحصول عليها باستخدام التلسكوب الذي يبلغ طوله 1.5 مترًا كواحد قياسي. وفي أيدي سيد مهنته، مكّن هذا التلسكوب من تحقيق اكتشاف عالمي المستوى. في بداية القرن العشرين. كانت المسافة إلى أقرب المجرات هي نفس اللغز بالنسبة لعلماء الفلك مثل المسافة من الأرض إلى الشمس في بداية القرن السابع عشر. هناك أعمال تدعي أن سديم المرأة المسلسلة يقع في مجرتنا. لقد ظل المنظرون صامتين بحكمة. في غضون ذلك، تم بالفعل تطوير طريقة موثوقة لتحديد المسافات إلى أنظمة النجوم البعيدة باستخدام النجوم المتغيرة.

في خريف عام 1923، الأول نجم متغيرالنوع المطلوب - القيفاوي. وسرعان ما ارتفع عددهم إلى عشرة في مجرات مختلفة. وقد أمكن تحديد فترات هذه المتغيرات، ومنها المسافات إلى المجرات الأخرى.

قياس المسافات إلى العديد من السدم خارج المجرة جعل من الممكن إثبات أنه كلما كانت المجرة أبعد، كلما كانت أسرع في الابتعاد عنا.

لقد خدمت العاكسات التي يبلغ قطرها 1.5 و2.5 مترًا بأمانة لفترة طويلة في علم الفلك الرصدي؛ إنهم الآن خارج الخدمة بسبب تلوث السماء من مدينة لوس أنجلوس.

دعونا ندرج السمات الرئيسية لتلسكوبات الجيل الأول الحديثة.

أولاً، المرايا الرئيسية لها شكل مكافئ تمامًا. وهي مصنوعة من زجاج من نوع المرآة مع معامل كبير للتمدد الحراري (وهو عيب لأن شكل المرآة مشوه بسبب عدم تساوي درجة الحرارة لأجزائها المختلفة) وتبدو وكأنها أسطوانة صلبة بنسبة سمك إلى قطر تبلغ حوالي 1:7.

ثانيا، يتم تصميم الأنابيب الخاصة بهم وفقا لمبدأ الصلابة القصوى. ويجب أن تكون المرايا الرئيسية والثانوية المركبة فيه على نفس المحور ضمن حدود الأخطاء المحددة عند حساب البصريات. إذا لم يكن الأمر كذلك، فمن المؤكد أن جودة التلسكوب ستتدهور، لذلك يتم حساب تصميم أنبوب التلسكوب بحيث يكون ثني الأنبوب في أي موضع أقل من التسامح المحدد بواسطة البصريات. وبطبيعة الحال، مثل هذا الأنبوب ضخم جدا. محامل التلسكوب - منزلقة أو كروية. بالنسبة للتلسكوبين الأولين، يتم تقليل الحمل عليهما بواسطة العوامات، حيث يطفو التلسكوب تقريبًا في حمامات الزئبق.

يستمر تطور علم الفلك بلا هوادة ويتم بناء العديد من التلسكوبات الجديدة حول العالم لأغراض مختلفة. وصف قصيرأبرز المشاريع في هذه المراجعة:

البحث عن الكواكب

لا تستطيع التلسكوبات الحديثة العثور على كوكب يدور حول نجم آخر إلا إذا كان قريبًا جدًا من النجم أو كبيرًا جدًا (بالنظر إلى التناظرية النظام الشمسيلن يجد كبلر سوى زحل والمشتري). للعثور على نظائر الأرض في النجوم الأخرى ومعرفة ما حدث لهم، يتم إنشاء جيل جديد من التلسكوبات الفضائية والأرضية.

سيتم إطلاق تلسكوب TESS في عام 2017. ومهمته هي البحث عن الكواكب الخارجية، وإذا كانت النتيجة مواتية، فسوف يجد 10000 كوكب خارجي جديد، أي أكثر بمرتين من تلك المكتشفة حتى الآن.

وسيقوم تلسكوب CHEOPS الفضائي، الذي تم إطلاقه عام 2017، بالبحث عن الكواكب الخارجية حول النجوم الأقرب إلى النظام الشمسي ودراستها.

تلسكوب جيمس ويب هو خليفة هابل ومستقبل علم الفلك. وسيكون أول من يعثر على كواكب بحجم الأرض وأصغر، بالإضافة إلى التقاط صور لسدم أبعد. وتبلغ تكلفة بناء التلسكوب 8 مليارات دولار، ومن المقرر إرساله إلى الفضاء في خريف عام 2018.

ربما كان التلسكوب الذي يبلغ طوله ثلاثين مترًا هو الأول في سلسلة من "التلسكوبات الكبيرة للغاية" القادرة على رؤية أبعد بكثير من التلسكوبات الموجودة، ولكن بالنسبة لسكان هاواي، فإن الجبل الذي تم بناؤه عليه مقدس وقد دفعوا من أجل إلغائه. والآن سيتم تأجيله، وفي أحسن الأحوال، سيتم بناؤه في مكان آخر.

الفصل 4

سيكون لتلسكوب ماجلان العملاق الأرضي دقة أعلى بعشر مرات من دقة تلسكوب هابل. وسوف تصبح جاهزة للعمل بكامل طاقتها في عام 2024.

لكن أكبر تلسكوب في العالم سيكون التلسكوب الأوروبي الكبير للغاية (E-ELT). وفي أفضل السيناريوهات، سيكون قادرًا على مراقبة الكواكب الخارجية بصريًا، حتى نتمكن من رؤية كواكب تدور حول نجوم أخرى للمرة الأولى. بداية العمل هي أيضا 2024.

سيكون تلسكوب أفلاطون هو خليفة جيمس ويب وسيتم إطلاقه في عشرينيات القرن الحالي. ستكون مهمته الرئيسية، مثل الآخرين، هي العثور على الكواكب الخارجية ودراستها وسيكون قادرًا على تحديد بنيتها (هل هي عمالقة صلبة أم غازية).

ومن المقرر أيضًا أن يتخصص التلسكوب Wfirst في عشرينيات القرن الحالي في البحث عن المجرات البعيدة، ولكنه سيكون قادرًا أيضًا على العثور على الكواكب الخارجية ونقل صور لأكبرها.

سيكون التلسكوب الصيني STEP (البحث عن الكواكب الأرضية الخارجية) قادرًا على اكتشاف الكواكب الشبيهة بالأرض على مسافة تصل إلى 20 فرسخًا فلكيًا من الشمس. ومن المتوقع إطلاقه بين عامي 2021-2024.

سيقوم التلسكوب الفضائي التابع لناسا ATLAST، المخطط له في النصف الثاني من عشرينيات القرن الحالي، بالبحث في المجرة عن المؤشرات الحيوية التي تشير إلى وجود الحياة (الأكسجين والأوزون والماء).

تقوم شركة لوكهيد مارتن بتطوير تلسكوب جديد - SPIDER. يجب أن يجمع الضوء بطريقة مختلفة، وهذا سيسمح لنا بصنع تلسكوب فعال بحجم أصغر، لأنه إذا نظرت إلى المشاريع السابقة، فإنها تصبح عملاقة أكثر فأكثر.

في هذه الأثناء، لم يتم بعد إطلاق أو بناء تلسكوبات جديدة للبحث عن الكواكب الخارجية، كل ما لدينا اليوم هو 3 مشاريع رصدية. مزيد من التفاصيل عنها في جدول بحث الكوكب:

جدول بحث الكوكب

أرز. 3.26. مرآة عاكسة لعق بطول 3 أمتار على آلة طحن. على الرغم من هيكل قرص العسل، فإن المرآة الصلبة، حتى ذات القطر الصغير نسبيًا، تكون سميكة جدًا.

في السنوات الاخيرةيتم إنشاء تلسكوبات من الجيل الجديد بفتحة 8-10 م. إذا تم تصنيع مرآة بهذا القطر باستخدام التكنولوجيا القديمة، فسوف تزن مئات الأطنان. لذلك، يتم استخدام مبادئ تقنية جديدة: المرآة الرئيسية مصنوعة إما من عدة مرايا صغيرة، أو رقيقة جدًا بحيث لا يمكنها الحفاظ على شكلها بنفسها وتتطلب نظامًا ميكانيكيًا خاصًا. وأكبر التلسكوبات الآن هي التلسكوبات المزدوجة Keck-1 وKeck-2، التي يبلغ قطرها 10 أمتار، والمثبتة في مرصد مونا كيا (جزيرة هاواي)، وتلسكوب جراند كناري (Gran Telescopio Canarias، GTC) في الجزيرة. نخل. تم تجميع مراياها من 36 عنصرًا سداسيًا يبلغ قطرها 2 متر، ويقوم نظام الكمبيوتر بتعديل موضعها النسبي باستمرار للعمل بشكل متماسك كمرآة واحدة.

أرز. مرصد ليك 3.27.120 بوصة (305 سم) عاكس شين (1959).

أصغر قليلاً في الحجم هي أربعة تلسكوبات VLT (تلسكوب كبير جدًا)، لها مرايا متجانسة يبلغ قطرها 8.2 مترًا، وهي مثبتة على قمة جبل سيرو بارانال، الواقع في قلب صحراء أتاكاما (تشيلي) التي لا حياة فيها، على بعد 12 كم. من ساحل المحيط الهادئ، حيث تكون الظروف مثالية تقريبًا للرصد الفلكي. ينتمي هذا المجمع إلى المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) ويعمل بنجاح منذ 10 سنوات. كما بدأ العمل أيضًا في تلسكوب مجهر كبير (LBT) في مرصد جبل جراهام (أريزونا)، والذي يحتوي على مرآتين يبلغ قطر كل منهما 8.4 مترًا.

وهنا يجب أن أشير إلى أن تاريخ ميلاد التلسكوب الكبير ليس مفهومًا محددًا تمامًا. التلسكوب العملاق هو آلة معقدة للغاية. هناك عدة لحظات يمكن أن نطلق عليها "ميلادها": تركيب المرآة الرئيسية، أول ضوء - التقاط أول صورة للسماء، الافتتاح الكبير مع قص الشريط بحضور الضيوف والإدارة (أ) زجاجة الشمبانيا ليست مكسورة على التلسكوب). تتم الإشارة إلى إحدى هذه اللحظات على أنها تاريخ ميلاد التلسكوب. لكن تطويره النهائي عادة ما يستغرق سنوات. التلسكوبات الكبيرة، مثل الحيوانات الكبيرة، تنمو ببطء ولا تتقدم في العمر لفترة طويلة. إنهم يعيشون ويعملون لمدة 100 عام أو أكثر، ويكتسبون تدريجيًا قدرات أكبر ويحققون نتائج أكثر أهمية. يحدث غالبًا أن يفقد التلسكوب قدرته على العمل ليس بسبب تقدمه في السن، بل بسبب بيئة. سنتحدث عن هذا في نهاية الفصل عندما نتحدث عن المناخ الفلكي. والآن – تراجع صغير.

لدى علماء الفلك تقليد في إعطاء التلسكوبات الكبيرة أسماءهم الخاصة. حتى الآن، كانت هذه أسماء العلماء أو المحسنين المشهورين، الذين ساهمت جهودهم وأموالهم في ولادة أدوات علمية فريدة من نوعها. على سبيل المثال، تم تسمية المنكسرات المترية "Lick" و"Yerkes"، والعاكس 100 بوصة "Hooker"، والتلسكوبات ذات الـ 10 أمتار "Keck" باسم المحسنين، والتلسكوبات التي يبلغ قطرها 3-5 أمتار "Hale"، و"Herschel" "،" مايول "،" ستروف "،" شين "و" شاين " - تكريما لعلماء الفلك المشهورين. تم تسمية التلسكوب الفضائي الفريد على اسم عالم الفلك الأمريكي الشهير إدوين هابل. قرر موظفو ESO في تشيلي، الذين يقومون بإنشاء نظام VLT عملاق مكون من أربعة تلسكوبات بطول 8 أمتار وثلاثة تلسكوبات بطول 2 متر، عدم الانحراف عن هذا التقليد وإعطاء أسماء عمالقةهم أيضًا. يجب أن أقول أن هذا مناسب جدًا عندما يتم استبدال الرموز الفنية الطويلة أسماء بسيطة. مع الأخذ في الاعتبار التقاليد المحلية، قرروا إعطاء هذه التلسكوبات أسماء مستمدة من لغة شعب مابوتشي الذي يعيش في جنوب تشيلي. ومن الآن فصاعدا، تسمى التلسكوبات ذات الثمانية أمتار حسب ترتيب ولادتها على النحو التالي: "أنتو" (الشمس)، و"كوين" (القمر)، و"ميليبال" (الصليب الجنوبي)، و"يبون" (الزهرة). إنها جميلة، على الرغم من صعوبة تذكر المرة الأولى.

الجدول 3.3

ستة أجيال من التلسكوبات العاكسة

ولا بد من القول أن علماء الفلك أنفسهم كانوا في البداية في حيرة من أمرهم بهذه الأسماء. بعد تسمية التلسكوب الرابع بالاسم الهندي الرنان Yepun، ترجم العلماء معناه على أنه "ألمع نجم في سماء الليل"، وبما أن سيريوس كذلك، فقد كان علماء الفلك على يقين من أنهم أطلقوا على تلسكوبهم اسم هذا النجم. ومع ذلك، عندما تم بالفعل "تعميد" التلسكوبات، شكك بعض خبراء اللغة في صحة هذه الترجمة وأجروا أبحاثًا إضافية. لم يكن من السهل العثور على خبراء في لغة شبه منقرضة. لكننا ما زلنا قادرين على اكتشاف أن كلمة "yepun" لا تعني "ألمع نجم الليل" (أي سيريوس)، بل تعني "نجم المساء" وهي تشير إلى كوكب الزهرة. لاحظ أن هنود المابوتشي، مثل العديد من الشعوب القديمة، لم يحددوا "نجم المساء" و"نجم الصباح" مع كوكب واحد هو كوكب الزهرة في مواقعه المختلفة بالنسبة للشمس، بل اعتبروهم نجمين مختلفين. لذا، فإن التلسكوب الرابع الذي يبلغ طوله 8 أمتار التابع لـ ESO، والمسمى Yeppun، يحمل اسم "نجمة المساء" - كوكب الزهرة. اسم فلكي جدير جدًا، على الرغم من أنه ليس "نجميًا" كما كان مقصودًا في الأصل.

على الرغم من عدم وجود تلسكوب كبير واحد يكرر التلسكوبات السابقة، ولكنه يحتوي على عناصر هندسية جديدة، إلا أنه يمكن تمثيل تطور أكبر التلسكوبات العاكسة على أنه تغيير لعدة أجيال (الجدول 3.3).

ما هي مميزات التلسكوبات الأرضية من الجيل الخامس الأحدث؟ هناك العديد من هذه الميزات: فهي موجودة في المواد والتقنيات والأفكار الجديدة بشكل أساسي والتي تم تنفيذها بالفعل أو في انتظارها. السمة الرئيسية للتلسكوبات الجديدة هي التخلص من المرآة الصلبة. الآن يتم الحفاظ على الشكل المثالي للمرآة الرئيسية والمعلمات البصرية المحددة للتلسكوب بشكل عام إلى نظام البصريات النشط. ما هو؟

نظام البصريات النشط هو نظام تلقائي للحفاظ على الشكل المثالي و الموقع الصحيحالعناصر البصرية للتلسكوب العاكس، وفي المقام الأول مراياه الرئيسية والثانوية. إنهم يحاولون إعطاء المرايا شكلًا مثاليًا (شكل مكافئ، أو سطح زائد، أو كرة، اعتمادًا على التصميم البصري للتلسكوب) أثناء تصنيعها في مصنع بصري، ولكن غالبًا ما تظل هناك عيوب غير مكتشفة. وبعد ذلك، تتدهور جودة المرايا عندما يتم نقلها إلى المرصد وتجميع التلسكوب في البرج. أثناء تشغيل التلسكوب، تتعرض عناصره لأحمال ميكانيكية وحرارية متغيرة ناجمة عن دوران التلسكوب عند توجيهه نحو أهداف الرصد، والتغيرات في درجات الحرارة اليومية، وما إلى ذلك. كما أن الدوران في الارتفاع يشوه بشكل خاص شكل المرآة الرئيسية للتلسكوب كما أنها تؤدي إلى انحناء متغير لهيكل التلسكوب، مما يؤدي إلى تعطيل محاذاة العناصر البصرية.

تاريخيًا، كان الحفاظ على شكل العناصر البصرية للتلسكوب يعتمد على صلابتها. كما نعلم بالفعل، ل نهاية القرن التاسع عشرالخامس. كانت التلسكوبات الكاسرة تقترب من الحد الأقصى: مع زيادة قطر العدسات ووزنها، أصبح الحفاظ على شكلها أمرًا صعبًا بشكل متزايد، حيث لا يمكن ربط العدسة إلا حول محيطها. عندما يصل قطر أهداف العدسة إلى متر واحد، يتم استنفاد القدرات التقنية: أكبر تلسكوبين عدسات في العالم: المنكسران لمرصدا Lick (91 سم) وYerkes (102 سم) لن يتم تجاوزهما أبدًا، على الأقل طالما العدسات مصنوعة من الزجاج، والتلسكوبات نفسها موجودة على سطح الأرض، في ظل ظروف الجاذبية العادية.

أرز. 3.28. رسم تخطيطىنظام البصريات النشط المستخدم في المرصد الأوروبي الجنوبي.

تم حل مشكلة تشوه العدسة بالانتقال إلى التلسكوبات العاكسة: حيث يدعم حامل التلسكوب الصلب قرص مرآة العدسة على طول سطحه السفلي بالكامل، مما يمنع الانحناء. الآن هم من هذا القبيل الأنظمة البصريةتسمى سلبية. تم تقليل وزن المرآة بشكل كبير دون فقدان الصلابة، مما أعطاها شكل قرص العسل ولم يتبق سوى سطح المرآة العلوي الصلب. أخيرًا، بالنسبة لأكبر المرايا التي يبلغ قطرها 2.5-6.0 م، أ نظام ميكانيكيالتفريغ وهو يدعم المرآة من الأسفل في عدة نقاط بحيث تعتمد قوة الدعم على موضع التلسكوب: كلما اقترب التلسكوب من السمت، وبالتالي، كلما كانت مرآته الرئيسية أفقية، كلما زادت قوة الدعم “. "الأصابع" ترتكز عليها من الأسفل، مما يمنع المرآة من الانحناء. في الواقع، كانت هذه هي الخطوة الأولى نحو نظام بصري نشط.

لذلك، بدأ التلسكوب الذي يبلغ قطره 2.5 متر في العمل وأنتج نتائج علمية ممتازة، ونظر الفريق الذي تشكل حوله في مرصد جبل ويلسون بجرأة إلى المستقبل وناقش إمكانية إنشاء أداة أكبر. في الوقت نفسه، أطلقوا على القطر 5 وحتى 7.5 م. ميزة رئيس المرصد ج. هيل هو أنه أنقذ موظفيه من الرغبة غير الضرورية في كل شيء أحجام كبيرةوحدد قطر الجهاز الجديد بخمسة أمتار. وبالإضافة إلى ذلك، حصل (وهذا في مواجهة هجوم وشيك ازمة اقتصادية 1929-1933) مبلغ كبير سمح ببدء العمل.

كان من المستحيل جعل المرآة صلبة: كتلتها ستكون 40 طنا، الأمر الذي من شأنه أن يثقل كاهل هيكل الأنبوب وأجزاء أخرى من التلسكوب. كما أنه لا يمكن أن يكون مصنوعًا من زجاج المرآة، لأن المراقبين قد عانوا بالفعل من مثل هذه المرايا: مع تغيرات الطقس وحتى مع تغير النهار والليل، كان شكل المرآة مشوهًا، و"عادت إلى نفسها" ببطء شديد . أراد المصممون صنع مرآة من الكوارتز، الذي يكون معامل التمدد الحراري فيه أقل بـ 15 مرة من معامل التمدد الحراري للزجاج، لكن هذا لم يكن ممكنا.

كان علي أن أختار البيركس، وهو نوع من الزجاج المقاوم للحرارة مصمم لإنتاج المقالي والأواني الشفافة. وكان المكسب في معامل التوسع 2.5 مرة. وفي عام 1936، في المحاولة الثانية، تم صب المرآة؛ على الجانب الخلفي كان له هيكل مضلع، مما خفف الوزن إلى 15 طنًا وحسن ظروف نقل الحرارة. تمت معالجة المرآة في المرصد؛ تم تعليقه خلال الحرب العالمية الثانية وانتهى عام 1947. وفي نهاية عام 1949، بدأ تشغيل التلسكوب الذي يبلغ قطره 5 أمتار:

كما هو الحال في عاكسات الجيل الأول، كان شكل مرآتها الرئيسية مكافئًا؛ ويمكن إجراء الملاحظات عند بؤر نيوتن أو كاسجرين أو المستقيمة أو المكسورة. وهذا الأخير لا يتحرك عندما يتحرك التلسكوب، ويمكنه استيعاب المعدات الثابتة الثقيلة، مثل مطياف كبير.

تم إجراء تغييرات جذرية على تصميم الأنبوب العاكس بطول 5 أمتار: لم يعد جامدًا. سمح المهندسون بنهاياتها بالانحناء بالنسبة للمركز، بشرط ألا تتحرك الأجزاء البصرية بالنسبة لبعضها البعض. وتبين أن التصميم كان ناجحًا ولا يزال يستخدم في التلسكوبات الليلية طوال الليل دون استثناء.

كان علينا أيضًا تغيير تصميم محامل التلسكوب. "يطفو" التلسكوب الذي يبلغ طوله 5 أمتار على طبقة رقيقة من الزيت، يتم ضخها بواسطة ضاغط إلى الفراغ الموجود بين المحور ومحامله. لا يحتوي هذا النظام على احتكاك ثابت ويسمح للأداة بالتدوير بدقة وسلاسة.

ومن أهم نتائج عمل العاكس الذي يبلغ قطره 5 أمتار في مرصد جبل ويلسون، الدليل الموثوق على أن مصدر الطاقة للنجوم هو التفاعلات النووية الحرارية في أعماقها. إن الانفجار المعلوماتي الحقيقي في مجال أبحاث المجرات يرجع أيضًا إلى حد كبير إلى الملاحظات التي يتم إجراؤها في هذا التلسكوب.

تم تصنيع العديد من تلسكوبات الجيل الثاني؛ الممثل النموذجي لهم هو العاكس الذي يبلغ قطره 2.6 متر في مرصد القرم.

بضع كلمات عن بناء التلسكوب في بلدنا. في الثلاثينيات تطور التعاون الفعال بين علماء الفلك ومبدعي التلسكوبات، لكنهم لم يكونوا متحدين في أي مرصد - وقد حدث هذا لاحقًا. تم التخطيط لإنتاج عاكس 81 سم وعاكسات بقطر 100 و 150 سم والعديد من المعدات المساعدة. عظيم الحرب الوطنيةمنعت التنفيذ الكامل لهذا البرنامج، وظهرت السلسلة الأولى من التلسكوبات ذات القطر الصغير (يصل إلى 1 متر) في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية فقط في الخمسينيات. ثم تم بناء عاكسين بقطر 2.6 م وتلسكوب بطول 6 أمتار. في كل شيء تقريبا الجمهوريات الجنوبيةفي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم إنشاء مراصد جديدة أو أن المراصد الموجودة بالفعل هناك تطورت بشكل كبير.