Разберём по винтикам
Телескоп — слово известное практически каждому. Существует устоявшийся визуальный образ этого понятия — то, как мы себе представляем телескоп — это такая труба на подставке, внутри стекляшки какие-то… на этом конкретика у многих исчерпывается.
Потому что уже на вопрос — «В чем назначение телескопа» — ответ, как правило, слышен сбивчивый и нескорый. Одни считают, что телескоп что-то там приближает; другие думают, что он что-то увеличивает — эти ближе к истине, но незначительно.
Телескоп — не космический корабль, и к Луне с его помощью мы ближе не станем. Это — не насос, и Луну мы с его помощью до больших размеров не надуем.
Так для чего же их делают, эти блестящие трубы на подставках?
Открою тайну. Как бы это ни казалось удивительным, но главное назначение телескопа — собрать от небесного объекта как можно больше света. Именно потому главным достоинством любого телескопа является диаметр его объектива — в понимании среднестатистического землянина — той линзы, что обращена к небу — именно ее принято считать объективом. (На самом же деле в нашу эпоху объективом телескопа чаще является зеркало, и прячется оно глубоко в трубе, но такая оптическая схема среди неастрономической публики непопулярна.) А вот когда свет от небесного объекта собран, и изображение объекта построено, его можно внимательно рассмотреть — тут мы сталкиваемся со вторым назначением телескопа: Увеличить угол зрения, под которым может быть видимо небесное тело.
Ах, эти научные формулировки! Кто бы нам теперь объяснил, что значит это словосочетание: «угол зрения», и зачем нам его увеличивать?
Процитирую строчку из песни Виктора Цоя: «За окном идет стройка, работает кран».
Подойдем к окну и посмотрим на кран — его длинная стрела раскинулась на полнеба, и чтобы осмотреть ее всю от кабины крановщика, до того места, где она заканчивается, и свисает вниз трос с крюком, придется повернуть голову. Повернуть — ключевое слово. Оказывается стрела башенного крана имеет некоторую угловую протяженность, измеряемую в градусах и равную той величине, на которую нам придется повернуть голову вокруг воображаемой оси вставленной в нашу шею — допустим на 45 градусов.
А если стройка идет в соседнем дворе? В этом случае кран стоит относительно далеко и чтобы перевести взгляд с одного конца его стрелы на другой, нам потребуется повернуть голову на меньший угол, допустим на 5 градусов, или сместить глазной зрачок посмотрев чуть в бок, но на ту же величину — на 5 градусов.
Та величина, накоторую нам приходится изменять направление своего взгляда, чтобы рассмотреть объект полностью — это и есть угловой размер данного объекта. В бытовом понимании. Астрономия же, как наука, оперирует геометрическими понятиями. Но смысл остается тот же. Он в том, что все видимые объекты, будь то далекие планеты или какие-то земные предметы — деревья или строения — все представляются нам большими или маленькими в первую очередь исходя из тех угловых размеров которые они для нас имеют. Реальные же размеры для наблюдателя вторичны и могут оказаться неожиданными. Например стоящий неподалеку дом может заслонить собой 60 градусов небесной сферы, но высотой он всего метров 25. Наше дневное светило — Солнце — имеет угловой поперечник всего полградуса, но диаметр его более миллиона километров.
Сейчас мы первый раз коснулись примера углового размера небесного объекта. Углы, как известно, измеряются в угловых величинах — градусах или радианах, но радианы для любителя — неудобная величина. Градусы — привычнее. Но все равно, не многие из Вас приведут пример одного градуса в качестве видимого размера какого-то видимого объекта. К тому же, уж так получилось, что и удобного небесного объекта на нашем небе размером в 1 градус нет. Зато есть два объекта которые с хорошей точностью можно считать эталонами углового размера в полградуса — это Солнце или Луна.
Оказывается, эти два небесных тела, столь разных по своей природе (Солнце — звезда, гигантский газовый шар диаметром более миллиона километров и с температурой поверхности 6000°K; Луна — спутник Земли, маленькая холодная планетка диаметром 3600 км), для земного наблюдателя на небе имеют одинаковый угловой размер 1/2 градуса.
И, как можно догадаться, 1/2 градуса — величина не очень большая, то телескоп как раз призван изменить это в большую сторону, оказавшись между объектом и наблюдателем.
Вот теперь мы вплотную приблизились к тому, что иногда называют «увеличением», но в отношении чего правильнее употреблять понятие «кратность». Я видел множество разочарованных людей, которые — вместо ожидаемых десятков тысяч и миллионов — узнавали, что хорошие телескопы позволяют применять 100-кратное увеличение. А увеличения более 500 крат в наблюдательной астрономии применяются крайне редко. Все мы любим большие цифры, особенно если это цифры нашей зарплаты. Но, к счастью, параметры телескопов не подвержены инфляции и, как во времена изобретателя телескопа — итальянца Галилео Галилея, — 30-кратное увеличение было вполне актуально для ряда астрономических наблюдений, так и 400 лет спустя, оно ничуть не потеряло своей актуальности.
Первый в истории телескоп был изобретен итальянским ученым и священником Галилео Галилеем в 1609 году. Не следует думать, что сам принцип оптической системы, увеличивающей угловой размер наблюдаемого объекта, был придуман Галилеем. Подзорные трубы в те годы с успехом и уже часто применялись в мореходстве и при ведении военных действий. Но Галилео был первым, кому хватило отваги в эпоху инквизиции направить трубу в небо. При этом он же сделал важный вывод — точность и качество изготовления линз в подзорных трубах никак не годятся для астрономических наблюдений. Он разработал собственный — более точный и качественный — метод шлифовки, полировки и доводки до требуемой формы оптических деталей, а саму схему «подзорной трубы» оптимизировал для астрономических наблюдений.
Его упорство было вознаграждено поистине революционными открытиями. Многое, что ранее считалось непреложной истиной, обрело другой вид и смысл. На божественном лике Солнца обнаружились темные пятна, на гладкой и плоской Луне «выросли» горы, планеты демонстрировали шарообразность, а Венера «показывала» фазы подобные лунным. Юпитер обзавелся спутниками и стал альтернативным центром мира, а «Высочайшую из планет» — Сатурн — Галилео Галилей «тройною наблюдал». Млечный Путь из пролившегося некогда молока превратился в россыпи звезд, а самих звезд на небосклоне, благодаря прозрачным линзам первого в мире телескопа, оказалось в десятки раз больше.
Надо ли говорить, как отнеслась к открытиям Галилея церковь?! — ученого судили и под угрозой пыток заставили отречься от всего увиденного. Галилей отрекся. Но дальнейшая судьба телескопа уже не зависела от этих событий. Изобретение обрело значительную популярность и стало использоваться многими прогрессивно настроенными учеными. А вместе с этим и совершенствовалась его оптическая схема, появлялись все новые конструкции.
То сочетание линз, которое использовал в своем телескопе Галилей, вскоре вышло из употребления, и хотя похожая оптическая схема по сей день используется в театральных биноклях, для наблюдений небесных тел уже через несколько лет после премьеры Галилея была изобретена другая, более удобная конструкция.
Ее разработал Иоганн Кеплер — математик, физик, астроном, но по большей части — теоретик, а потому собственную конструкцию телескопа ни разу не использовал. Впервые изготовил ее и опробовал на астрономическом поприще его коллега и современник — К. Шейнер.
Система Кеплера обладала рядом существенных преимуществ: Большее поле зрения, более качественное изображение и, ввиду более легкого изготовления короткофокусных собирающих линз (а в качестве окуляра у Галилея использовалась отрицательная — рассеивающая линза), позволяла добиваться большей кратности увеличения. Однако использовать ту же схему для подзорных труб уже не удавалось — схема Кеплера давала перевернутые изображения. Для астрономических наблюдений это не стало недостатком, а вот для наблюдения земных удаленных объектов было неприемлемо.
Телескопическая астрономия стала стремительно развиваться. Открылись новые горизонты, оказалась доступна новая точность измерений и, конечно же, хотелось большего. Астрономы XVII века пытались заглянуть все дальше в космос, старались более детально рассмотреть небесные тела и применяли для этого все большие увеличения своих примитивных инструментов.
Очень скоро стало понятно, что перешагнув определенную кратность, качество изображения, его детальность, количество звезд в поле зрения перестают увеличиваться, и даже начинают снижаться. Можно с уверенностью сказать, что в эпоху Галилея и Кеплера 50-кратное увеличение было предельным и дальнейшее увеличение кратности на пользу не шло.
Если обратиться к иллюстрации приведенной выше, можно отметить закономерность, что чем больше фокусное расстояние объектива [F] (расстояние, на котором линза строит изображение объекта — вспомните, как получают огонь в солнечный день с помощью увеличительного стекла — именно на этом расстоянии солнечные лучи собираются в «точку»), и чем меньше фокусное расстояние окуляра [f], тем больше кратность [ F/f ]. Может показаться, что сделав очень длиннофокусный объектив и взяв короткофокусный окуляр, можно достичь невероятно большой кратности увеличения. Однако, очень скоро становится заметно, что чем больше кратность, тем слабее яркость изображения. Случалось так, что объект исследований прекрасно виден глазом, но при большом увеличении перестает быть видимым в телескоп. Второе неожиданное открытие астрономов заключалось в том, что определенного размера линза объектива, какое бы не было огромным используемое увеличение, не в состоянии показать детальность мельче определенного порога. Это уже свойство самого света — его волновой природы.
Оказывается, что есть так называемый «дифракционный предел», суть которого в том, что любые отверстия, пропускающие световой поток, ограничивают детальность картинки, которую этот поток несет с собой. Более того, все точечные объекты, а звезды в ту далекую пору можно было считать именно точечными объектами, вследствие «дифракционного предела» при больших увеличениях видны не точками, а кружками, окруженными несколькими убывающими по яркости кольцами. И, собственно, любое изображение в телескопе как-будто складывалось из совокупности таких круглых пятен.
Чтобы повысить разрешение телескопа, шагнуть за «дифракционный предел», нужен телескоп с большим диаметром объектива. Тогда дифракционные диски становятся меньше.
Ах, если б это было все! Линзы стали делать больше, но тут обнаружилось, что стекло, из которого делали линзы для телескопов имеет свойство очень по-разному преломлять лучи разной длины волны (а говоря по-народному — разных цветов). Оказалось, синие лучи фокусируются ближе к линзе, красные — дальше от нее. А поскольку в свете небесных объектов присутствуют лучи самых разных цветов (длин волн), то точно навести резкость при больших увеличениях никак нельзя. Будь то звезда или планета, ее изображение так и оставалось нерезким, отливая всеми цветами радуги несфокусированных лучей.
Та самая красота — разложение белого света на все его составляющие, которое мы привыкли именовать радугой, — на продолжительное время стала главной головной болью астрономов. Уже и инквизиция отошла на второй план, а вот справиться с «хроматической аберрацией» не удавалось около столетия. Во все времена существовал список невозможного. В XVII веке нем были такие пункты:
- Человек никогда не заглянет на обратную сторону Луны
- Человек никогда не достигнет звезд
- Человек никогда не найдет средство против хроматической аберрации.
- К этой беде добавилась «сферическая аберрация» — принципиальная неспособность линз со сферическими поверхностями строить качественные изображения. Но это беда была меньшей.
Какие только опыты не проводили астрономы и оптики XVII-XVIII веков, искали особый сорт стекла, использовали дополнительные линзы и фильтры. Между делом было обнаружено, что действия хроматической и сферической аберраций заметно ослаблялось при увеличении фокусного расстояния объектива телескопа. Телескопы стали делать все длиннее.
Надо заметить, что здесь астрономы проявили себя масштабно, так, что даже эпоху эту в телескопостроении назвали эпохой телескопов-динозавров. При диаметре линзы объектива всего в 8 сантиметров, длина инструмента иногда превышала 100 метров — можете себе это представить?! Конечно же изготовить трубу для такого телескопа было невозможно — она согнулась бы или сломалась под собственным весом. Телескопы делали «воздушными» — такие решетчатые конструкции крепились на высоких мачтах и управлялись целой бригадой специально обученных рабочих, всюду тянулись тросы и канаты, фермы телескопа приводились в движение с помощью рычагов и блоков, причем в полной темноте — пользоваться факелами во время наблюдений было нельзя — от грандиозности замысла и сейчас захватывает дух!..
Жаль лишь, что особого результата и качества эти инструменты так и не показали. Впрочем, в эпоху телескопов-динозавров астрономы так же сделали немало открытий. Христиан Гюйгенс наконец смог понять, что же имел в виду Галилей говоря о «тройственности высочайшей планеты», и открыл кольцо Сатурна (выступающие в стороны ушки которого Галилей принял за две другие близкорасположенные планеты — его телескоп не позволил тогда это детально рассмотреть), а Кассини открыл в кольце Сатурна щель отделяющую внешнее кольцо от внутреннего. Это деление кольца Сатурна позже назвали именем его открывателя.
При этом астрономы демонстрировали невероятное мастерство фиксации своих наблюдений. Фотографии тогда не было, но рисунки наблюдателей представляли из себя произведение искусства и научный документ одновременно.
Но бесконечно так продолжаться не могло. Телескопы длиной в 90 метров показывали хуже 50-метровых и это был тупик. Выход нашел величайший из физиков всех времен и народов — сэр Исаак Ньютон. Именно Ньютону принадлежит изобретение зеркального телескопа.
Линза собирает параллельный пучок лучей в точку и строит изображение. Но то же самое может и вогнутое зеркало. Правда зеркало собирает пучок перед собой, и, пытаясь рассмотреть построенное изображение, наблюдатель рискует перекрыть собой весь световой поток, льющийся с небес. Так ведь можно использовать еще одно зеркало, которое отведет пучок лучей от главной оптической оси.
Пришлось мириться еще с рядом неудобств и недостатков — зеркала тогда делали из особого сплава меди и олова. Отражали они света немного (40-50%, а если учесть, что зеркал было два, то до глаза наблюдателя доходила в лучшем случае 1/5 часть светового потока), к тому же такие зеркала быстро тускнели и требовали частой переполировки. Вспомогательное зеркало также заслоняло собой часть главного и это приводило к еще большим потерям. Зато, можете себе представить, никакой хроматической аберрации! А если придать зеркалу не сферическую, а параболическую форму, то можно разом избавиться и от сферической аберрации. Да, конечно, изображение планет и туманностей при том же диаметре объектива намного тусклее, но зато какое оно резкое, какое четкое! И ведь ничто не мешает сделать зеркало в несколько раз больше.
Первый телескоп системы Ньютона был карликовых размеров. Его изготовил сам Ньютон как пример и иллюстрацию своей находки. Зато, как размахнулись изготовители настоящих телескопов такой конструкции — один другого больше!
Чаще всего изготовителем телескопа и наблюдателем был один и тот же человек. В те годы не существовало промышленного изготовления оптики — все делалось вручную. Уильям Гершель, музыкант по образованию, но увлекшийся в 30-летнем возрасте астрономией, сделал более десятка телескопов отменного качества. В их числе крупнейший телескоп XVIII века (длина трубы 12 метров, диаметр медно-оловянного зеркала 122 см), который до середины следующего столетия оставался непревзойденным. Трудно себе представить муки ученого вынужденного буквально сутками без перерыва продолжать полировку зеркала, ведь если процесс остановить до завершения, начнется окисление верхнего слоя, зеркало не будет отражать, и все придется начать с начала.
Но оно того стоило — инструменты и наблюдения Гершеля положили начало галактической астрономии, астрофизике. Ему удалось открыть новую планету — Уран, а также множество комет и несколько спутников планет. Правда, попутно Гершель создал собственную версию зеркального телескопа — без вспомогательного зеркала:
И дальше новые системы зеркальных телескопов полезли как грибы после дождя. Какие-то обретали многовековую популярность, как система Кассегрена:
Другие оставались в справочниках, но из реальности вскоре исчезали, как система Грегори:
И когда победа зеркальных систем уже казалась окончательной и бесповоротной, оптики разгадали тайну веков — изобрели «ахромат» — линзовый объектив лишенный хроматической аберрации.
В середине XVIII века эта счастливая идея посетила Леонарда Эйлера, и через несколько лет ее воплотил, что называется, «в стекле» оптик Джон Доллонд.
В стекле все дело и было. Оказывается, что разные сорта стекла имеют разный коэффициент преломления (способность искривлять естественное направление световых лучей) — это было известно давно. Но у разных сортов также была различна та разность в преломлении лучей разных длин волн, которая и приводила к размытию изображения. Оказывается у тяжелых стекол сорта «флинт» разброс в преломлении разноцветных лучей гораздо больше, чем общее отличие коэффициента преломления в сравнении с легкими стеклами сорта «Крон». Стало возможным создать такое сочетание двух линз, в котором положительная линза из «Крона» создает сходящийся пучок лучей «окрашенных» хроматической аберрацией, но идущая следом же рассеивающая линза из «флинта» немного уменьшая сходимость пучка лучей, практически полностью устраняет разницу в сходимости лучей разных цветов — то есть убирает хроматизм.
И «изголодавшиеся» по линзам, астрономы вновь переметнулись к телескопам из прозрачного стекла.
Вот, как бывает в истории любого дела — нет единой верной дороги, Жизнь состоит из метаний, компромиссов и крайностей.
Но по размерам линзовые телескопы все же не смогли превзойти зеркальных своих собратьев. Была недолгая эпоха расцвета линзовых инструментов. Кончилась она двумя линзовыми исполинами — Ликским и Йеркским рефракторами (рефрактор — линзовый телескоп, в то время как зеркальный зовется рефлектором). Джеймс Лик и Чарльз Йеркс — два бизнесмена, два олигарха своего времени, с тем отличием от современных обладателей несметных богатств, что решили тот излишек средств, который им самим явно не потратить, вложить в науку. А поскольку, и тогда, и сейчас, в западном мире самым передовым и престижным направлением было исследование Вселенной, то не сговариваясь Лик и Йеркс решили профинансировать строительство самого крупного в мире рефрактора. Оба обратились за этим к известнейшему оптику XIX века — Альвану Кларку. Но Лик это сделал чуть раньше, и получил телескоп чуть меньше (93 см диаметр объектива). Йеркс изъявил желание, чтобы его телескоп был больше, и получил, что просил (102 см диаметр объектива), но оказалось, что больше — не значит лучше. 93 сантиметра Ликского рефрактора оказались тем самым разумным пределом, после которого каждый новый сантиметр в диаметре объектива уже играет против качества. Поэтому Йеркский рефрактор оказался чуть менее «зорким» телескопом, зато крупнейшим по сей день, и при этом — довольно неплохим для своих исполинских размеров.
На этом история гигантских линзовых телескопов заканчивается. Лик и Йеркс ныне покоятся в фундаменте собственных обсерваторий — именно там они завещали захоронить урны с собственным прахом. Их огромные телескопы тоже покоятся — сейчас они уже не актуальны для современной науки и являются не более чем музейными экспонатами.
Зеркальные же телескопы продолжили свое развитие и будущее несомненно за ними. Хотя для современной науки оказались в свое время очень полезны зеркально линзовые гибриды. Оказывается, если не стоит цель сделать полноценный линзовый объектив, и нет желания заниматься зеркальными системами со сложными поверхностями, то можно сделать недорогой в производстве и очень качественный по изображению зеркально-линзовый телескоп.
Разработал такую неожиданную схему наш соотечественник Дмитрий Дмитриевич Максутов.
Беда всех «крупнокалиберных» линзовых телескопов — масса линз объектива. Линзы крупных рефракторов весят сотни килограмм — их приходится делать толстыми, или они будут прогибаться под собственным весом. Их делали толстыми, и они все равно прогибались, и плюс к этому — при таких объемах линзы уже не удавалось сварить для нее однородное оптическое стекло.
Но если использовать не линзу, а тонкий и легкий мениск (тоже линза, но выпукло-вогнутая — с приблизительно одинаковыми радиусами кривизны обеих поверхностей), то отпадает сразу несколько проблем — пусть себе гнется — прогиб одной поверхности в точности компенсируется выгибом другой. Ввиду небольшой оптической силы мениск не страдает хроматизмом. Для чего же он тогда нужен? — чтобы исправить сферическую аберрацию главного зеркала — ведь изготовление сферической поверхности проще и дешевле, а сфера — при многих ее недостатках — позволяет получить большее полезное поле зрение телескопа.
Разумеется, давно никто уже не делает зеркала из олова с медью — их также делают из стекла и покрывают алюминием в вакуумных камерах. Такие зеркала отражают до 98% процентов света попадающего на них из Вселенной. Но оказывается, главная преграда для этого звездного света все также заслоняет от нас многие вселенские тайны. Это наша атмосфера. Этот природный фильтр защищает нас и все живое на планете от жесткого солнечного излучения, но и соответственно поглощает львиную долю интересующих современных астрономов космических лучей.
Башни с телескопами начали поднимать на самые заоблачные вершины, туда, где чище воздух, нет городской засветки и тоньше слой атмосферы — ближе к звездам.
Но самым феноменальным шагом к звездам стал запуск заатмосферного телескопа имени Эдвина Хаббла. Находясь на орбите Земли, этот телескоп в автоматическом режиме ведет наблюдения круглые сутки. Ведь там — за пределами воздушного океана — звезды видны всегда. Фотоснимки из компьютера телескопа им. Хаббла отправляются на Землю в цифровом формате по радиоканалу.
При том, что этот космический телескоп заметно уступает в размерах многим земным, изображения полученные им из космоса, где нет поглощения света и турбуленции атмосферных потоков, настолько качественны и детальны, что дальнейшее развитие наземных наблюдательных приборов становится все менее перспективным.
Хотя, разумеется, ограниченным количеством крайне дорогих заатмосферных телескопов вся современная астрономия сыта не будет, и новых башен в горах появится еще не мало.
В завершении рассказа хочу вспомнить, что наряду с вполне привычными оптическими телескопами уже много десятилетий создаются и используются для изучения нашего огромного мира телескопы несколько иного рода. До сего момента речь шла о исследовании Вселенной опираясь на свет приходящий из космических далей. Но из глубин Вселенной к нам приходит не только свет. Приходят радиоволны, рентгеновское и гамма-излучение. Пространство пронизано ультрафиолетовыми и инфракрасными — тепловыми — волнами. Оказывается, для каждого из этих видов излучения существуют специальные телескопы — они фиксируют это излучение и показывают нам то, как бы для нас выглядела Вселенная, если бы мы могли тоже воспринимать своими органами чувств все эти непривычные нам потоки невидимых для глаз лучей.
В качестве музыкального сопровождения к этой статье буквально просится мой относительно недавний, но наверное самый астрофизический альбом: «Stargazer» — «Старгейзер».
Вот ссылка, где его скачать:
Комментарии (78)
Ravebinovich
05.08.2021 00:52+3В следующий раз саундтрек к статье прикладывайте в начале. А то прочитал с удовольствием в тишине, а тут оказывается и музыкальное сопровождение есть… С ним бы больше было погружения. Спасибо!
klimkovsky Автор
05.08.2021 01:02Ну, да. Это уже второй раз такая просьба.
Попробую.
Спасибо за совет.
drWhy
05.08.2021 10:41+3Спасибо за интересный экскурс в историю телескопостроения и астрономии в целом.
Сегодня начинается одно из астрономических событий, хорошо заметных невооружённым взглядом — метеорный поток Персеиды, пик которого придётся на 12 августа.
Всё что нужно для его наблюдения — клочок относительно незасвеченного неба в северо-восточном направлении и подходящая музыка.
klimkovsky Автор
05.08.2021 15:40+2В этом году Персеиды будут очень в выгодном положении, если можно так сказать, относительно Луны - будет новолуние. Иной раз, несколько лет подряд Луна отравляет собой наблюдение этого потока. Вот только осталось заручиться погодной поддержкой.
Спасибо, что напомнили ;-)
stalinets
05.08.2021 10:57+1А отчего зеркальный дизайн не используют для создания объективов-телевиков для фотографов? Значит, там не всё гладко с качеством изображения?
shedir
05.08.2021 11:59+4Не столько с качеством, сколько с практичностью. А вот зеркально-линзовые телеобъективы вполне себе делают. Вспоминается МТО-1000, зверь-машина :)
Картинкиstalinets
05.08.2021 13:04+1Просто современные телевики - это сложнейшие и дорогие устройства с десятками линз. Но почему нет в продаже дешёвых телевиков по схеме телескопа, где будет по минимуму прецизионных компонентов, и пусть качество картинки будет не очень, увеличивать они могли бы очень люто. Мне вот увеличение важнее качества.
shedir
05.08.2021 13:19+3Ну как нет? Есть — например, Samyang 500mm f/6.3 Mirror.
Или современная реинкарнация того же МТО-1000 — МС РУБИНАР 10/1000.klimkovsky Автор
05.08.2021 13:33+6Делают. Действительно, вспоминается классика: МТО-500, МТО-1000, Рубинар.
Это, кстати, иенно зеркльно-линзовые гибриды. А у зеркальный есть чисто механическая проблема - труба (астрономы говорят - "тубус") открыта, и туда залетает всё. Очистить потом нереально. особенно главное зеркало. Его приходится снимать, и мыть. Переднюю линзу протер, и - готово.
Для фотографа демонтаж и очистка зеркала, с последующей юстировкой (а это - обязательно) стали бы непреодолимым геморроем.
Есть еще одна проблема - художественный расфокус - боке - все блики в нем у оптических систем, в которых вспомогательное зеркало частично экранирует световой поток, выглядят кольцами - это не очень красиво. В астрономии такого нет - все звезды на бесконечности, все - в фокусе.
Видите, астрономия и бытовая фотография - разные пространства для творчества.
У меня был "Алькор" - зеркальный телескоп системы ньютона - приходилось раз в неделю снимать зеркало для очистки. И еще - центральная стойка, которая держит диагональное (вторичное) зеркало - от неё у ярких звезд образуется два заметных дифракционных луча.
Есть у зеркальных систем ряд недостатком. Именно поэтому рефракторы (линзовые телескопы) до сих пор в ходу, и в диапазонах апертур от 50 до 500 мм они могут превосходить рефлекторы по качеству.
"Могут" - ключевое слово, тому, что вообще говоря у них разное назначение.
О телескопах, на самом деле можно говорить очень долго и интересно.
Это - вводная статья. А есть заготовки для еще двух - уже более подробных и глубоких.
MayakOV
05.08.2021 14:42+3Это - вводная статья. А есть заготовки для еще двух - уже более подробных и глубоких.
Жду с нетерпением.
shikhalev
05.08.2021 20:30+1Художественный расфокус не такая большая проблема именно для сверхдлинных телевиков, художествами на более коротких расстояниях обычно занимаются.
А вот невысокая светосила, причем из-за переднего зеркала светопропускание еще ниже, становится проблемой для съемок животных, например, где как раз особо большие фокусные расстояния востребованы. Из-за нее же, насколько мне известно, нет зеркально-линзовых объективов с автофокусом — просто нет смысла, фазовый автофокус не вытянет. Но возможно, еще появятся для современных беззеркалок, Canon же выпустил два телевика под байонет RF с f/11… А автофокус опять же весьма востребован именно в быстрой съемке тех же животных.
PereslavlFoto
05.08.2021 14:32+2МС РУБИНАР 10/1000 стоит 46 тысяч рублей, запредельная цена.
Samyang стоит 10 тысяч рублей, что не делает его дешёвым телевиком.klimkovsky Автор
05.08.2021 14:44Это мы уже покинули поле науки и технологии, и вторглись в пространство маркетинга и менеджмента.
Кто его знает, почему такие цены...
shedir
05.08.2021 14:59+4МС РУБИНАР 10/1000 стоит 46 тысяч рублей, запредельная цена.
Это как посмотреть :) AF-S NIKKOR 500mm f/4E FL ED VRPereslavlFoto
05.08.2021 16:02+2Столько денег нельзя увидеть в реальности. Это художественная фантастика.
klimkovsky Автор
05.08.2021 16:11+1Наверняка этот объектив будет получше, чем Рубинар. ;-) Что-то мне подсказывает.
shedir
05.08.2021 17:41Возможно :) Мне-то 10к рублей за нового 500 миллиметрового корейца кажутся вполне адекватными. Или МТО с авито взять. Если уж главное фокусное расстояние, а не что-то ещё.
vvzvlad
08.08.2021 21:42+110к это ни о чем. Похожие стекла кэнона — от 400mm начинаются от 80к(Canon EF 400mm f/5.6L USM) и заканчиваются 700к(Canon EF 500mm f/4L IS II USM). А тут всего 10.
Astroscope
06.08.2021 03:14+2Значит, там не всё гладко с качеством изображения?
Т.н. бокэ - размытие объектов вне ГРИП, у катадиоптрических объективов получается не очень эстетично. На фотожаргоне говорят, что получаются "гайки". Еще плюс есть нюансы с диафрагмированием.
Ну и чисто механически фотоаппарат рассчитан на ограниченный диаметр объектива у байонета. Если апохроматический рефрактор любой оптической схемы может иметь сколь угодно большой диаметр передней группы линз и сколь угодно большую длину, то объективное зеркало именно в фотообъекиве, расположенное у байонета, может упереться во что-то. Поэтому линзовые зумы типа 200-500/2.8 практически существуют, а практически существующие зеркальные 500мм имеют относительное отверстие в лучшем случае f/5.6.
А вообще к условно любому телескопу можно приделать фотоаппарат при помощи стандартных аксессуаров (вместо окуляра), а большие телескопы обычно вообще не предусматривают визуальное наблюдение вовсе - они изначально совмещены с фотоаппаратом (необязательно работающим в диапазоне видимого света), т.е. большие телескопы обычно на самом деле астрографы.
alliumnsk
11.08.2021 18:44+3Параметры байонета, несомненно накладывают некоторые ограничения на возможные оптические схемы, но объяснение про светосилу -- это оголтелый фольк-сайенс.
В ньютоновоской схеме, скажем, вообще главное зеркало далеко от плоскости изображения.
Светосильных зеркальных объективов в ФОТОАППАРАТНЫХ системах нет по совсем другой причине -- невозможности управления глубиной резкости с помощью ирисовой диафрагмы. Упомянутый вами 200-500/2.8 в случае может зажать диафрагму до f/5.6 и даже больше, а зеркальные не могут, поэтому их делают с каким-то компромиссным значением диафрагмы.
В то же время зеркальный 500/2.8 или 500/2.2 (компенсировать эффект ЦЭ по светопропусканию) мог бы быть намного компактнее и легче линзового объектива.Astroscope
12.08.2021 02:01+1Спасибо за комментарий, я упомянул диафрагмирование вскользь, а вы хорошо раскрыли тему.
Astroscope
05.08.2021 11:03+3Так для чего же их делают, эти блестящие трубы на подставках?
Позанудствую, простите. Блестящие трубы на подставках - чаще детские игрушки для взрослых или дизайнерский аксессуар. Оптимальны матовые белые или любые светлые снаружи трубы - они минимально нагреваются солнцем днем и медленнее остывают ночью, следовательно их геометрические размеры, влияющие на юстировку, меняются не так сильно и не так быстро, как было бы с более темными. В некоторых трубах применяется искусственная вентиляция для более быстрого выравнивания температуры и устранения причин возникновения конвективных потоков внутри самой трубы. Матовые же поверхности предпочтительны во избежание ослепления наблюдателя случайными бликами. Внутри же наоборот, крайне желательно чернение. Для рефракторов также крайне желательно чернение торцов линз. Впрочем, как уже было сказано в статье, труба не является обязательным элементом конструкции - начиная с каких-то размеров выгоднее создавать открытые фермы, а защиту от боковой засветки берет на себя купол обсерватории, будь то научное учреждение с огромным астрографом в горах или будь то любительский купол на крыше дачного дома, где установлен от силы десятидюймовый инструмент.
klimkovsky Автор
05.08.2021 14:17+3"Оптимальны матовые белые или любые светлые снаружи трубы" - если Вы посмотрите на весь спектр производимых любительских (равно, как и профессиональных небольших) телескопов, вы обнаружите, что большая часть из них всё-таки темные.
Снаружи. Внутри - тем более.
Возможно, это потому, что обычно телескоп днем не используют, и он не нагревается - убран куда-то. А сам по себе белый цвет, да еще и матовый, непрактично маркий. А может ночь в башне обсерватории черный не создает дополнительного рассеяния, и не мешает адаптации.
Но, как обозначил в самом начале, существует устоявшийся образ - особенно он силен в сознании людей от астрономии далеких. И тут во всю мощь всплывают музейные экспонаты и магазинные сувениры.
А вообще в прошлые столетия к созданию очередного телескопа относились трепетно, и вид старались (не всегда, но тенденция такая была) придать ему эстетичный - в соответствиями с веяниями самой эпохи.
"Позанудствовали" Вы, на самом деле, очень правильно.
Greesha
05.08.2021 11:18+1<<Первый в истории телескоп был изобретен итальянским ученым и священником Галилео Галилеем в 1609 году.>>
Галилей был священником?! Инфа 100%?
klimkovsky Автор
05.08.2021 13:34Все тогда имели сан священника. И Кеплер, и Коперник, и Джордано Бруно.
Даже Ньютон был богословом.
DoctorMoriarty
06.08.2021 22:19Нет.
Галилей не был рукоположен в сан священника, хотя в юности и предполагал для себя эту карьеру.
Кеплер не стал протестантским пастором, хотя и учился, помимо прочего, на теологическом факультете.
Прежде чем утверждать что-либо — сверяйтесь с историческими данными, а не с популярными стереотипами об определенных временах.klimkovsky Автор
16.08.2021 16:49По сути, данной специализацией они все обладали, и без проблем могли заниматься этой профессией. Довелось ли? - это другой вопрос. Но и мировоззрение священника, и образование священника, и право заниматься священнослужением были у каждого из них.
И прошу прощения, это все таки статья о телескопах, а не об истории эпохи, в которой они появились.DoctorMoriarty
19.08.2021 15:36>это все таки статья о телескопах, а не об истории эпохи, в которой они появились
И что? Это не извиняет автора, который ладно что делает ложное утверждение — ошибиться не грех, но затем еще и настаивает — «а что такого? почему бы и нет?».
>специализацией они все обладали, и без проблем могли заниматься этой профессией. Довелось ли?
"Верно ли, что Рабинович выиграл «Волгу» в лотерею? — Все верно. Только не Рабинович, а Иванов. И не «Волгу», а сто рублей. И не в лотерею, а в карты. И не выиграл, а проиграл."
Слушайте, ну несерьезно же.
Wizard_of_light
05.08.2021 12:11+2Ньютон создал зеркальный телескоп (и затормозил прогресс линзовых) из-за ошибки в эксперименте по борьбе с хроматической аберрацией. Он правильно догадался, что если сложить положительную линзу из одного материала и отрицательную из другого, то от хроматизма можно избавится. Но дисперсии у взятых для эксперимента материалов (стекла и раствора ацетата свинца) оказались очень близки, исправить хроматизм не получилось, Ньютон забросил идею об ахроматизации линз и взялся за зеркала. Продолжил опыты Честер Холл, спустя почти столетие.
klimkovsky Автор
05.08.2021 14:18Не стоит обвинять Ньютона в торможении процесса. Он не смог его ускорить - это - да. Но зато смог найти очень полезное другое решение.
mistergrim
05.08.2021 12:59+2Надо ли говорить, как отнеслась к открытиям Галилея церковь?! — ученого судили и под угрозой пыток заставили отречься от всего увиденного. Галилей отрекся.
Галилея судили не за увиденное, а за гелиоцентризм (вопрос для Церкви принципиальный). Увиденное же догматам не противоречило, да и не настолько Церковь была глупа, чтобы отрицать в буквальном смысле очевидное.Джеймс Лик и Чарльз Йеркс — два бизнесмена, два олигарха своего времени, с тем отличием от современных обладателей несметных богатств, что решили тот излишек средств, который им самим явно не потратить, вложить в науку.
Вот тут некоторым современным олигархам очень обидно стало.klimkovsky Автор
05.08.2021 14:37+2Разумеется, Галилея судили не за увиденное, но за показанное.
Конечно, церкви было порой параллельно, о чем думают, и на что смотрят разные её представители. Чем бы они не тешились для себя, главное, чтобы они не занимались публичными спорами о том, как есть на самом деле.
У церкви было окончательное представление о мироздании. И пересмотр такого представления не в ходил в планы Ватикана. Научные работы Галилей во многом расшатывали ранее сложившиеся представления об устройстве Мира. Это не только астрономии касалось. Он и в физике преуспел, что потом ему припомнили, а запретили проводить любого рода научные изыскания - все они расценены, как не совпадающие с святыми догматами.
У Галилея был влиятельный покровитель, и несколько лет его не трогали, хотя были люди, которые жаждали сатисфакции за какие-то свои личные счеты в отношении Галилея. И когда они пришли к более властному положению, о рассчитались с ученым.
Тут много намешано.
Но очень важно знать то отношение к телескопам, которые держалось даже в научной среде практически 100 лет после Галилея: Допустимо ли использование оптики для исследования мира? Ведь мы хотим знать истину - говорили ученые (а все они вместе с этим были и богослужителями) - а истину ли показывает телескоп? Посмотрите глазами на Луну - какого она размера. И сравните с тем, что показывает телескоп - он показывает Луну больше. Но ведь по истине она меньшего размера. Значит, телескоп показывает против истины, и доверять тому, что показывает телескоп, нет ни малейшего основания.
Многие из тех, кому Галилей показывал и Луну, и спутники Юпитера, и серп Венеры, полагали так: "Я это видел, но я в это не верю, потому что должно быть иначе, а иллюзии и обманы в нашей жизни - явление частое. Скорее всего Галилей вводит нас всех в заблуждение с помощью своей трубы".
Многие из тех, кто верили в увиденное, потом - при допросах - изменяли свои показания, утверждая, что не видели ничего подобного, или видели, но это было не правда - это видЕние.
Признали правоту Галилео Галилея в Ватикане официальным актом лишь в 1980-м году после пролетов автоматических станций Пионер-10 и Пионер-11 мимо Юпитера и Сатурна.
Дело Галилео Галилея было пересмотрено, Решение по нему было изменено, и дело было окончательно закрыто.
Кстати говоря, по делу Джордано Бруно ничего подобного пока не предпринималось. Он по прежнему считается Ватиканом одним из злостнейших еретиков, сожжение которого было вполне правомерным по законам того времени.
GospodinKolhoznik
05.08.2021 21:09+2Так Бруно казнили не за астрономию, как многие думают, а за оккультизм, спиритизм и прочие мракобесия.
Большой-большой офтоп, и я сразу приношу свои извинения. Но раз уж зашла речь - борьба с ересью, даже такая жестокая, как костры инквизиции , спасла гораздо больше жизней, чем погубила. Ереси боялись не зря - все страны, где с ней не боролись неизбежно скатывались в гражданскую войну, ибо тогда неизбежно появлялись новые секты, организаторы которых, устроив религиозный раскол общества со временем обрастали властью и устраивали раскол уже политический - сепаратисткую гражданскую войну на религиозной почве. А это та ещё жесть!
Католическая инквизиция за все время своего существования приговорила к казни менее тысячи человек. А одна единственная гражданская война может унести миллионы жизней.
klimkovsky Автор
16.08.2021 16:40+1"Так Бруно казнили не за астрономию, как многие думают, а за оккультизм, спиритизм и прочие мракобесия" - нет, конечно.
В эпоху, когда в институтах и университетах вводится теология, а ракеты Роскосмоса опрыскивают святой водой, появилась тенденция - всюду, где это возможно - вернуть духовенству, церкви, инквизиции уважение и доброе имя.
Вы просто не представляете сколько идеологической работы ведется в этом направлении.
Бруно не был оккультистом и магией не занимался.
Между прочим сдал его инквизиции человек, который думал, что Бруно научит его магическим способностям по части легкого запоминания текстов и цифр, но Бруно учил его именно тренировать мозги, за что попал в немилость.
Бруно был великим мыслителем.
А мы живем в то время, когда космические станции бороздят просторы солнечной системы, а простые люди не знают таблицы умножения и скатываются до истинного мракобесия, при этом не гнушаются обвинять в мракобесии тех, кто ценой жизни протаптывал путь нового мировоззрения.DoctorMoriarty
20.08.2021 17:13>Бруно не был оккультистом и магией не занимался
И опять антиклерикальный пафос вместо изучения вопроса… Фрэнсис Йейтс, британский историк, командор Ордена Британской империи — «Джордано Бруно и герметическая традиция», можно найти на Флибусте, можно на Рутрекере, можно просто читать онлайн:
psylib.ukrweb.net/books/yates03/index.htm
maksim_ms
05.08.2021 13:00+5Астрологи объявили неделю астрономии, количество статей удвоилось)
Пишите еще!vvzvlad
08.08.2021 21:43+2Главное, чтобы астрономы не объявили неделю астрологии.
klimkovsky Автор
16.08.2021 16:32Ничего плохого в этом не было бы. Астрология держится за во многом за счет конфронтации с астрономией. И как следствие - за счет недостатка статистики по подтверждению или опровержению астрологических прогнозов.
Я за союз и совместный разбор полетов.
Это будет скорейший путь похоронить ложное отношение к действительности.
Panzer_Ex
05.08.2021 14:45+1Эхх, мечта детства, телескоп "Школьник" 60мм, системы Ньютона. В условиях городской засветки видно в него было мало что, но Луну наблюдать получалось...
klimkovsky Автор
05.08.2021 15:09Тут еще было вашно уметь наводить на объекты. У Малого Школьного был очень неудобный штатив. Оптика хорошая, а штатив все перечеркивал - и шатало его, плавно двигать нельзя... только наведешь, уже ушло. Люди выкидывали эту треногу, ставили на самый просто фотоштатив, и было лучше.
Упс... Школьник не системы Ньютона. Ньютона - 65 мм - это Алькор - он никогда не позиционировался, как школьный телескоп. И начал выпускаться Новосибирским приборостроительным заводом, когда астрономия уже потихоньку из школ выводилась.Panzer_Ex
05.08.2021 15:38+1Да, с Ньютоном ошибся, сколько лет-то прошло. Про Алькоры слышал, но видеть или пользоваться не доводилось. Из доступных (ну как доступных, в продаже стояли, но ценники были родителям не по карману) имелись лишь Школьники 60 и 80мм, если не ошибаюсь. Была мечта сделать телескоп своими руками, ради этого пошел в астрономический кружок. К сожалению, так ничего и не вышло, со скорой смертью руководителя станки и литературу разобрали или выкинули... :(
klimkovsky Автор
05.08.2021 15:47+2Телескопостроение - отдельная, очень интересная тема. Я несколько лет этим занимался. Сделал много зеркал. Самое большое 160 мм - с дыркой в середине - под Кассегрен. Но, оказалось, что самое сложное - сделать механическую часть. Ту же трубу с креплением оптики, монтировку...
Цельный телескоп мне удалось сделать только один и очень крохотный - буквально, как первый Ньютоновский - у него зеркало было 40 мм, и увеличивал он, кажется всего раз в 10. Но это был просто принцип - хоть что-то сделать до конца. Остальное так и осталось незавершенным.
Но упорные любители создают потрясающие инструменты - вплоть до полуметра в диаметре. Видел такие на АстроФесте - просто поразительные, практически профессиональные конструкции.drWhy
05.08.2021 17:48+1Впечатляет факт открытия первой внесистемной кометы именно астрономом-любителем — Геннадием Борисовым, открывшим 10 комет. «Значит, нужные книги ты в детстве читал!»
Понятно, что крупные телескопы загружены научной работой на века, да и много чего может быть обнаружено при постобработке уже накопленных данных. Тем очевиднее успех одиночки.
klimkovsky Автор
16.08.2021 16:30+1"именно астрономом-любителем — Геннадием Борисовым " - Геннадий Борисов - профессиональный астроном, сотрудник Крымской Астрофизической Обсерватории и станции слежения за объектами искусственного происхождения Роскосмоса. К тому же крайне продвинутый оптик, и работы веден на телескопах собственной оптической схемы, которые изготовляет сам - для себя и на заказ.
Я знаком с Геннадием и много беседовал с ним бывая в КрАО. Он очень скромный и преданный делу человек, успех которого во многом обусловлен какой-то совершенно фантастической целеустремленностью. Я думаю, что будь такая же целеустремленность у ученого в любой другой науке, он бы тоже достиг в ней больших высот.
usa_habro_user
05.08.2021 19:36+2Большое спасибо за интересную статью, прочёл с удовольствием!
@klimkovsky, Андрей, есть вопрос к вам (не смог найти ответ в гуглением): существует ли физический предел космических рефлекторов, и, если да, то чем он обусловлен? А также есть "подвопрос": если пофантазировать, и предположить, что человечеству удалось, наконец-то, по настоящему освоить околоземное пространство, на космическую астрономию стали выделять "100500 миллиардов" долларов, а технологии позволяют создать в космосе зеркало, либо систему зеркал, диаметром хотя бы и 100 километров, то возможно ли будет увидеть планету иной звездной системы (пусть и ближайших звезд) в подробных деталях - ну, скажем, как Землю с лунной орбиты?
usa_habro_user
16.08.2021 16:05Кто-то, разбирающийся в теме, кроме @klimkovsky, может ответить на мой вопрос?
klimkovsky Автор
16.08.2021 16:25Подобно тому, как мы сталкиваемся с искажениями изображений вносимых атмосферой, так же нас ожидают искажение вносимые гравитационным линзированием. В какой-то момент - с использованием действительно больших зеркал - допустим 100 метров или 500 метров, можно обнаружить, что все пространство буквально плывет в "гравитационных волнах", если можно так выразиться.
Хотя, допустим между Солнцем и планетой системы Альфы Центавра ничего нет (на самом деле там очень много чело есть) и свет проходит прямо. Тогда - да - наверняка можно будет увидеть планеты с большими подробностями.
Я бы отметил другое.
Когда можно зайти к знакомой девушке в гости - в соседний дом, мы не разглядываем её окно в подзорную трубу. Это глупо, когда есть более эффективные средства.
Точно так же астрономы предпочитают исследовать тот же Марс прямо с марсианского грунта, а не с земного.
Что касается более или менее далеких звезд и планет вокруг них - если будет выделено очень много денег, и будет поставлена соответствующая задача, будет найдет и метод.
Кто-то возразит, что есть же фундаментальные ограничения - скорость света и продолжительность жизни.
Но, продолжительность жизни не является фундаментальным ограничением. Что же до скорости света, то это больше в головах. Человечество не раз сталкивалось с препятствиями, которые казались принципиально неразрешимыми. Но потом находились принципиально новые пути.
Я считаю, что с некоторого момента строить супербольшие телескопы станет бессмысленно, так как прямой контакт при учении как экзопланет, так и далеких галактик станет более дешевым и эффективным.
Как это будет осуществлено, я не знаю.
Но точно - не реактивными ракетами. Это тоже прошлая эпоху.
Люди, скорее всего, научатся работать с самим пространством и с самим временем.
Это вопрос мировоззрения, которое давно не менялось. А пора бы.
Особенно на фоне того, что мы видим рецидивы отката в прошлое. В соседнем комменте уже кто-то взялся защищать церковь, а кто-то наверняка еще возьмется оправдывать астрологов.
Пора шагать вперед, чтобы не увязнуть в этом болоте невозможного, которое всегда следует за нами по пятам, и поглотит нас, стоит лишь нам немного замедлиться в развитии.usa_habro_user
16.08.2021 16:41+1Спасибо. Т.е., если не учитывать "гравитационное линзирование", то физических ограничений нет? Я не буду вдаваться в возможность межзвёздных перелётов (на мой взгляд, даже рассматривать такую возможность в настоящее время преждевременно - чтобы не сказать "это просто невероятно"), но то, что в телескоп будущего можно будет увидеть планету иной звёздной системы, внушает определённый оптимизм!
klimkovsky Автор
16.08.2021 18:31Уже сейчас есть прямые оптические наблюдения экзопланет. Другой вопрос, что это пока далеко отстоящие от своих звезд горячие гиганты, которые сами еще немного звезды - они сильно светят в инфракрасном диапазоне, но в принципе уже сейчас понятно, что с более продвинутой оптикой наблюдать экзопланеты можно.
А какие пределы нас ждут в области следующего технологического этапа создания сверхкрупных телескопов - это никто не знает. Можно наверняка узнать, только попробовав.
Допустим, диаметр объектива 100 километров. Вроде бы при тех же базах радиоинтерферометры не выявили никаких принципиальных проблем. Но у них и длина волны такая, что за оптикой светового диапазона угнать им трудно.
Что будет, когда появятся технологии создания столь крупных зеркал с точной поддержкой формы в пределах "лямбда на восемь" - мыслимо ли выдержать точную оптическую форму в масштабах зеркал, измеряемых километрами?
Покажет будущее.
Обсуждать возможность межзвездных полетов, конечно, рано.
Просто важно всегда иметь в голове мысль, что ни одна технология не может быть пролонгирована на бесконечно долгий временной отрезок. Технически - еще как-то, но со смыслом - это уж вряд ли.usa_habro_user
16.08.2021 18:50Мне кажется, что создание сверхбольших космических телескопов технологически все-таки более реально, нежели запуск межзвёздного зонда (хотя, безусловно, что до этого еще очень далеко, затрудняюсь прогнозировать даже приблизительно). Т.е. если будет возможность увидеть планету другой звездной системы с достаточно высоким разрешением (а не как сейчас - в виде "тени" на фоне звезды, как я понимаю), то это будет гигантский прорыв в науке (ну, и заодно, будет более понятно, куда запускать межзвёздный зонд).
KvanTTT
16.08.2021 17:37+1Подобно тому, как мы сталкиваемся с искажениями изображений вносимых атмосферой, так же нас ожидают искажение вносимые гравитационным линзированием. В какой-то момент — с использованием действительно больших зеркал — допустим 100 метров или 500 метров, можно обнаружить, что все пространство буквально плывет в "гравитационных волнах", если можно так выразиться.
А сами гравитационные волны на такие большие телескопы нельзя будет ловить и строить гравитационную карту? Хотя для них это наверное все еще очень маленькие — нужно размером с планету или звезду.
KvanTTT
16.08.2021 20:20Интересно, а эти огромные телескопы можно будет использовать как микроскопы, если направлять на Землю? :)
Tsimur_S
22.08.2021 17:52Некоторые исследования в этом направлении ведутся: КМК наиболее реальное это использование Солнца в качестве гравитационной линзы для интерферометра, просто потому что оно не требует зеркало в 100км. https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2020_Phase_I_Phase_II/Direct_Multipixel_Imaging_and_Spectroscopy_of_an_Exoplanet/ тут можно примерно помечтать о том как выглядела бы Земля с расстояния в 30 парсек в телескоп-интерферометр с зеркалом в 1м. Океаны и континенты видны, наличие атмосферы тоже. Вот тут более подробно https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2002/2002.11871.pdf
DoctorMoriarty
05.08.2021 19:59+2>Надо ли говорить, как отнеслась к открытиям Галилея церковь?! — ученого судили и под угрозой пыток заставили отречься от всего увиденного. Галилей отрекся.
Если кто-то решает сделать историческую справку, ему явно стоит озаботиться хотя бы беглым изучением вопроса не по методичкам Школы Юного Научного Атеиста.
"(...) папа римский Урбан VIII настаивал на скором разрешении дела Галилео Галилея и волновался за состояние здоровья ученого. Письмо обнаружил в архивах «Святой инквизиции» (сегодня Конгрегация вероучения) профессор Фрайбургского университета (Германия) Франческо Беретта.
Документ, датированный 22 апреля 1633 года, представляет собой послание комиссара инквизиции Винченцо Макулано да Фиренцуолы кардиналу Франческо Барберини. Автор письма передает кардиналу Барберини озабоченность папы Урбана VIII здоровьем обвиненного в ереси астронома и просит поскорее завершить следствие по делу Галилея.
По словам секретаря Конгрегации вероучения архиепископ Анджело Амато, вышедшая в 1610 году книга Галилея «Звездный вестник» была встречена с восторгом не только астрономом Иоганном Кеплером, но и автором григорианского календаря иезуитом Клавиусом. На страницах этой книги Галилей изложил гелиоцентрическую картину устройства мира.
По словам архиепископа Амато, оппоненты Галилея в полемике с ним стали ссылаться на Писание, что вынудило инквизицию вмешаться в спор. Прелат призвал отказаться от окружающей имя Галилея легенды, согласно которой «он был помещен в карцер и подвергался пыткам». «Живя в помещении инквизиции около 20 дней, он получил в свое распоряжение комнату адвоката, одного из самых высоких должностных лиц инквизиции; ему прислуживал его собственный слуга», — подчеркнул архиепископ. Затем Галилей жил на вилле Медичи — резиденции флорентийского посла в Риме. По окончании суда Галилей был помещен под домашний арест и продолжил свою научную работу."
pravo.ru/process/view/986
А подробности (включающие, помимо прочего, отнюдь не клерикальные претензии к использованию для получения достоверной картины мира такого нового для тех времен инструмента, как телескоп) желающие могут почерпнуть из монографий, весьма дотошных и изобилующих цитатами из переписки участников тех событий, написанных авторитетными профессиональными историками науки:
Дмитриев И.С. (доктор химических наук, директор Музея-архива Д.И. Менделеева Санкт-Петербургского государственного университета, профессор кафедры философии науки и техники Института философии СПбГУ) — «Упрямый Галилей», М., 2015
Аннибале Фантоли (профессор истории и философии науки Университета Софии [Токио]) — «Галилей. В защиту учения Коперника и достоинства Святой Церкви», М., 1999klimkovsky Автор
16.08.2021 16:11+1"По окончании суда Галилей был помещен под домашний арест и продолжил свою научную работу" - вообще-то Галилею, решением суда, в котором он был признан виновным по всем предъявленным ему обвинениям, было запрещено заниматься научной работой.
Он ничего нового не сделал за остаток жизни.
Дело Галилео Галилея было пересмотрено Ватиканом лишь в 1980-м году, в связи с общественным давлением после пролета американских автоматических станций мимо Юпитера и Сатурна, во многом подтвердивших тезисы и открытия ученого. Галилей был оправдан. Обвинения с него были сняты, а дело - окончательно закрыто.
В последние годы появилась странная тенденция к тому, чтобы оправдывать церковь, и линчевать - если не самих ученых, то тех, кто говорит что-то против церкви в защиту науки той эпохи.
В частности на образ Джордано Бруно - даже в среде научной общественности - обрушился в последние годы целый шквал и обвинений и просто неприязни, опирающейся на то, что дескать он был неучтив, груб, неуважителен к церкви - сам виноват, к тому же не вел никаких собственных исследований, и что церковь в целом права - и таких и надо было сжигать - они только смуту сеяли.
И откуда-то берутся документы, подтверждающие, что узники инквизиции содержались в очень "люксовых" условиях.
Это серьезно?
Человека лишили свободы, лишили дела жизни и доброго имени.
Я знаю, что дело Галилея во многом спровоцировано личными отношениями с людьми, которые желали занять его положение - он кому-то не угодил, и занимаемая им должность нравилась кому-то еще.
Это было невозможно, пока у Галилея был властный покровитель. Когда его не стало, с Галилеем рассчитались. Но сделано это было руками католической церкви и инквизиции. И методами, которые применялись в ту эпоху сплошь и рядом.
Да, Папа Урбан VIII был благосклонен к ученому, но это ничего не изменило.
Галилея действительно устрашали возможным применением пыток. Он был весьма тверд характером, но все же ему пришлось отречься. И это - неспроста.
Я писал статью не об истории Галилея, его эпохи или Католической церкви. И информацию черпал не из методички атеиста (кстати, что плохого в атеизме? - Вы верующий человек и я задел Вас своей статьей?). Думаю, что в рамках темы статьи моё описание данного эпизода вполне корректно и не вводит читателя в заблуждение.
Tsimur_S
05.08.2021 21:20+2Супер, читается на одном дыхании. А не планируется ли статья про телескопы-интерферометры и гравитационное линзирование?
klimkovsky Автор
16.08.2021 15:52Спасибо. Планируется более глубокая статья, но не конкретно про интерферометры. Интерферометры будут описаны просто одной из глав, если можно так сказать.
vvzvlad
08.08.2021 21:56+1О, может быть вы можете подсказать. Снимал я в горах небо на фотоаппарат, получилось неплохо, но почему-то некоторые звезды получились окружены шариком света, а другие получились нормально. Этот же шарик в углах кадра изгибается, но это видимо, уже искажения объектива, как и ХА. Но вот почему только некоторые звезды окружены шариком — я не понимаю.
Еще там есть довольно длинные полоски от чего-то движущегося, хотя выдержка там была небольшая, 15 секунд. Глазами ничего не было видно. Можете предположить, что это? Снималось 10 июля 2021, 42.759030, 46.131043.
klimkovsky Автор
16.08.2021 15:40Неплохой снимок. То, что вы называете "шариком" - ореол, порождаемый - комой. Кома - разновидной оптических аберраций. В общем, объектив не совсем для этого. У него большие искажения - по краям поля зрения.
Если присмотритесь к дневным пейзажным снимкам, то обнаружите нечто подобное и в обычном его применении.
Насчет полосок. За 15 секунд подобные следы могли сделать только метеоры, но на метеоры как-то не очень похоже... Трудно сказать. Думаю.
vlad_gor
16.08.2021 11:30+1Работает ли с телескопами принцип краудфандинга? То есть можно ли направить в одну точку десять телескопов, а потом обработав 10 картинок получить бОльшую точность?
klimkovsky Автор
16.08.2021 15:51Это принцип интерферометра. Он работает. В частности в системе VLT он активно применяется. Но надо понимать, что применяется он не в онлайн-режиме, когда снимки уже сделаны, да в разное время, да на разных телескопах и с разным состоянием атмосферы, а потом типа в фотошопе складываются (это отдельно - другой метод). Принцип интерферометра в том, что бы складывать оптические изображения в реальном времени в оптике, а не в электронике, или цифре (в софте).
И система такая должна быть заранее спроектирована с учетом таких задач.
Можно на одном телескопе сделать серию снимков и сложить. Таким образом удается получить не большую точность или разрешение снимка, а понизить шумы и усилить полезный сигнал.
Складывание изображений, полученных на разных инструментах проблематично в связи с тем, что у них разная оптика, а никакая оптика не идеальна - везде есть свои искажения, говоря простым языком, изображения не совпадут.
Ilya81
Не понял идею - насколько знаю, это проблема прошлого века, цифровые технологии позволяют их преодолевать, ELT - дальнейшее развитие пока что. И то давний проект с монолитной конструкцией, пусть и сегментированным зеркалом, и это его главное ограничение. Но уже на подходе телескопы с независимыми приводами сегментов зеркала, в это случае высоту башни телескопа можно делать даже меньше диаметра зеркала, и для этого метода, возможно, уже и 100 метров не будет пределом.
klimkovsky Автор
Идея в том, что адаптивная оптика не устраняет последствия атмосферной турбуленции полностью. Лишь частично. И при прочих равных по размеру зеркалах, орбитальный телескоп будет выигрывать по качеству картины очень существенно.
Чем выигрывают сейчас эти огромные монстры - типа VLT - так это способностью собирать колоссальное количество света, и - интерферометрической базой. Но надо понимать, что интерферометры, хоть и позволяют заглянуть за дифракционный предел единичного зеркала, но хорошей картинки не показывают.
Ну, и не забываем, что атмосфера еще и поглотитель большого разнообразия излучений.
KvanTTT
И это главное — атмосфера поглощает/искажает даже видимый свет, не говоря уже о других диапазонах.
klimkovsky Автор
С увеличением разного рода спутниковых группировок на НОО у астрономов напастей добавилось. И теперь заатмосферные телескопы планируют размещать (да, чего там - размещают уже) в точках Лагранжа системы Солнце-Земля.
Ilya81
Достоинств у такого размещения много, например, можно постоянно смотреть почти в любую точку неба, не будет мешать наша планета в отличие от варианта низкой околоземной орбиты. Но пока что есть очень существенный недостаток - невозможность какого-либо ремонта. Для телескопа им. Кеплера, я так понимаю, не нашлось роботов, которые могли б его хотя б дозаправить, не говоря уже о ремонте, а один пилотируемый полёт на такое расстояние стоил б столько, что десятки новых таких телескопов обошлись б дешевле.
Конечно, для рентгеновского и гамма-диапазона в принципе возможны только орбитальные телескопы, но в остальном вроде как уже на подходе телескопы на воздушных шарах в стратосфере, как минимум низкая температура там обеспечивает какую-то возможность наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне, и облака не засвечивают всё, хоть -200˚C, как для телескопа им. Дж. Вебба таким способом не достичь.
klimkovsky Автор
"Но пока что есть очень существенный недостаток - невозможность какого-либо ремонта" - тут два момента. Во-первых, проект рассчитывался так, что ремонт ему не нужен. И дозаправка не поможет, так как ресурс практически всех узлов рассчитан не на долго... не на всегда.
Второй момент, что парадигма "ремонтирует космонавт" только сейчас начинает отступать. И орбитальные телескопы проектировались именно так, кто починить их роботу будет трудно/невозможно.
Но, вот, телескоп имени Эдвина Хаббла ремонтировали несколько раз, и успешно - с использованием человеческих рук, и дистанционно.
Плюс к этому, сейчас идет бурное удешевление стартов и создания полезной нагрузки - тот же Илон Маск предлагает создание широкого спектра спутников для самых разных целей за копейки. И он же выведет их на любую орбиту за существенно более низкий ценник.
А раз речь идет еще и о сборе комического мусора, то наверняка актуальность приобретут технологии реанимирования космических аппаратов - из мусора - обратно в князи.
Насчет воздушных шаров, мне кажется, это очень запоздалая идея.
MayakOV
Есть еще один проект - Lunar Crater Radio Telescope. Как следует из его названия - это радиотелескоп в лунном кратере. Следует добавить, что разместить его планируется на обратной стороне Луны.
Ilya81
Сильно сомневаюсь, что на счёт воздушных шаров - запоздалая идея, ибо удешевление стартов в какой-то степени возможно, но как минимум затраты топлива всё равно будут очень большими по причине низкой удельной энергии химического топлива, а перспективы безопасного выхода на орбиту на атомных двигателях всё так ж туманны, возможно только затрат количества топлива для дальнейшего перемещения, хотя б солнечный парус. Разве что электромагнитный ускоритель или космический лифт могут всё поменять радикально, но даже применимость первого не близка, не говоря уж о втором. А пока что стоимость орбитального запуска по сравнению с воздушным шаром ещё долго будет большой.
Ремонт орбитальным телескопов роботами относительно скоро может стать возможным, но всё равно это дело многих лет, особенно возможность устранения крупной поломки.
Я б даже сказал, например, что поиск экзопланет транзитными методами с наземных телескопов не будет запоздалым. Главная проблема, полагаю, будет не в атмосферных искажениях, а в невозможности наблюдения днём, причём в те места, где полярная ночь длится долго, тоже не очень просто добираться, хоть и не как на орбиту.
klimkovsky Автор
"как минимум затраты топлива всё равно будут очень большими " - затраты на топливо - это несколько процентов стоимости старта, и доли процентов от стоимости полезной нагрузки.
Дело в том, что создать орбитальный телескоп: миллиард долларов (характерная цифра)
Запустить телескоп на орбиту: 100 миллионов долларов (характерная цифра)
Топливо для запуска: один миллион долларов (характерная цифра).
Ilya81
Дорого стоят штучные изделия, особенно в которых нужно проверять каждую деталь. Для телескопов на воздушных шарах можно использовать массово производимые комплектующие, и тогда стоимость существенно снизится, даже если какой-то из таких телескопов окажется неисправен, можно спустить его на парашюте, отремонтировать и запустить заново. Особенно, если оболочка воздушного шара будет многоразовой, заполнить водородом или гелием - затраты другого порядка по сравнению с выводом на орбиту.