Історія телескопів

Великий прорив стався, коли італійський математик Галілео Галілей дізнався про спробу голландця запатентувати лінзову трубу. Натхненний відкриттям, Галілей вирішив зробити такий прилад для себе. У серпні 1609 саме Галілео виготовив перший в світі повноцінний телескоп. Спочатку це була всього лише зорова труба - комбінація лінз, сьогодні б її назвали рефрактор. До Галілео, швидше за все, мало хто здогадувався використовувати на користь астрономії цю трубку. Завдяки приладу Галілей відкрив кратери на Місяці, довів її сферичність, відкрив чотири супутники Юпітера, кільця Сатурна.

Розвиток науки дозволяло створювати більш потужні телескопи, які давали бачити багато більше. Астрономи почали використовувати об'єктиви з великою фокусною відстанню. Самі телескопи перетворилися на величезні непідйомні труби і, звичайно, були не зручні у використанні. Тоді для них винайшли штативи.

До 1656 Християн Гюйенс зробив телескоп, що збільшує в 100 разів спостережувані об'єкти, розмір його був більше 7 метрів, апертура - близько 150 мм. Цей телескоп уже відносять до рівня сьогоднішніх аматорських телескопів. До 1670-х років був побудований 45-метровий телескоп, який ще більше збільшував об'єкти і давав більший кут зору.

Але навіть звичайний вітер міг служити перешкодою для отримання чіткого і якісного зображення. Телескоп став рости в довжину. Першовідкривачі, намагаючись вичавити максимум з цього приладу, спиралися на відкритий ними оптичний закон: зменшення хроматичної аберації лінзи відбувається зі збільшенням її фокусної відстані. Щоб прибрати хроматичні перешкоди, дослідники робили телескопи самої неймовірної довжини. Ці труби, які назвали тоді телескопами, досягали 70 метрів в довжину і доставляли безліч незручностей у роботі з ними та їх налаштування. Недоліки рефракторов змусили великі уми шукати рішення, як поліпшити телескоп. Відповідь і новий спосіб був знайдений: збирання та фокусуванні променів стала проводиться за допомогою увігнутого дзеркала. Рефрактор переродився в рефлектор, повністю звільнився від хроматизму.

Заслуга ця цілком і повністю належить Ісааку Ньютону, саме він зумів дати нове життя телескопів за допомогою дзеркала. Його перший рефлектор мав діаметр всього чотири сантиметри. А перше дзеркало для телескопа діаметром 30 мм він зробив зі сплаву міді, олова і миш'яку в 1704 році. Зображення стало чітким. До речі, його перший телескоп досі дбайливо зберігається в астрономічному музеї Лондона.

Але ще довгий час оптика ніяк не вдавалося робити повноцінні дзеркала для рефлекторів. Роком народження нового типу телескопа прийнято вважати 1720, коли англійці побудували перший функціональний рефлектор діаметром 15 сантиметрів. Це був прорив. У Європі з'явився попит на удобоносімие, майже компактні телескопи в два метри завдовжки. Про 40-метрових трубах рефракторов стали забувати.

XVIII століття цілком міг вважатися століттям рефлектора, якби не відкриття англійських оптиків: чарівна комбінація двох лінз з крона і флінта.

Двухзеркальная система в телескопі запропонована французом Кассегреном. Реалізувати свою ідею в повній мірі Кассегрен не зміг через відсутність технічної можливості винаходи потрібних дзеркал, але сьогодні його креслення реалізовані. Саме телескопи Ньютона і Кассегрена вважаються першими «сучасними» телескопами, винайденими в кінці XIX століття. До речі, космічний телескоп Хаббл працює як раз за принципом телескопа Кассегрена. А фундаментальний принцип Ньютона із застосуванням одного увігнутого дзеркала використовувався в Спеціальної астрофізичної обсерваторії в Росії з 1974 року. Розквіт рефракторной астрономії стався в XIX столітті, тоді діаметр ахроматических об'єктивів поступово зростав. Якщо в 1824 році діаметр був ще 24 сантиметри, то в 1866 році його розмір зріс удвічі, в 1885 році він став складати 76 сантиметрів (Пулковська обсерваторія в Росії), а до 1897 року винайдений іеркскій рефрактор. Можна порахувати, що за 75 років лінзовий об'єктив збільшувався зі швидкістю одного сантиметра на рік.

До кінця XVIII століття компактні зручні телескопи прийшли на заміну громіздким рефлектора. Металеві дзеркала теж виявилися не дуже практичні - дорогі у виробництві, а також тьмяніючі від часу. До 1758 з винаходом двох нових сортів скла: легені - крон - і важкого - флінта - з'явилася можливість створення двохлінзових об'єктивів. Чим благополучно і скористався вчений Дж. Доллонд, який виготовив двохлінзовий об'єктив, згодом названий доллондовим.

Після винаходу ахроматических об'єктивів перемога рефрактора була абсолютна, залишалося лише покращувати лінзові телескопи. Про увігнутих дзеркалах забули. Відродити їх до життя вдалося руками астрономів-аматорів. Так Вільям Гершель, англійський музикант, в 1781 році відкрив планету Уран. Його відкриттю не було рівних в астрономії з глибокої давнини. Причому Уран був відкритий за допомогою невеликого саморобного рефлектора. Успіх спонукав Гершеля почати виготовлення рефлекторів більшого розміру. Гершель у майстерні власноруч сплавляли дзеркала з міді та олова. Головна праця його життя - великий телескоп з дзеркалом діаметром 122 см. Завдяки цьому телескопу відкриття не змусили себе чекати: Гершель відкрив шостий і сьомий супутники планети Сатурн. Інший, який став не менш відомим астроном-любитель, англійський землевласник лорд Росс винайшов рефлектор з дзеркалом діаметром в 182 сантиметри. Завдяки телескопу він відкрив ряд невідомих спіральних туманностей.

Телескопи Гершеля і Росса володіли безліччю недоліків. Об'єктиви з дзеркального металу були занадто важкими, відбивали лише малу частину падаючого на них світла і тьмяніли. Був потрібен новий досконалий матеріал для дзеркал. Цим матеріалом виявилося скло. Французький фізик Леон Фуко в 1856 році спробував вставити в рефлектор дзеркало з посрібленого скла. І досвід вдався. Уже в 90-х роках астроном-аматор з Англії побудував рефлектор для фотографічних спостережень зі скляним дзеркалом в 152 сантиметри в діаметрі. Черговий прорив в телескопобудування був очевидний.

Цей прорив не обійшовся без участі російських вчених. Я.В. Брюс прославився розробкою спеціальних металевих дзеркал для телескопів. Ломоносов і Гершель, незалежно один від одного, винайшли абсолютно нову конструкцію телескопа, в якій головне дзеркало нахиляється без вторинного, тим самим зменшуючи втрати світла.

Німецький оптик Фраунгофер поставив на конвеєр виробництво і покращив якість лінз. І сьогодні в Тартуськой обсерваторії варто телескоп з цілою, що працює лінзою Фраунгофера. Але Рефрактори німецького оптика також були не без вад - хроматизму.

І лише до кінця XIX століття винайшли новий метод виробництва лінз. Скляні поверхні почали обробляти срібною плівкою, яку наносили на скляне дзеркало шляхом впливу виноградного цукру на солі азотнокислого срібла. Ці принципово нові лінзи відображали до 95% світла, на відміну від старовинних бронзових лінз, що відбивали всього 60% світла. Л. Фуко створив рефлектори з параболічними дзеркалами, змінюючи форму поверхні дзеркал. В кінці XIX століття Кросслей, астроном-любитель, звернув свою увагу на алюмінієві дзеркала. Куплене ним увігнуте скляне параболічне дзеркало діаметром 91 см відразу було вставлено в телескоп. Сьогодні телескопи з подібними величезними дзеркалами встановлюються в сучасних обсерваторіях. У той час як зростання рефрактора сповільнилося, розробка дзеркального телескопа набирала обертів. З 1908 по 1935 різні обсерваторії світу спорудили понад півтора десятка рефлекторів з об'єктивом, що перевищує іеркскій. Найбільший телескоп встановлений в обсерваторії Маунт-Вілсон, його діаметр 256 сантиметрів. І навіть ця межа зовсім скоро був перевершений удвічі. У Каліфорнії змонтований американський рефлектор-гігант, на сьогодні його вік більше п'ятнадцяти років.

Більше 30 років тому в 1976 році вчені СРСР побудували 6-метровий телескоп БТА - Великий Телескоп Азимутальний. До кінця XX століття БРА вважався найбільшим у світі телескопом Винахідники БТА були новаторами в оригінальних технічних рішеннях, таких як альт-азимутальна установка з комп'ютерним веденням. Сьогодні ці нововведення застосовуються практично у всіх телескопах-гігантах. На початку XXI століття БТА відтіснили у другий десяток великих телескопів світу. А поступова деградація дзеркала від часу - на сьогодні його якість впало на 30% від початкового - перетворює його лише в історичний пам'ятник науці.

До нового покоління телескопів відносяться два великих телескопа - 10-метрових близнюка KECK I і KECK II для оптичних інфрачервоних спостережень. Вони були встановлені в 1994 і 1996 році в США. Їх зібрали завдяки допомозі фонду У. Кека, на честь якого вони й названі. Він надав більш 140 тисяч доларів на їх будівництво. Ці телескопи розміром з восьмиповерховий будинок і вагою понад 300 тонн кожен, але працюють вони з найвищою точністю. Головне дзеркало діаметром 10 метрів складається з 36 шестикутних сегментів, які працюють як одне відбивне дзеркало. Встановлені ці телескопи в одному з оптимальних на Землі місць для астрономічних спостережень - на Гаваях, на схилі згаслого вулкана Мануа Кеа висотою 4200 м. До 2002 року ці два телескопа, розташовані на відстані 85 м один від одного, почали працювати в режимі інтерферометра, даючи таке ж кутовий дозвіл, як 85-метровий телескоп.

Історія телескопа пройшла довгий шлях - від італійських склярів до сучасних гігантських телескопів-супутників. Сучасні великі обсерваторії давно комп'ютеризовані. Однак любительські телескопи і багато апарати типу Хаббл все ще базуються на принципах роботи, винайдених Галілеєм.