Итак, первая задача — уловить излучение небесных тел и прежде всего световое.

В какой-то мере эту задачу способен выполнить наш глаз. Глаз человека — великолепный оптический прибор, созданный природой. С помощью зрения человек воспри­нимает около 80—85% всей внешней информации. Ака­демик С. И. Вавилов пришел к выводу, что глаз чело­века способен улавливать ничтожные порции света — всего около десятка фотонов. С другой стороны, глаз может выдерживать воздействие мощных световых пото­ков, например, от Солнца, прожектора или электриче­ской дуги. Кроме того, человеческий глаз представляет собой весьма совершенную широкоугольную оптическую систему с большим полем зрения. Тем не менее, у глаза с точки зрения требований астрономических наблюдений имеются и весьма существенные недостатки. Главный из них состоит в том, что он собирает слишком мало света. Поэтому, глядя па небо невооруженным глазом, мы ви­дим далеко не все. Мы различаем, например, всего не­многим более двух тысяч звезд, в то время как их там миллиарды миллиардов.

Поэтому в астрономии произошла настоящая рево­люция, когда на помощь глазу пришел телескоп.

Первые зрительные трубы были созданы в самом на­чале XVII столетия. Уже в 1609 г. Галилео Галилей направил такую трубу на небо. Он сделал целый ряд вы­дающихся открытий и положил начало телескопическим наблюдениям Вселенной.

Телескоп — это инструмент, собирающий свет дале­ких небесных тел. Чем больше площадь объектива, тем большее количество света он собирает. Даже, простей­ший телескоп Галилея собирал света в 144 раза больше, чем глаз человека, а крупнейший до настоящего времени телескоп  современности — пятиметровый  рефлектор на горе Паломар в США — собирает света в миллион раз больше, чем глаз

Чувствительность современных мощных телескопов столь велика, что с их помощью можно увидеть пламя свечи, удаленной на несколько тысяч километров.

Поскольку телескопические наблюдения занимают чрезвычайно важное место в изучении Вселенной, совре­менная конструкторская мысль непрерывно работает над созданием все более мощных оптических инструментов и всемерным расширением их возможностей.

В нашей стране создан самый крупный в Европе зер­кальный телескоп с поперечником 260 см. С этим инстру­ментом, которому присвоено имя академика Шайпа, уже в течение нескольких лет успешно работают на Крым­ской астрофизической обсерватории. Телескоп представляет собой внушительное сооружение высотой около 18 м и весом свыше 60 т. В настоящее время создан еще один инструмент такого же типа для Бюраканской обсерватории в Армении. Со временем подобными теле­скопами будут оснащены и другие советские обсерватории.

 

Кроме того, советскими учеными в Ленинграде ведутся работы по созданию гигантского телескопа с

зеркалом, имеющим в поперечнике шесть метров. Это будет величайший астрономический инструмент в мире.

Наряду с инструментами, так сказать, «общего» на­значения создаются и специальные телескопы, например телескопы, предназначенные для наблюдения Солнца. По своей конструкции такие солнечные инструменты даже нельзя назвать телескопами в обычном смысле слова. Привычная труба у них вовсе отсутствует. Изо­бражение Солнца улавливается специальным зерка­лом — целостатом и с помощью системы промежуточных зеркал направляется на экран или на фотопластинку, и.ни во входное отверстие анализирующего прибора. Наиболее совершенный инструмент подобного рода — башенный солнечный телескоп — построен на Крымской астрофизической обсерватории.Телескопы наших дней, как небо от Земли, отлича­ются от своих, далеких предков времен Галилея, Нью­тона и Гер шел я. Это — сложнейшие высокоточные уст­ройства, управление которыми до предела автоматизи­ровано. Так, например, большой крымский телескоп оборудован 160 электрическими машинами различного назначения, пультами управления, счетно-решающими устройствами, следящими системами и т. п.

Однако наблюдателю приходится самому наводить телескоп в определенную точку неба — такое положение сегодня уже не удовлетворяет астрономов. Ведь иногда подобную кропотливую и требующую высокой точности операцию в течение ночи приходится производить много раз. На это уходит много драгоценного времени, которое можно было бы использовать для наблюдений.

Нельзя ли автоматизировать работу телескопов пол­ностью? Над этим вопросом задумались ученые Пулков­ской обсерватории совместно с сотрудниками конструк­торского бюро астроприборов Ленинградского опти­ко-механического объединения. В результате родился проект нового телескопа- автомата: автоматического зер­кального телескопа — инструмента, который с полным правом можно назвать «мечтой астронома». Это будет автоматизированный комплекс, состоящий из телескопа с зеркалом поперечником 1,25 м, электронно-вычисли­тельного устройства и системы наведения и слежения.

Новый телескоп сможет работать сам, без всякого участия человека. Для этого надо только ввести в элек­тронный мозг инструмента заранее составленную про­грамму, записанную па магнитную пленку. После этого автоматические устройства в нужный момент направят телескоп в определенную точку неба и произведут все необходимые измерения, а затем обработают получен­ные данные. Окончательные результаты машина будет выдавать либо на магнитной пленке либо печатать с по­мощью специального автоматического приспособления.

Конструкторы телескопа предусмотрели также возможность   отключения   автоматики   и   управления инструментом с пульта, расположенного в особом за­стекленном помещении.

Но и в этом случае ученый, работающий на новом телескопе, будет находиться в значительно лучших усло­виях, чем во время наблюдений на обычных инструмен­тах. Он сможет производить все измерения, оставаясь у пульта и не приближаясь к телескопу, а управляя им с помощью специальных кнопок. Здесь же на пульте разместится контрольный телевизионный экран, на кото­ром астроном сможет видеть тот самый участок неба, на который в данный момент направлен телескоп.

«Командный пункт» будет оборудован специальной установкой для кондиционирования воздуха, поддержи­вающей в помещении постоянную температуру. Это обеспечит необходимые условия для падежной работы сложных электронных устройств, а также избавит астро­номов от ряда неудобств, связанных с тем, что в башне телескопа должна быть та же самая температура, что и снаружи.

Новый телескоп предполагается построить в двух экземплярах — для Крымской и Абастуманской обсер­ваторий. С помощью этих инструментов будут проводить­ся наблюдения световых потоков звезд. Эти исследова­ния имеют важное значение для науки — они позволяют полнее выявить физические характеристики звезд и тем самым ближе подойти к ответу на волнующий вопрос о строении этих небесных тел.

В принципе современные крупные телескопы способ­ны давать колоссальные увеличения в тысячи и даже в десятки тысяч раз. Но практически астрономы никогда такими увеличениями не пользуются. Даже у самых мощных инструментов уже 800-кратные увеличения ока­зываются бесполезными.

Чем больше увеличение, тем меньше поле зрения и тем ниже яркость изображения. Астрономическим на­блюдениям мешает и наличие атмосферы (об этом мы еще будем говорить дальше). Но одним из главных пре­пятствий к достижению больших телескопических увели­чений является так называемая дифракция света. Это явление связано с тем, что свет обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Когда световая электромагнитная волна проходит через сравни­тельно небольшое отверстие, то в результате взаимодействия с его краями направление ее распространения не­сколько отклоняется от прямой линии. Это и есть ди­фракция.

Дифракция — неизбежный спутник телескопических наблюдений. Ведь любые, даже самые большие теле­скопы имеют ограниченные размеры. Поэтому на краях оправ объективов и в особенности окуляров всегда про­исходит дифракция. В результате телескопическое изо­бражение звезды выглядит не точкой, как должно быть по законам геометрической оптики, а светлым кружком, опоясанным рядом чередующихся светлых и темных ко­лец. Чем больше увеличение, тем сильнее дифракция. А при слишком больших увеличениях изображение совершенно «размазывается» и на него накладываются причудливые дифракционные фигуры.

Качество телескопа в значительной степени зависит и от того, насколько велики в нем световые потери.

Любой предмет мы видим лишь потому, что он отра­жает некоторую часть падающих на пего световых лу­чей. Если бы, например, кусок стекла полностью про­пускал весь световой поток, он был бы невидим. Обыч­ное стекло отражает около 4% падающего света. Это явление и приводит к потерям в телескопических си­стемах.

Как это часто бывает в пауке, способ борьбы с по­добными потерями был найден благодаря счастливой случайности. Было замечено, что старый, потускневший от времени объектив пропускает значительно больше света, чем новый…

Ученым не только удалось выяснить причину этого, казалось бы, необъяснимого явления, но и применить его практически. Был разработан специальный способ искус­ственного увеличения светосилы оптических стекол, по­лучивший название «просветления» оптики. Сущность сто состоит в следующем. На поверхность объектива на­носится особым способом тончайшая прозрачная пленка. Толщина ее подбирается с таким расчетом, чтобы отра­женный свет определенной длины волны, взаимодействуя с падающим, полностью уничтожался. При этом энергия отраженного света, разумеется, не исчезает, а добав­ляется к проходящему. Подобный прием почти полно­стью устраняет потери на отражение. Применяя различ­ные   пленки, можно   добиться   полной   прозрачности объектива для определенных интервалов длин волн.

С просветленной оптикой хорошо знакомы современ­ные кино- и фотолюбители. Многие, вероятно, замечали, что поверхности объективов фотоаппаратов и кинокамер отливают голубым и даже фиолетовым цветом (голубая оптика). Этот оттенок как раз и придают оптическим стеклам просветляющие пленки.

 

Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем форуме о космосе.

Комаров В. Н. «Увлекательная астрономия» 1968 год. «Наука»