Собирание света. Прорыв 1
Большой бинокулярный телескоп – это последнее слово в череде исторических инженерных прорывов. С помощью него можно заглянуть внутрь галактик на другой стороне нашей Вселенной. Увидеть коконы, в которых формируются новые звёзды и планетарные системы, и формирующиеся части галактик. Увиденное поможет узнать факты про процесс создания нашей солнечной системы.
Собирание света. Зеркало вместо линзы
Чтобы понять, как учёные смогли заглянуть так далеко в глубины космоса мы должны сделать шаг назад во времени. История начинается в Англии XVII века с потрясающего изобретения – телескопа-рефлектора.
Начало эры наблюдения за звёздами. Собирание света
Кембриджский университет, 1669 год. Выдающийся 26-летний математик начинает задумываться о тайнах Вселенной. Исаак Ньютон – одни из самых замечательных учёных, когда-либо живших на Земле. Он был способен поставить перед собой задачу и заниматься её решением месяцами и годами напролёт. Многим подобное надоедает, и они сдаются, но он обладал этой экстраординарной настойчивостью и начал работу над несколькими ключевыми проблемами физики.
Одной из этих проблем была эффективность телескопа. Астрономы хотели изучать планеты солнечной системы, но их устройства не справлялись с этой работой. Чтобы увидеть эти еле заметные объекты в ночном небе, приборам нужно было собирать больше света, а для этого им требовались линзы большего размера. Линза нужна для фокусировки всего пучка в одной точке. Но линза больше размера в то время создавала серьёзные проблемы для астрономов.
Ньютон открыл, что луч света, проходящий через стекло, преломляется и разделяется на отдельные цвета. Тоже самое происходит и когда луч проходит через стеклянную линзу. Но линза при этом фокусирует все цвета в разных точках. Эти множественные точки фокусировки приводят к тому, что получаемая картинка становится размытой. Чем больше линза – тем в большей степени изображение будет расфокусированным.
Первое использование зеркала в телескопах
В своём кембриджском кабинете Исаак Ньютон надеялся решить эту проблему и найти способ сделать аппарат, который создаёт кристально чистую картинку без смазывания цветов. Он убирает вызывающую проблему линзу и заменяет её кое-чем совершенно иным. Это был первый телескоп-рефлектор, сделанный Ньютоном в 1671 году. Он собрал его в своём кабинете из прекрасно подходящих подручных материалов того времени – картонных трубок и деревянного шара для регулировки. Линза была заменена на специальное зеркало – металлический диск, отполированный до приобретения вогнутой формы. Он отражал лучи от далёких объектов в одну точку. Затем второе, меньшее зеркало, отражает свет в окуляр. Так в таком случае свет не проходит через толстую линзу, то нет дисперсии, и картинка не расплывается. При помощи отражения света тогдашний аппарат Ньютона смог создать картинку наивысшей чёткости в мире.
В январе 1672 года этот аппарат заставил членов королевского общества разинуть рты от удивления – он был сильнее и давал картинку лучше и чище, чем обычный прибор, длиной в 2 метра. С этого момента история эволюции телескопов – это история увеличения зеркал, а не линз.
В мире телескопов размер имеет значение. Чем больше зеркало, тем больше света оно может уловить. У большого бинокулярного телескопа они очень велики. 2 зеркала имеют диаметр 8,4 метра. Они собирают лучи звёзд, падающий на Землю, и фокусируют его, чтобы мы могли уловить самые слабые сигналы от этих невероятно далёких объектов. Используя подобный тандем, астрономы могут собирать в 2 раза больше света с ещё более широкого поля зрения. Лучи отражаются от поверхности зеркала в единую фокусную точку. Там его улавливает пара высокочувствительных камер (каждая стоимостью более миллиона долларов). Вместо того, чтобы пытаться собирать свет всего спектра каждая камера тонко настроена, чтобы регистрировать лишь половину цветов.
Световая дисперсия
Эти изображения потом объединяются для получения изображения куда большего качества, которое невозможно добиться с помощью одной камеры. Большой бинокулярный телескоп находится на расстоянии световых лет от тех дней, когда Ньютон смотрел на небесные тела своими собственными глазами.
В 1672 году прибор Ньютона позволил астрономам впервые ясно взглянуть на нашу солнечную систему. Но чтобы заглянуть в космос ещё глубже, инженерам, строящим 180-сантиметровый телескоп Парсенса в Ирландии, необходимо научиться делать зеркало большего размера.
