Большие оптические телескопы будущего
Большие оптические телескопы будущего
Б.М.
Шустов, доктор физико-математических наук, Институт астрономии РАН
Основной
объем знаний о Вселенной человечество почерпнуло используя оптические инструменты
- телескопы. Уже первый телескоп, изобретенный Галилеем в 1610 году, позволил
сделать великие астрономические открытия. Следующие столетия астрономическая
техника непрерывно совершенствовалась и современный уровень оптической
астрономиии определяется данными, полученными с помощью инструментов, в сотни
раз превышающими по размерам первые телескопы.
Тенденция
создания все более крупных инструментов особенно четко проявилась в последние
десятилетия. Телескопы с зеркалом диаметром 8 - 10 м становятся обычными в
практике наблюдений. Проекты 30-м и даже 100-м телескопов оцениваются как
вполне осуществимые уже через 10 - 20 лет.
Зачем их строят
Необходимость
построения таких телескопов определяют задачи, требующие предельной
чувствительности инструментов для регистрации излучения от самых слабых
космических объектов. К таким задачам относятся:
происхождение
Вселенной;
механизмы
образования и эволюции звезд, галактик и планетных систем;
физические
свойства материи в экстремальных астрофизических условиях;
астрофизические
аспекты зарождения и существования жизни во Вселенной.
Чтобы
получить максимум информации об астрономическом объекте, современный телескоп
должен иметь большую поверхность собирающей оптики и высокую эффективность
приемников излучения. Кроме того, помехи при наблюдениях должны быть
минимальны.
В
настоящее время эффективность приемников в оптическом диапазоне, понимаемая как
доля регистрируемых квантов от общего числа пришедших на чувствительную
поверхность, приближается к теоретическому пределу (100%), и дальнейшие пути
совершенствования связаны с увеличением формата приемников, ускорением
обработки сигнала и т.д.
Помехи
при наблюдениях - весьма серьезная проблема. Помимо помех природного характера
(например, облачность, пылевые образования в атмосфере) угрозу существованию
оптической астрономии как наблюдательной науки представляет нарастающая
засветка от населенных пунктов, промышленных центров, коммуникаций, техногенное
загрязнение атмосферы. Современные обсерватории строят, естественно, в местах с
благоприятным астроклиматом. Таких мест на земном шаре очень мало, не более
десятка. К сожалению, на территории России мест с очень хорошим астроклиматом
нет.
Единственным
перспективным направлением развития высокоэффективной астрономической техники
остается увеличение размеров собирающих поверхностей инструментов.
Крупнейшие телескопы: опыт создания и использования
В
последнее десятилетие в мире реализованы или находятся в процессе разработки и
создания более десятка проектов крупных телескопов. Некоторыми проектами
предусмотрено строительство сразу нескольких телескопов с зеркалом размером не
менее 8 м. Стоимость инструмента определяется в первую очередь размером оптики.
Столетия практического опыта в телескопостроении привели к простому способу
сравнительной оценки стоимости телескопа S с зеркалом диаметром D (напомню, что
все инструменты с диаметром главного зеркала больше 1 м -
телескопы-рефлекторы). Для телескопов со сплошным главным зеркалом как правило
S пропорционально D3. Анализируя таблицу, можно заметить, что это классическое
соотношение для самых больших инструментов нарушается. Такие телескопы дешевле
и для них S пропорционально Da, где a не превышает 2.
Именно
потрясающее снижение стоимости и дает возможность рассматривать проекты
сверхгигантских телескопов с диаметром зеркала в десятки и даже сотню метров не
как фантазии, а как вполне реальные в недалеком будущем проекты. Мы расскажем о
нескольких наиболее экономичных проектах. Один из них, SALT, вводится в строй в
2005 г., строительство гигантских телескопов 30-метрового класса ELT и
100-метрового - OWL , еще не начато, но, возможно, они появятся через 10 - 20
лет.