Топ-7 найбільших наземних телескопів

Пропоную всіх подивитися, щоб читаючи про чергове відкриття, телескоп та його команда були для нас уже старими знайомими.

Коротко про види телескпів

Телескоп (у перекладі з грецької «далеко дивлюся») — прилад для того, щоб далеко дивитися.

Дивитися можна у видимому спектрі, радіо діапазоні, рентгені, гамма-випромінюванні та інфрачервоному випромінюванні.

Розташувати телескоп можна Землі чи космосі.

Мінуси наземних телескопів:

— атмосфера, а також світловий і радіо- шум заважають якості інформації, що отримується.

Плюси наземних телескопів:

- Розміри можна збільшувати практично нескінченно.

Показові параметри телескопів – це апертура та роздільна здатність.

Апертура — це загальна площа чутливих елементів, отже, і скільки випромінювання за одиницю часу може отримати прилад.

У лінзового телескопа, апертура - це розмір об'єктиву, у дзеркального - головного (великого) дзеркала, у радіотелескопа може бути розміром тарілки або загальною площею всіх конструкцій (такі телескопи з дірками називають "антени з незаповненою апертурою").

Роздільна здатність показує, який мінімальний кутовий розмір об'єкта може розглянути телескоп і залежить тільки від відстані між крайніми чутливими точками.

Виходить, телескопи дуже різні і скласти один список найкрутіших було б неправильно.

Сьогодні ми розповімо тільки про наземні телескопи, найбільші за роздільною здатністю.Багато хто з них — не суцільна конструкція, а багато хто взагалі — комплекси з окремих тарілок. Цей топ має широкий залік тому, що можна назвати телескопом, тому він включає навіть комплекс з комплексів окремих антен.

7 найбільших наземних телескопів

7. Атакамські великі антенні грати міліметрового діапазону (Atacama Large Millimeter Array, ALMA) - комплекс радіотелескопів, розташований в пустелі Атакама на плато Чахнантор в чилійських Андах.

Атакамські великі антенні грати міліметрового діапазону (Atacama Large Millimeter Array, ALMA)

ALMA складається з 54 антен діаметром 12 м та 12 антен діаметром 7 м. Сумарно апаратура комплексу має бути порівнянна з п'ятдесятиметровою тарілкою, а роздільна здатність з телескопом розміром 13 км.

ALMA показує ще й міць астрономів. Плато Чахнантор знаходиться на висоті 5 000 м, володіє найсухішим повітрям у світі крім Антарктиди і відповідною для гірських вершин температурою. Акліматизуватися повністю на такій висоті неможливо, тому працівникам обсерваторії видають кисень у балонах.

У результаті, Атакамська велика антенна решітка - найвищий антенний комплекс і найбільша високогірна об'єднана обсерваторія, топ-1 свого роду.

У момент написання топу проходить конкурс чергового циклу наукових робіт з використанням ALMA, в ході якого ви можете дізнатися про роботу комплексу від самих творців: https://science.nrao.edu/facilities/alma/community

6. Надвелика Антена Решітка (Very Large Array, VLA) - 27 радіотелескопів (і один запасний) діаметром 25 м у штаті Нью-Мексико, що працюють як єдина складна багатовібраторна антена.

Надвелика антена решітка (Very Large Array, VLA)

І знову антенний комплекс у схожому біомі. Рівнини Сан-Агустин в Нью-Мексико - це плоска ділянка пустелі далеко від великих міст, оточена горами.

Пустельне повітря дуже сухе, а саме молекули води розсіюють широкий спектр випромінювання, завдяки чому у нас блакитне небо та барвисті заходи сонця.

Ось цієї всієї лірики не потрібно астрономам. Ще цивілізація заважає науці радіо-забрудненням, із чим непогано справляються гірські масиви.

Телескопи не стоять на місці, а переїжджають рейками з місця на місце тричі на рік. Так можна збільшувати роздільну здатність при тій же апертурі. Це найбільший рухливий антенний комплекс, топ-1 свого роду.

А ще VLA з 2017 року будує карту радіоджерел всесвіту, яку можна подивитися вже зараз: https://public.nrao.edu/vlass/vlass-progress/

5. Гігантський метрохвильовий радіо-телескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT) — радіоінтерферометр з 30 антен, кожна з яких має 45-метровий рефлектор.

Гігантський метрохвильовий радіотелескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT)

Національний центр радіоастрофізики Індії стверджує, що побудували комплекс у 3 рази більшою апертурою ніж у VLA та у 8 разів більшою роздільною здатністю.

Цього разу обійшлося без пустель та гір. Комплекс розтягнувся на 25 км вздовж шосе за 10 км від міста Нараянгаон. Метровий діапазон обраний тому що в ньому найменше індустріальних радіоперешкод в Індії.

У результаті цей комплекс топ-1 у списку найдешевших гігантських радіоінтерферометрів, завдяки доступному розташуванню та технологічному прориву індійських вчених — технології "SMART": еластична сітка, прикріплена до дротяної ферми низькооплачуваною робочою силою у світі.

Індійський ролик, як і весь проект лаконічний, небагатослівний і під веселу музичку: https://youtu.be/_Pp8TAYXI5c

4. Обсерваторія Аресібо (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC) - астрономічна обсерваторія Пуерто-Ріко, в 15 км від міста Аресібо.

Обсерваторія Аресібо (NAIC)

Діаметр тарілки Аресібо 304,8 м — це вже справді великий телескоп, без жодних обчислень.

Рефлектор телескопа розташований у природній карстовій лійці та був покритий алюмінієвими пластинами (розміром приблизно 1 на 2 м). Опромінювач антени рухливий, був підвішений на тросах до трьох веж. Наведення телескопа на задану точку небесної сфери здійснювалося шляхом переміщення опромінювача. Тому форма тарілки сферична, а не параболічна, як у попередніх місць.

У 1974 році було відправлено "Послання Аресібо" - радіосигнал, який був посланий у напрямку кульового зоряного скупчення М13, що знаходиться на відстані 25 000 світлових років у сузір'ї Геркулеса.

Повідомлення було складено Френком Дрейком (придумав формулу, призначену визначення кількості позаземних цивілізацій у Галактиці) і Карлом Саганом (передбачив океани на Титані та Європі, пояснив сезонні зміни марсіанського клімату), загалом людьми, яким реально було б про що поговорити з інопланетянами.

На жаль, рептилоїди не зможуть додзвонитися назад. Аресібо був зруйнований у 2020 році. До честі телескопа треба сказати, що у 2014 він витримав землетрус магнітудою 6,5 балів, у 2017 ураган Марія, у 2020 тайфун Ісая і тільки потім коронавірус, ой тобто руйнування основних тросів через знос, призвели до падіння 820-тонного обл. на головне дзеркало.

Завдяки довгій історії роботи (з 1963 по 2020 рік) і спробам поговорити з позаземними цивілізаціями, Аресібо став найбільш екранізованим гігантським телескопом! Його знімали у фільмі бондіани «Золоте око», фільмі жахів «Особина» та науково-фантастичному фільмі «Контакт» та звичайно ж у серіалі «Секретні матеріали». Топ свого роду.

У Аресібо є своя літня космічна школа (https://www.naic.edu/ao/single-dish-summer-school-spring-2022) і навіть фільм про нього знімають (https://www.naic.edu/ao/movie), але офіційний сайт впав разом з конструкцією, що несе. Можливо, посилання полагодять у майбутньому, як і сам телескоп.

3. Сферичний телескоп з п'ятисотметровою апертурою, Тьяньян, Небесне око (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) - радіотелескоп на півдні Китаю.

"Тьяньян", "Небесне око" (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)

На даний момент – найбільший одиничний телескоп із заповненою апертурою. Топ свого роду.

Як і Аресібо, телескоп FAST використовує фіксований основний рефлектор з алюмінієвих панелей, розміщений у природному карстовому поглибленні, який відображає радіохвилі на приймач, підвішений на висоті 140 метрів над ним. Тільки тут шість башт для переміщення приймача, а не три.

Через схожість тепер на FAST уся надія на контакт із позаземними цивілізаціями. Щоправда, добре б для цього мати по телескопу в протилежних куточках землі, як це й було за живого Аресібо, але тут уже нічого не вдієш.

Можливо, ми вже вийшли з чорного списку сузір'я Геркулеса, і вони намагалися зателефонувати до Китаю (про це докладніше тут: https://habr.com/ru/news/t/679224/).

Китайці зняли найпафосніший ролик у нашому топі про будівництво свого телескопа: https://youtu.be/7SRV3rnULO0

2.Радіоастрономічний телескоп Академії наук, РАТАН-600 - 576-метровий радіотелескоп розташований у Карачаєво-Черкесії.

Радіоастрономічний телескоп Академії наук, РАТАН-600

РАТАН-600 - найбільший у світі радіотелескоп із незаповненою апертурою.

Телескоп також історичний, справно працює з 1975 року.

Як видно по фото, форма у Ратан не звичайнісінька. Дзеркала по периметру - це перетин уявного параболоїда, який спрямований на об'єкт, що вивчається. Складність такої конструкції полягає в тому, що перерізи виявляються різними залежно від висоти мети над горизонтом. Виходить, форму паркану потрібно міняти і кожна з 895 панелей телескопа заввишки 11 метрів може переміщатися трьома осями невеликими приводними пристроями.

Першим телескопом такої форми був Великий Пулковський радіотелескоп. І був він настільки суворий, що не тільки терпів пітерську погоду, а й справлявся вручну.

Великий Пулківський радіотелескоп

Крім кругового відбивача РАТАН-600 має плоский відбивач, який можна забрати і конічний відбивач, що дозволяє приймати сигнали з усього кільця одночасно.

Мало хто знає, але Балабанов зняв замість Брата 3 екскурсію РАТАНом для Російського географічного товариства: https://youtu.be/RuLayC3pTKo

1. Телескоп горизонту подій (Event Horizon Telescope, EHT) - масив із 8 основних телескопів із загальною базовою лінією розміром зі всю Землю.

Мета проекту – спостереження за чорними дірками. Проблема на шляху до цієї мети – дуже маленький кутовий розмір того, що ми хочемо побачити. Телескоп з роздільною здатністю, що дозволяє це зробити, повинен бути не менше планети розміром.

Чому б і ні? — подумали астрономи та об'єднали 8 телескопів по всьому світу в один гігантський масив: ALMA, APEX, 30-метровий телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, Великий міліметровий телескоп Альфонсо Серрано, Субміліметровий масив, Субміліметровий телескоп.

Деякі об'єкти з цього списку і самі являють собою масиви, наприклад вже відомий вам ALMA.

Крім того, для обробки інформації знадобилося два суперкомп'ютери — в Інституті Макса Планка та обсерваторії Хейстаку в MIT.

У результаті витівка увінчалася успіхом в 2019 році перший знімок тіні чорної дірки в центрі галактики М87 був успішно отриманий і збігся (менше) з моделями, що є на даний момент, наскільки це можна розглянути.

А в 2022 році було отримано знімок Стрільця А* - чорної дірки в центрі Чумацького шляху (ми писали про це тут: https://habr.com/ru/post/666808/ і тут: https://habr.com/ru /post/668358/)

Телескоп постійно поповнює кількість антен, що входять до його складу, що дає надію на те, що зображення можуть вийти на якісно новий рівень вже в найближчі роки.

Виходить, якщо під розміром розуміти здатність, телескоп горизонту подій — фінальний наземний телескоп, тому що для розташування чутливих елементів на ще більшій відстані потрібно вже відправитися в космос.

Пам'ятка астроному.
Як вибрати телескоп

Телескопи-рефрактори схожі на підзорні труби та працюють аналогічно. Передня лінза, яку називають об'єктивом, збирає і фокусує світло, що потрапляє на неї. Заломлюючись через кілька шарів оптичного скла, промені прямують до очної лінзи — окуляра.

Звичайні рефрактори підходять для спостережень за Місяцем та вивчення далеких об'єктів на поверхні Землі. Якщо думаєте, який телескоп вибрати для спостереження за Марсом та Венерою, тоді беріть ахроматичну модель з увігнутою та опуклою лінзами. Для вивчення далеких планет Сонячної системи знадобиться апохроматичний рефрактор з двома опуклими та однією увігнутою лінзами для природних пропорцій зображення.

Який телескоп вибрати астроному-початківцю? Однозначно бюджетні рефрактори від 2000 рублів. Всередину герметичної конструкції не потрапляє атмосферне повітря, тому якість зображення не залежить від температури та погоди. Але рефрактори з великим збільшенням великі — у них довша труба і ширший об'єктив. Тому з квартири вдасться спостерігати лише за найближчими планетами та супутниками – у аматорських телескопів ступінь збільшення – 100-150 разів.

Рефлектори

У телескопі-рефлекторі світло спрямоване на дно труби, де знаходиться велике дзеркало, що фокусує, — головне, або первинне, яке замінює об'єктив. Збираючи промені, воно подає їх до меншого дзеркала — вторинному, що замінює окуляр. Далі світло проходить через оптичну трубку, розташовану вгорі, формує картинку за допомогою лінзи.

Як вибрати телескоп для спостережень? Орієнтуйтесь на принцип його побудови. У класичному рефлектор Ньютона якість зображення порівняно з рефрактором, але габарити оптичної труби вдвічі менші. З телескопом Кассегрена ви отримаєте велике збільшення за компактних розмірів приладу. Рефлектор Річі-Кретьєна дає дуже точну картинку при великому збільшенні.

Якщо хочете вибрати телескоп для дому, тоді рефлектор – чудовий варіант. Він компактний та легкий.Однак на природі картинка спотворюється при високій вологості та коливаннях температури, і вимагає складного догляду. Їх періодично потрібно розбирати, щоб чистити та полірувати дзеркала. Ціна таких моделей починається від 7000 рублів.

Катадіоптричні телескопи

Зовні схожі на рефлектори, але в передній кромці труби знаходиться лінза коректор. Вона усуває спотворення ще до того, як світло потрапить на головне дзеркало.

Щоб знати, як обрати хороший телескоп, потрібно звернути увагу на конструкцію лінзи-коректора. Випукла в схемою Шмідта-Кассегрена дає широке поле зору, необхідне огляду зоряного неба. Увігнута лінза в телескопах Максутова-Кассегрена відповідає за кращу деталізацію при вузькому полі зору та великому збільшенні.

Який телескоп вибрати для спостереження за далекими та тьмяними об'єктами для професіоналів? Телескопи з катадіоптричною схемою дають хорошу картинку за компактних розмірів, але їх легше пошкодити при транспортуванні. Вони менш чутливі до погоди, а й коштують від 40 000 рублів.

Максимальне збільшення

Розділіть фокусну відстань об'єктива (головного дзеркала) на фокусну відстань окуляра (вторинного дзеркала) та отримайте максимальне збільшення телескопа. Ці показники є у паспорті приладу. Наприклад, телескоп із 200-міліметровим об'єктивом та 10-міліметровим окуляром дає 20-кратне збільшення.

Який краще обрати телескоп?

• для наземних об'єктів достатньо 10-25 разів;
• для вивчення кратерів Місяця - 50 разів;
• для спостереження за Марсом та Венерою - 100 крат;
• для пошуку супутників Юпітера та кілець Сатурна - 150-200 крат;
• вивчення об'єктів глибокого космосу — 250 крат і більше.

Ефективне збільшення

З ним ви отримуєте деталізовану картинку, щоб спостерігати тьмяні об'єкти, що відображають мало світла – астероїди, комети, деякі супутники планет. дзеркало телескоп.

Щоб дізнатися мінімальне ефективне збільшення, потрібно розділити апертуру на 6, максимальне – помножити на 2. Наприклад, якщо діаметр дзеркала – 100 мм, то мінімальне збільшення – 30 крат, максимальне – 200 крат. замінити лінзи чи дзеркала.

Світлосила

Показує, з якою яскравістю небесних тіл може працювати телескоп. Якщо ви вивчаєте телескопи для любителів астрономії, як вибрати відповідну модель, залежить від відносного отвору оптики. та фокусній відстані 1000 мм ви отримаєте відносне отвір 200/1000 = 1/5.

Телескопи відрізняються за світлосилою:

• до 1/6 - для спостереження за тьмяними зірками, далекими галактиками, туманностями, кометами та астероїдами;
• від 1/6 до 1/8 - для вивчення далеких планет Сонячної системи та їх супутників;
• від 1/8 до 1/10 - для вивчення Марса, Венери та Місяця;
• від 1/10 до 1/16 – для спостереження за небесними тілами на тлі Сонця;
• менше 1/16 - для вивчення об'єктів на поверхні Землі.

Монтування телескопа

Це підставка для оптичної труби.

Альт-азимутальна

Схожа на штатив фотоапарата із шарнірною головкою. Дозволяє повертати телескоп по вертикалі та горизонталі.Вона проста, компактна та бюджетна - вартість триніжка з монтуванням від 2000 рублів.

Але налаштовувати її складніше — треба враховувати напрямок обертання Землі та географічні координати, щоб утримувати об'єкт у полі зору. Якщо не знаєте, як вибрати телескоп для початківців, придивіться до азимутального монтування.

Екваторіальна

Конструкція регулюється паралельно і перпендикулярно до осі обертання Землі, що спрощує налаштування. Таке монтування ідеально підходить для досвідчених астрономів та любителів астрофотографії.

Але вона дорожча – вартість штативу починається від 5000 рублів. Розбирати її самостійно заборонено - при повторному складанні монтування доведеться калібрувати у спеціальній майстерні.

Моторизована

Якщо ви шукаєте телескоп дитині, який вибрати тип монтування – важливе питання. Штатив з автоматичним наведенням наводить об'єктив без ручного налаштування. У комплекті може бути пульт або кабель USB. У першому випадку доведеться шукати номер об'єкта в каталозі, у другому знайти зірку або планету за назвою.

Шукач

Якщо ви хочете знати, як вибрати телескоп для дитини, придивіться механізму Red Dot, який допомагає навести об'єктив у потрібну точку піднебіння. Він не дає збільшення, але дозволяє швидко фокусуватися на поверхні Місяця та найближчих планет. Для професійних спостережень потрібен оптичний шукач - Мініатюрний телескоп, який дає збільшення 3-5 крат.

Комплектація телескопа

Окуляр Гюйгенса підходить для спостереження за найближчими планетами через низький рівень спотворень чи вивчення поверхні Сонця. Усередині немає клею, який міг би розсіювати яскраве світло.

Лінза Барлоу збільшує кратність наближення, наприклад, у 1,5, 2 або 3 рази.

Світлофільтри усувають перешкоди, викликані впливом атмосфери і властивостями поверхні, що відбивають. Якщо вам цікаво, як вибрати телескоп для любителя, у комплекті мають бути фільтри для Місяця, Марсу та Венери. Досвідченим астрономам знадобляться аксесуари для вивчення Сонця, Меркурія, Юпітера та Сатурна.

Адаптер для фотоапарата або смартфона дозволяє робити фотографії за допомогою наявного у вас обладнання.

Механізм тонких рухів на монтуванні пересуває об'єктив на частини міліметра, щоб стежити за рухом зірки, супутника або астероїда.

Полиця для аксесуарів на штативі утримає змінну оптику, смартфон та карту зоряного неба.

Для зберігання та транспортування може використовуватись м'який чохол або твердий тубус. Перший варіант дешевше (від 500 рублів), другий – надійніший.

Озброївшись знанням про те, як вибрати телескоп, ви скоро зможете знайти на нічному небі всі планети Сонячної системи та найближчі зірки. В «Ельдорадо» ви знайдете телескопи Celestron, Bresser та Levenhuk.