Оптические телескопы

Стекло было известно египтянам еще в 3800 до н.э., но оптические свойства стекла были полностью оценены лишь в эпоху Средневековья. Очки появились в Италии ок. 1300 г., а к началу 16-го века оптические центры возникли в Германии и Голландии. Первый телескоп был сделан в Голландии в 1608 г.; кажется, Ганс Липперсгей был первым, кто применил комбинацию линз. Весной 1609 г. Галилей узнал о голландском изобретении и, не имея детального описания, сам в течение несколько недель разработал конструкцию и построил телескоп. Направив инструмент на небо, Галилей открыл новую эру в наблюдательной астрономии, которая продолжается до наших дней.

Конструкция телескопов-рефракторов быстро совершенствовалась, но все они страдали хроматической аберрацией: лучи разных цветов фокусировались на разном расстоянии от объектива. Около 1663 г. Исаак Ньютон обратился к зеркальным системам, поскольку лучи любого цвета отражаются от зеркала одинаково. Так началось развитие телескопов-рефлекторов. Около 1664 г. Джеймс Грегори предложил телескоп с главным параболическим зеркалом и вспомогательным эллиптическим. Эта схема была свободна не только от хроматической, но и от сферической аберрации. Но изготовить столь сложные зеркальные поверхности Грегори не смог. Ньютон разработал методы шлифовки и полировки сложных зеркал. В 1668 он построил первый телескоп-рефлектор длиной всего 16 см с параболическим зеркалом диаметром 3,1 см. Упростив схему Грегори, он с помощью маленького плоского зеркала вывел фокус главного зеркала наружу сквозь отверстие в трубе телескопа. Ньютон делал зеркала из оптической бронзы, сплава меди с оловом, называемого спекулум за блеск, сравнимый с блеском серебра. К сожалению, этот сплав из-за присутствия меди быстро тускнеет и требует переполировки. Но его использовали для астрономических зеркал вплоть до 1850, когда изобрели метод серебрения стекла.

В течение 18-го века наблюдался быстрый прогресс в изготовлении рефлекторов. Вильям Гершель создал в 1789 г. крупнейший по тем временам телескоп системы Ньютона с зеркалом диаметром 122 см и фокусным расстоянием 12 м. Но в эти же годы постепенно совершенствовалась и конструкция рефракторов. Важнейшим событием стало открытие ахроматического объектива, составленного из двух линз – выпуклой из легкого стекла крона и вогнутой из тяжелого флинта; такой «дублет» имеет значительно меньшую хроматическую аберрацию.

Современные телескопы-рефракторы мало изменились с той эпохи, достигнув в конце 19 века своего максимального диаметра в 1 м: линзы большего размера прогибаться под собственным весом. Зато телескопы-рефлекторы продолжают свой рост. Крупнейшим телескопом в мире с 1919 по 1948 гг. был 2,5-метровый рефлектор на обсерватории Маунт-Вилсон (шт. Калифорния). В 1948 г. был создан и до 1974 г. оставался крупнейшим в мире 5-метровый рефлектор на обсерватории Маунт-Паломар (шт. Калифорния). С 1974 по 1991 гг. крупнейшим был 6-метровый рефлектор БТА Российской академии наук, установленный в Специальной астрофизической обсерватории на Северном Кавказе. Это первый телескоп, установленный на альт-азимутальной монтировке, имеющей вертикальную и горизонтальную оси вращения. Теперь по такой схеме строят все крупные телескопы.

В последние годы созданы телескопы нового поколения с апертурой 8-10 метров. Если бы зеркало такого диаметра создавалось по старой технологии, оно весило бы сотни тонн. Поэтому используются новые технические принципы: главное зеркало делается либо составным из нескольких небольших зеркал, либо столь тонким, что само не может поддерживать свою форму и требует специальной механической системы. Крупнейшими сейчас являются 10-метровые телескопы- близнецы Кек-I и Кек-II, установленные в обсерватории Мауна-Кеа (о. Гавайи), а также Большой Канарский телескоп на о. Ла-Пальма. Их зеркала собраны из 36-ти шестиугольных элементов диаметром по 2 метра. Компьютерная система постоянно регулирует их относительное положение для согласованной работы как единого зеркала.