Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

трудно пройти мимо ньютоновского замечания о дрожании атмосферы, не упомянув о способах, посредством которых Европейская южная обсерватория (ЕЮО) начала преодолевать это затруднение в 2006 г., используя для компенсации атмосферной турбулентности «адаптивную оптику». Адаптивная оптика – это метод видоизменения изображения путем контролируемой физической деформации зеркала. В небо посылается мощный пучок лазерного излучения в нужном направлении. Он возбуждает атомы натрия на высоте около 90 километров, создавая там слабую искусственную звезду, что позволяет измерять и автоматически исправлять атмосферные эффекты в заданном направлении.

Во второй половине XX в. потребность в площадках, пригодных для наблюдений в возможно более широком диапазоне длин волн, привела к основанию еще нескольких горных обсерваторий. Все новые большие телескопы к этому времени располагались на высоте порядка 2000 метров или выше – гораздо выше, если речь идет о Гавайях. Горные обсерватории были построены в Аризоне (Китт-Пик), на Гавайях (где располагаются канадско-франко-гавайский телескоп, инфракрасные телескопы НАСА и Великобритании и телескопы «Кек»), в Чили (одним из трех главных институтов там является Европейская южная обсерватория), в Австралии (с Англо-австралийским телескопом и телескопом системы Шмидта, принадлежащим Великобритании) и в Испании (включая Германо-испанский центр в Калар-Альто, а также рефлекторы «Гершель» и «Ньютон» на острове Пальма, входящем в группу Канарских островов в Атлантическом океане). С 2,5‐метровым телескопом «Ньютон» связана интересная история, поскольку сначала его установили в Королевской обсерватории в Херстмонсо (графство Суссекс в Англии) в 1967 г., но он не мог там полноценно работать из‐за английских погодных условий. После надлежащей многоплановой доработки телескоп перевезли на о. Пальма. Что касается 4,2‐метрового зеркала телескопа «Гершель» на о. Пальма, то и по сей день его можно считать объективом с наиболее точно выдержанной формой среди всех других астрономических зеркал в мире. Как и большинство других очень больших телескопов этого периода в рефлекторе «Гершель» используются преимущества альт-азимутальной монтировки с несмитовским фокусом. (См. изображение такой современной монтировки на ил. 195.) Интересно происхождение Европейской южной обсерватории: проект по ее созданию был инициирован усилиями Яна Оорта, но саму идею подсказал ему астроном немецкого происхождения сотрудник обсерваторий Маунт-Вилсон и Маунт-Паломар Вальтер Бааде во время своего двухмесячного пребывания в Лейденском университете в 1953 г.

Такие грандиозные проекты все еще используют в том числе и неправительственное финансирование, что может быть проиллюстрировано большим количеством примеров, но к числу наиболее показательных относится обсерватория Кека, расположенная на вершине спящего вулкана Мауна-Кеа на высоте 4205 метров. Это место замечательно по нескольким причинам – отсутствие городских огней, сухая и прозрачная атмосфера и широкая термически устойчивая зона окружающего океана. Инструменты обсерватории (один из них был введен в эксплуатацию в 1993 г., а другой – в 1996 г.) – самые большие на сегодняшний день оптические и инфракрасные телескопы в мире19. Высотой с восьмиэтажный дом, они весят по 300 тонн каждый, но при этом их наведение производится с чрезвычайной точностью. Главное зеркало каждого имеет диаметр 10 метров и состоит из 36 шестиугольных сегментов, действующих как единое целое. Обсерватория находится в ведении Калифорнийской ассоциации, поддерживающей с 1996 г. партнерские отношения с НАСА. Это монументальное предприятие обязано своим успехом серии грантов на общую сумму 140 миллионов долларов, выделенных фондом У. М. Кека.

Вот, пожалуй, и все, что можно сказать об оптической стороне дела, если не вдаваться в подробности. К началу 1990‐х гг. было всего лишь около дюжины оптических телескопов с зеркалами больше 3 метров в диаметре. К концу столетия их насчитывалось уже по меньшей мере двадцать пять, даже если считать за одно целое связанные друг с другом телескопы, расположенные в одном и том же месте и работающие как один инструмент. К 2006 г. шесть из них располагались на Мауна-Кеа, шесть – на горных склонах в Чили, и шесть – на континентальной территории Соединенных Штатов. В процессе строительства находится сегментный зеркальный инструмент (образцом для него послужили телескопы «Кек» на Гавайях) с объективом диаметром 10,4 метра20 и бинокулярный телескоп на горе Грэхэм в Аризоне с двумя зеркалами по 8,4 метра21. Однако в первом десятилетии нового тысячелетия амбиции стали расти быстрее, чем зеркала. В США группа институтов приступила к планированию 25‐метрового Гигантского Магелланова телескопа, а совместное предприятие США и Канады нацелилось на постройку 30‐метрового телескопа. Лундская обсерватория в Швеции совместно с Испанией, Финляндией и Ирландией планирует построить 50‐метровый инструмент; а Европейская южная обсерватория – совместное предприятие, спонсируемое одиннадцатью правительствами и осуществляющее свою деятельность в Чили, – начинает подумывать о 100 метрах. Это зеркало планируется изготовить из сегментов какой-либо подходящей формы. (С технологической точки зрения представляется абсолютно невозможным построить монолитное зеркало, размеры которого превышали бы 8 метров в поперечнике.) Из всех сегодняшних действующих телескопов впереди всех с большим отрывом идет инструмент ЕЮО, носящий название «Очень большой телескоп» (Very Large Telescope, или VLT, всего лишь 4 × 8,2 метра); новый телескоп, видимо, будет называться «Ошеломляюще большой телескоп» (overwhelmingly large telescope, или OWL). Можно задаться вопросом, что ошеломляет сильнее – его название или количество выделяемых на него денег? Как бы то ни было, ревизионная комиссия, созданная для выработки решения по этому проекту, пришла к выводу о его осуществимости, но выразила озабоченность в отношении его стоимости, которая предварительно оценивалась в 1,5 миллиарда евро (1,9 миллиарда долларов). Проект урезали, и в результате приняли решение ограничиться диаметром главного зеркала в 42 метра с более скромным названием «Чрезвычайно большой телескоп» (Extremely Large Telescope, или ELD)22.

Что касается радиодиапазона, позволяющего проводить высококачественные исследования даже в таких климатических условиях, когда водяные пары блокируют волны оптического излучения, то мировые астрономических центры умножали количество больших радиотелескопов с еще большей скоростью, чем оптических, особенно в течение первых двух послевоенных десятилетий. Бегло просматривая историю финансирования послевоенных исследований, можно задаться вопросом: почему, несмотря на появление в Соединенных Штатах ряда важных пионерских достижений в этой области, они очень медленно наверстывали то, что давно было сделано в других странах – Великобритании, Нидерландах и, например, в Австралии? Щедрое финансирование в США оптической астрономии отчасти объясняет этот парадокс, а заинтересованность военных в создании обсерваторий, пригодных для использования в космосе, играла даже еще большую роль. Однако, когда выгоды от работы в радиодиапазоне начали становиться очевидными, ситуация быстро поменялась и дивиденды не заставили себя ждать.

19

Обсерватории в космическом пространстве

ОБСЕРВАТОРИИ НА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТАХ И КОСМИЧЕСКАЯ РАДИАЦИЯ

Небесные путешествия в целях изучения внеземных миров имеют долгую историю. Мы уже знакомились с произведениями Цицерона и Макробия, Данте и Чосера, и даже Кеплера, – везде законы перелета были покрыты глубокой тайной. Сын епископа, священник Фрэнсис Годвин, который впоследствии сам стал епископом Лландаффа (Уэльс), а затем Херефорда (по английскую сторону границы), был не слишком строгим последователем этой традиции. Однако он попытался прибавить ей правдоподобия, опубликовав в 1638 г. коперниканскую фантазию «Человек на Луне или Необыкновенное путешествие, совершенное Домиником Гонсалесом, испанским искателем приключений, или Воздушный посол». Его герой Гонсалес переносится на Луну в упряжи, увлекаемой перелетными гусями, и находит там утопию, где лунные женщины обладают такой красотой, что у мужчин не возникает желания совершить прелюбодеяние. Чистая выдумка. Книга выдержала множество изданий и даже стала источником вдохновения лондонской театральной труппы, поставившей в 1706 г. пьесу Томаса Дерфи «Чудеса Солнца», в которой использовались в том числе макеты летящих гусей. Однако началом высотной астрономии мы обязаны не гусям, а воздушным шарам. Наполненные горячим воздухом, водородом, а позже – гелием, они использовались в интересах многих отраслей науки, начиная с самых первых полетов, совершенных братьями Монгольфье. Два брата, Жозеф Мишель и Жак Этьенн, в своих первых