Топ-7 самых больших наземных телескопов

Этим летом телескопы наделали много шума. Фото черной дыры, далеких галактик, неожиданный сигнал из глубин космоса…

Предлагаю всех посмотреть, чтобы читая об очередном открытии, телескоп и его команда были для нас уже старыми знакомыми.

Коротко о видах телескпов

Телескоп (в переводе с греческого «далеко смотрю») — прибор для того чтобы далеко смотреть.

Смотреть можно в видимом спектре, радио диапазоне, рентгене, гамма-излучении и инфракрасном излучении. Так же телескопами можно назвать приборы улавливающие нейтрино или гравитационные волны, хотя чаще такие штуки называют детекторами или абсерваториями.

Расположить телескоп можно на Земле или в космосе. 

Минусы наземных телескопов:

— атмосфера, а так же световой и радио- шум мешают качеству получаемой информации.

Плюсы наземных телескопов:

— размеры можно увеличивать практически бесконечно.

Показательные параметры телескопов — это апертура и разрешающая способность.

Апертура — это общая площадь чувствительных элементов, а значит и сколько излучения в единицу времени может получить прибор. 

У линзового телескопа, апертура — это размер объектива, у зеркального — главного (большого) зеркала, у радиотелескопа может быть размером тарелки или общей площадью всех конструкций (такие телескопы с «дырками» называют «антенны с незаполненной апертурой»).

Разрешающая способность показывает какой минимальный угловой размер объекта может рассмотреть телескоп и зависит только от расстояния между крайними чувствительными точками.

Получается, телескопы очень разные и составить один список самых крутых было бы неправильно.

Сегодня мы расскажем только о наземных телескопах, самых больших по разрешающей способности. Многие из ни — не сплошная конструкция, а многие вообще — комплексы из отдельных тарелок. У данного топа — широкий зачет по тому что можно назвать телескопом, потому он включает даже комплекс из комплексов отдельных антенн.

7 самых больших наземных телескопов

7. Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона (Atacama Large Millimeter Array, ALMA)— комплекс радиотелескопов, расположенный в пустыне Атакама на плато Чахнантор в чилийских Андах.

Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона (Atacama Large Millimeter Array, ALMA)
Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона (Atacama Large Millimeter Array, ALMA)

ALMA состоит из 54 антенн диаметром 12 м и 12 антенн диаметром 7 м. Суммарно аппаратура комплекса должна быть сравнима с пятидесятиметровой тарелкой, а разрешающая способность с телескопом размером в 13 км.

ALMA показывает еще и мощь астрономов. Плато Чахнантор находится на высоте 5 000 м, обладает самым сухим воздухом в мире не считая Антарктиды и соответствующей для горных вершин температурой. Акклиматизироваться полностью на такой высоте невозможно, поэтому работникам обсерватории выдают кислород в баллонах.

В итоге, Атакамская большая антенная решётка — самый высокий антенный комплекс и самая крупная высокогорная объединенная обсерватория, топ-1 в своем роде.

В момент написании топа проходит конкурс очередного цикла научных работ с использованием ALMA, в ходе котого вы можете узнать о работе комплекса от самих создателей: https://science.nrao.edu/facilities/alma/community

6. Сверхбольшая Антенная Решётка (Very Large Array, VLA) — 27 радиотелескопов (и один запасной) диаметром 25 м в штате Нью-Мексико, работающих как единая многовибраторная сложная антенна.

Сверхбольшая Антенная Решётка (Very Large Array, VLA)
Сверхбольшая Антенная Решётка (Very Large Array, VLA)

И снова антенный комплекс в похожем биоме. Равнины Сан-Агустин в Нью-Мексико — это плоский участок пустыни вдали от крупных городов, окруженный горами.

Пустынный воздух очень сухой, а именно молекулы воды рассеивают широкий спектр излучения, благодаря чему у нас голубое небо и красочные закаты.

Вот этой всей лирики не нужно астрономам. Еще цивилизация мешает науке радио-загрязнением, с чем не плохо справляются горные массивы.

Телескопы не стоят на месте, а переезжают по рельсам с места на место три раза в год. Так можно увеличивать разрешающую способность при той же апертуре. Это самый большой подвижный антенный комплекс, топ-1 своего рода.

А еще VLA с 2017 года строит карту радиоисточников вселенной, которую можно посмотреть уже сейчас: https://public.nrao.edu/vlass/vlass-progress/

Авторы VLA сняли про себя прикольный видео-тур: https://public.nrao.edu/explore/vla-explorer/

5. Гигантский метроволновый радио-телескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT) — радиоинтерферометр из 30 антенн, каждая из которых обладает 45-метровым рефлектором.

Гигантский метроволновый радио-телескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT)
Гигантский метроволновый радио-телескоп (Giant Metrewave Radio Telescope, GMRT)

Национальный центр радиоастрофизики Индии утверждает, что построили комплекс в 3 раза большей апертурой чем у VLA и в 8 раз большей разрешающей способности.

На этот раз обошлось без пустынь и гор. Комплекс растянулся на 25 км вдоль шоссе в 10 км от города Нараянгаон. Метровый диапазон выбран потому что в нем меньше всего индустриальных радиопомех в Индии.

В результате этот комплекс топ-1 в списке самых дешевых гигантских радиоинтерферометров, благодаря доступному расположению и технологическому прорыву индийских ученых — технологии «SMART»: эластичная сетка, прикрепленная к проволочной ферме самой низкооплачиваемой рабочей силой в мире.

Индийский ролик, как и весь проект лаконичен, немногословен и под веселую музычку: https://youtu.be/_Pp8TAYXI5c

4. Обсерватория Аресибо (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC) — астрономическая обсерватория в Пуэрто-Рико, в 15 км от города Аресибо.

Обсерватория Аресибо (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC)
Обсерватория Аресибо (National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC)

Диаметр тарелки Аресибо 304,8 м — это уже действительно большой телескоп, без всяких там вычислений.

Рефлектор телескопа расположен в естественной карстовой воронке и был покрыт алюминиевыми пластинами (размером примерно 1 на 2 м). Облучатель антенны подвижный, был подвешен на тросах к трём башням. Наведение телескопа на заданную точку небесной сферы осуществлялось путём перемещения облучателя. Поэтому форма тарелки сферическая, а не параболическая как у предыдущих мест.

В 1974 году было отправлено «Послание Аресибо» — радиосигнал, который был послан в направлении шарового звёздного скопления М13, находящегося на расстоянии 25 000 световых лет в созвездии Геркулеса. 

Сообщение было составлено Фрэнком Дрейком (придумал формулу, предназначенную для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике) и Карлом Саганом (предсказал океаны на Титане и Европе, объяснил сезонные изменения марсианского климата), в общем людьми, которым реально было бы о чем поговорить с инопланетянами.

К сожалению, рептилоиды не смогут дозвониться обратно. Аресибо был разрушен в 2020м году. К чести телескопа надо сказать, что в 2014 он выдержал землетрясение магнитудой 6,5 баллов, в 2017 ураган Мария, в 2020 тайфун Исайя и только потом коронавирус, ой то есть разрушение основных тросов из-за износа, привели к падению 820-тонного облучателя на главное зеркало.

Благодаря долгой истории работы (с 1963 по 2020й года) и попыткам поговорить с внеземными цивилизациями, Аресибо стал самым экранизируемым гигантским телескопом! Его снимали в фильме бондианы «Золотой глаз», фильме ужасов «Особь» и научно-фантастическом фильме «Контакт» и конечно же в сериале «Секретные материалы». Топ своего рода.

У Аресибо есть своя летняя космическая школа (https://www.naic.edu/ao/single-dish-summer-school-spring-2022) и даже фильм про него снимают (https://www.naic.edu/ao/movie), но официальный сайт упал вместе с несущей конструкцией. Может быть, ссылки починят в будущем, как и сам телескоп.

3. Сферический телескоп с пятисотметровой апертурой, «Тьяньян», «Небесное око» ( Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) — радиотелескоп на юге Китая.

«Тьяньян», «Небесное око» ( Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)
«Тьяньян», «Небесное око» ( Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)

На данный момент — самый большой единичный телескоп с заполненной апертурой. Топ своего рода.

Как и Аресибо телескоп FAST использует фиксированный основной рефлектор из алюминиевых панелей, размещённый в естественном карстовом углублении, который отражает радиоволны на приёмник, подвешенный на высоте 140 метров над ним. Только тут 6 башен для перемещения приемника, а не 3.

Из-за схожести теперь на FAST вся надежда на контакт с внеземными цивилизациями. Правда, хорошо бы для этого иметь по телескопу в противоположных уголках земли, как это и было при живом Аресибо, но тут уже ничего не поделать. 

Возможно, мы уже вышли из черного списка созвездия Геркулеса, и они пытались позвонить в сторону Китая (об этом подробнее тут: https://habr.com/ru/news/t/679224/).

Китайцы сняли самый пафосный ролик в нашем топе о строительстве своего телескопа: https://youtu.be/7SRV3rnULO0

2. Радиоастрономический телескоп Академии наук, РАТАН-600 — 576-метровый радиотелескоп расположен в Карачаево-Черкесии.

адиоастрономический телескоп Академии наук, РАТАН-600
адиоастрономический телескоп Академии наук, РАТАН-600

РАТАН-600 — крупнейший в мире радиотелескоп с незаполненной апертурой.

Телескоп тоже исторический, исправно работает с 1975 года.

Как видно по фото, форма у РАТАНа не самая обычная. Зеркала по периметру — это сечение воображаемого параболоида, который направлен на изучаемый объект. Сложность такой конструкции в том, что сечения оказываются различными в зависимости от высоты цели над горизонтом. Получается, форму забора нужно менять и каждая из 895 панелей телескопа высотой 11 метров может перемещаться по трем осям небольшими приводными устройствами.

Первым телескопом такой формы был Большой Пулковский радиотелескоп. И был он на столько суров, что не только терпел питерскую погоду, но и управлялся вручную.

Большой Пулковский радиотелескоп
Большой Пулковский радиотелескоп

Помимо куругового отражателя РАТАН-600 имеет плоский отражатель, который можно убрать и конический отражатель, позволящий принимать сигналы со всего кольца одновременно.

Мало кто знает, но Балабанов снял вместо Брата 3 экскурсию по РАТАНу для Русского географического общества: https://youtu.be/RuLayC3pTKo

  1. Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) — массив из 8 основных телескопов с общей базовой линией размером со всю Землю.

Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT)
Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT)

Цель проекта — наблюдение за черными дырами. Проблема на пути к этой цели — очень маленький угловой размер того что мы хотим увидеть. Телескоп с разрешающей способностью, позволяющей это сделать должен быть не меньше планеты размером.

Почему бы и нет? — подумали астрономы и объединили 8 телескопов по всему миру в один гигантский массив: ALMA, APEX, 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано, Субмиллиметровый массив, Субмиллиметровый телескоп и Телескоп Южного полюса.

Некоторые объектыиз этого списка и сами представляют из себя массивы, например уже известный вам ALMA.

Кроме того, для обработки информации потребовалось два суперкомпьютера — в Институте Макса Планка и обсерватории Хейстака в MIT.

В итоге затея увенчалась успехом в 2019 году первый снимок тени черной дыры в центре галактики М87 был успешно получен и совпал (более менее) с имеющимися на данный момент моделями, на сколько это можно рассмотреть.

А в 2022 году был получен снимок Стрельца А* — черной дыры в центре Млечного пути (мы писали об этом тут: https://habr.com/ru/post/666808/ и тут: https://habr.com/ru/post/668358/)

Телескоп постоянно пополняет число антенн, входящих в его состав, что дает надежду на то что изображения могут выйти на качественно новый уровень уже в ближайшие годы. 

Получается, если под размером понимать разрешающую способность, телескоп горизонта событий — финальный наземный телескоп, потому что для расположения чувствительных элементов на еще большем расстоянии потребуется уже отправиться в космос.

Видос от авторов проекта короткий и веселенький: https://youtu.be/hMsNd1W_lmE

 

Источник

Читайте также