На сегодняшний день телескопы по-прежнему остаются одними из основных инструментов астрономов, как любителей, так и профессионалов. Задача оптического инструмента собрать на приемнике света как можно больше фотонов.
В данной статье мы затронем оптические телескопы, кратко ответим на вопрос: «почему размер телескопа имеет значение?» и рассмотрим список самых больших телескопов в мире.

Рефлекторы и рефракторы

Прежде всего следует отметить различия между телескопом рефлектором и рефрактором. Рефрактор – это самый первый тип телескопа, который был создан в 1609 году Галилеем. Принцип его работы заключается в сборе фотонов при помощи линзы или системы линз, с последующим уменьшением изображения и передачей его в окуляр, в который астроном смотрит во время наблюдения. Одной из важных характеристик такого телескопа – апертура, высокое значение которой достигается в том числе и с помощью увеличения размера линзы. Наряду с апертурой имеет большое значение и фокусное расстояние, величина которого зависит от длины самого телескопа. По этим причинам астрономы стремились увеличить свои телескопы.
На сегодняшний день самые большие телескопы-рефракторы находятся в следующих учреждениях:

1. В Йеркской обсерватории (Висконсин, США) — диаметром 102 см, созданный в 1897 году;
2. В Ликской обсерватории (Калифорния, США) – диаметром 91 см, созданный в 1888 году;
3. В Парижской обсерватории (Медон, Франция) – диаметром 83 см, созданный в 1888 году;
4. В Потсдамском институте (Потсдам, Германия) – диаметром 81 см, созданный в 1899 году;

Современные рефракторы хоть и шагнули заметно дальше изобретения Галилея, все же обладают таким недостатком как хроматическая аберрация. Кратко говоря, так как угол преломления света зависит от его длины волны, то, проходя через линзу, свет разной длины как-бы расслаивается (дисперсия света), в результате чего изображение выглядит нечетким, расплывчатым. Несмотря на то, что ученые разрабатывают все новые технологии для повышения четкости, например, стекло со сверхнизкой дисперсией, рефракторы все же во многом уступают рефлекторам.
В 1668 году Исаак Ньютон разработал первый телескоп-рефлектор. Основная особенность такого оптического телескопа состоит в том, что собирающим элементом является не линза, а зеркало. В силу искажения зеркала, падающий на него фотон отражается в другое зеркало, которое, в свою очередь, направляет его в окуляр. Различные конструкции рефлекторов отличаются взаимным расположением этих зеркал, однако так или иначе рефлекторы избавляют наблюдателя от последствий хроматической аберрации давая на выходе более четкое изображение. Кроме того, рефлекторы можно делать значительно больших размеров, так как линзы рефрактора диметром более 1 м деформируются под собственным весом. Также прозрачность материала линзы рефрактора заметно ограничивает диапазон длин волн, по сравнению с устройством рефлектора.

Говоря о телескопах-рефлекторах, следует также отметить, что с увеличением диаметра главного зеркала растет и его апертура. По описанным выше причинам астрономы стараются заполучить оптические телескопы-рефлекторы наибольших размеров.

Список самых больших телескопов

Рассмотрим семь комплексов телескопов с зеркалами диаметром более 8 метров. Здесь мы пытались их упорядочить по такому параметру как апертура, однако это не определяющий параметр качества наблюдения. Каждый из перечисленных телескопов имеет свои достоинства и недостатки, определенные задачи и требуемые для их выполнения характеристики.

1. Большой Канарский телескоп, открытый в 2007-м году, является оптическим телескопом с наибольшей апертурой в мире. Диаметр зеркала составляет 10,4 метра, собирающая площадь 73 м², а фокусное расстояние — 169,9 м. Телескоп находится в Обсерватории Роке де лос Мучачос, которая расположена на пике потухшего вулкана Мучачос, примерно 2400 метров над уровнем моря, на одном из Канарских островов под названием Пальма. Местный астроклимат считается вторым наиболее качественным для астрономических наблюдений (после Гавайи).
   

   Большой Канарский телескоп — самый большой телескоп в мире

2. Два телескопа Кек имеют зеркала диаметром по 10 метров каждый, собирающая площадь по 76 м² и фокусное расстояние 17,5 м. Принадлежат обсерватории Мауна-Кеа, которая располагается на высоте 4145 метров, на пике горы Мауна-Кеа (Гавайи, США). В обсерватории Кека было обнаружено наибольшее количество экзопланет.
   

   Телескопы Кек

3. Телескоп Хобби — Эберли находится в Обсерватории Макдональда (Техас, США) на высоте 2070 метров. Его апертура равна 9,2 м, хотя физически основное зеркало рефлектора имеет размеры 11 х 9,8 м. Собирающая площадь 77,6 м², фокусное расстояние 13,08 м. Особенность этого телескопа заключается в ряде нововведений. Одно из них — подвижные инструменты, находящиеся в фокусе, которые перемещаются вдоль неподвижного основного зеркала.
   

   Телескоп Хобби — Эберли

4. Большой южно-африканский телескоп, принадлежащий Южно-африканской астрономической обсерватории, имеет зеркало наибольших размеров – 11,1 х 9,8 метров. При этом его эффективная апертура несколько меньше — 9.2 метра. Собирающая площадь составляет 79 м². Телескоп находится на высоте 1783 метра в полупустынном регионе Кару, ЮАР.
   

   Большой южно-африканский телескоп

5. Большой бинокулярный телескоп является одним из наиболее технологически развитых телескопов. Он обладает двумя зеркалами («бинокулярный»), каждое из которых имеет диаметр 8,4 метра. Собирающая площадь 110 м², а фокусное расстояние 9,6 м. Телескоп находится на высоте 3221 метр и принадлежит Международной обсерватории Маунт-Грэм (Аризона, США).
   

   Большой бинокулярный телескоп

6. Телескоп Субару, построенный в далеком 1999-м году, имеет диаметр 8,2 м, собирающую площадь 53 м² и фокусное расстояние 15 м. Принадлежит обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), той же, что и телескопы Кек, но находится шестью метрами ниже – на высоте 4139 м.
   

   Телескоп Субару

7. VLT (Very Large Telescope – с англ. «Очень большой телескоп») состоит из четырех оптических телескопов с диметрами по 8,2 м и четырех вспомогательных – по 1,8 м. Телескопы располагаются на высоте 2635 м в пустыне Атакама, Чили. Находятся под контролем Европейской Южной Обсерватории.
   

   «Очень большой телескоп» (VLT)

Направление развития

Так как строительство, установка и эксплуатация гигантских зеркал является достаточно энергозатратным дорогостоящим мероприятием имеет смысл повышать качество наблюдения иными способами, помимо увеличения размеров самого телескопа. По этой причине ученые также работают в направлении развития самих технологий наблюдения. Одной из таких технологий является адаптивная оптика, которая позволяет минимизировать искажения полученных изображений в результате различных атмосферных явлений.
Если рассмотреть подробнее, то телескоп фокусируется на достаточно яркой звезде для определения текущих атмосферных условий, в результате чего получаемые изображения обрабатываются с учетом текущего астроклимата. В случае, если на небосводе нет достаточно ярких звезд, телескоп излучает лазерный луч в небо, формируя на нем пятно. По параметрам этого пятна ученые определяют текущую атмосферную погоду.

Часть оптических телескопов работает также в инфракрасном диапазоне спектра, что позволяет получать более полную информацию об исследуемых объектах.

Проекты будущих телескопов

Инструменты астрономов постоянно совершенствуются и ниже представлены наиболее масштабные проекты новых телескопов.

• Гигантский Магелланов телескоп планируется возвести в Чили, на высоте 2516 метров, к 2022 году. Собирающий элемент состоит из семи зеркал по 8,4 м диаметром, при этом эффективная апертура достигнет 24,5 м. Собирающая площадь — 368 м². Разрешающая способность Гигантского Магелланова телескопа в 10 превысит таковую телескопа Хаббл. Способность собирать свет будет вчетверо превышать таковую любого современного оптического телескопа.
  

  Гигантский Магелланов телескоп (эскиз)

• Тридцатиметровый телескоп будет относиться к обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи, США), к которой также относятся телескопы Кек и Субару. Данный телескоп намерены возвести к 2022-му году на высоте 4050 метров. Как видно из названия, диаметр его главного зеркала будет составлять 30 метров, собирающая площадь — 655 м², а фокусное расстояние – 450 метров. Тридцатиметровый телескоп будет способен собирать вдевятеро больше света, чем любой существующий, его четкость превысит четкость Хаббла в 10-12 раз.
  

  Тридцатиметровый телескоп (эскиз)

• Европейский экстремально большой телескоп (E-ELT) на сегодня является наиболее масштабным проектом телескопа. Он будет расположен на горе Армасонес на высоте 3060 метров, Чили. Диаметр зеркала E-ELT составит 39 м, собирающая площадь 978 м² и фокусное расстояние до 840 метров. Собирающая способность телескопа превысит в 15 раз таковую любого существующего сегодня, а качество изображения будет в 16 раз лучше, чем у Хаббла.
  

  Европейский экстремально большой телескоп

Перечисленные телескопы выходят за пределы видимого спектра и способны улавливать изображения также и в инфракрасной области. Сравнение этих наземных телескопов с орбитальным телескопом Хаббл означает то, что ученые преодолели барьер из помех, образованный в результате атмосферных явлений, при этом превзойдя мощный орбитальный телескоп. Все три перечисленные аппарата, вместе с Большим бинокулярным телескопом и Большим Канарским телескопом будут относиться к новому поколению так называемых Экстремально больших телескопов (Extremely Large Telescope — ELT).

Посмотреть фото в большом размере