Современные телескопы

     Телескоп-рефрактор 

        В телескопе-рефракторе в качестве  светособирающего элемента используется  линза или система линз. Диаметр  линзы в таких телескопах варьируется  от 50мм до 150мм. Этот тип телескопов  довольно прост в обслуживании  и эксплуатации. К недостаткам  можно отнести значительною длину,  довольно высокую цену, искажения  изображения.[См. приложение (1)] 

     Телескоп-рефлектор 

        Телескоп-рефлектор собирает свет с помощью вогнутого зеркального объектива. Телескопы другой большой группы собирают световой пучок при помощи зеркала, поэтому называются зеркальными телескопами, рефлекторами. Самая популярная конструкция зеркального телескопа называется по имени своего изобретателя, телескопом системы Ньютона. Фокусируемый пучок света отражается дополнительным плоским зеркалом в окуляр. По сравнению с рефракторами рефлекторы имеют большие объективы, а значит, собирают большее количество света. Изготовление зеркала проще и дешевле чем изготовление линзы того же размера, поэтому рефлектор обойдется дешевле рефрактора с той же апертурой. Особенностью телескопов этого типа является то, что они дают перевернутое изображение, так что для наземных наблюдений этот телескоп не подойдет. [См. приложение (1)] 

     Зеркально-линзовый телескоп 

        В зеркально-линзовых телескопах  изображение получается с помощью  сложного объектива, состоящего  из системы зеркал и линз. За  счет  этого удается значительно  снизить искажения телескопа  по сравнению с зеркальными  или линзовыми системами. К  преимуществам телескопов этого  типа можно отнести небольшой размер трубы и меньшие искажения.

     Эту группу современных телескопов составляют своеобразные гибриды – катадиоптрические телескопы, оптические системы которых комбинируют линзы и зеркала. Здесь представлены катадиоптрические телескопы системы Ньютона, телескопы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена. [5][См. приложение (1)] 
 
 

     3.НАЗНАЧЕНИЕ ТЕЛЕСКОПА 

     Телескопы бывают самыми разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения ИСЗ), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. При всем своем многообразии, все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи:

• создать максимально резкое изображение и, при визуальных наблюдениях, увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.);
• собрать как можно больше энергии излучения, увеличить освещенность изображения объектов.

     Параллельные  лучи света (например, от звезды) падают на объектив. Объектив строит изображение  в фокальной плоскости. Лучи света, параллельные главной оптической оси, собираются в фокусе F, лежащем на этой оси. Другие пучки света собираются вблизи фокуса – выше или ниже. Это  изображение с помощью окуляра  рассматривает наблюдатель. Диаметры входного и выходного пучков сильно различаются (входной имеет диаметр  объектива, а выходной – диаметр  изображения объектива, построенного окуляром). В правильно настроенном  телескопе весь свет, собранный объективом, попадает в зрачок наблюдателя. При  этом выигрыш пропорционален квадрату отношения диаметров объектива  и зрачка. Для крупных телескопов эта величина составляет десятки  тысяч раз. Так решается одна из основных задач телескопа – собрать  больше света от наблюдаемых объектов. Если речь идет о фотографическом  телескопе – астрографе, то в  нем увеличивается освещенность фотопластинки.

     Вторая  задача телескопа – увеличивать  угол, под которым наблюдатель  видит объект. Способность увеличивать  угол характеризуется увеличением  телескопа. Оно равно отношению  фокусных расстояний объектива F и окуляра f.

     G=F/f   [1].

     Телескоп  – это оптическая система, которая, «выхватывая» из пространства небольшую  область, зрительно приближая расположенные  в ней объекты. Телескоп улавливает параллельные своей оптической оси  лучи светового потока, собирает их в одну точку (фокус) и увеличивает  при помощи линзы или, чаще, системы  линз (окуляра), которая одновременно снова преобразует расходящиеся лучи света в параллельные. В результате этого мы можем с хорошими подробностями  рассмотреть объекты, удаленные  на значительное расстояние. При этом диаметр наблюдаемого пространства зависит от поля зрения окуляра.[6] 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ 
 
 

     Современный телескоп - это компьютерные телескопы, оснащенные необходимыми программами. Совсем недавно новое поколение современного телескопа - компьютерный телескоп, быстро, прочно, уверенно и надежно вошел в жизнь как профессиональных астрономов так еще больше в жизнь астрономов любителей. Да и кто же из астрономов или просто любителей восхитительных красот космоса и высот внеземной жизни, теперь станет тратить свое драгоценное время на возню с настройками и расчетами, при наблюдениях со старыми не современным телескопом, от которого если хоть на секунду оторвешься, то того и гляди, что пропустишь комету или новую звезду. С появлением компьютеров, естественно, что все фирмы, производители и торговые марки, стараясь идти в ногу со временем и спросом, основное внимание уделяют телескопам с компьютерным оснащением и беспрерывно работают над созданием все более новых и усовершенствованных программ для телескопов. Такие ведущие в производстве современных телескопов фирмы как Сelestron, Mead, Sky Watcher и многие другие уже давно стали на путь создания нового поколения телескопов с программным управлением, программной настройкой, наблюдением и так далее. Современный телескоп, обладая отличной оптикой, компактностью, оптическими характеристиками, четкостью, яркостью, контрастностью и так далее оснащается рядом современных программ. Телескоп уже становится не только астрономическим прибором для наблюдения за звездами, а также может обучить астрономии, провести увлекательную экскурсию по звездному небу, содержит банк данных с каталогами звезд и даже в ваше отсутствие проведет необходимые наблюдения. [7]

     Самым большим телескопом, работающим на околоземной орбите, является на сегодня  космический телескоп «Хаббл», запущенный в 1990 году.

     Космический телескоп «Хаббл» имеет диаметр  главного зеркала 2,4 м. Он находится  на орбите высотой 650 км, что исключает  влияние земной атмосферы. После  запуска телескопа в 1990 году неожиданно обнаружился дефект формы его  главного зеркала, который был скорректирован средствами оптики, доставленными на орбиту экипажем космического челнока в 1993 году. Благодаря особой чувствительности этого телескопа ученые теперь могут различать детали в десять раз более мелкие и тусклые, чем те, что доступны наземным телескопам.[8]

     Для исследования космических объектов в радиодиапазоне применяют радиотелескопы. Основными элементами радиотелескопов  являются принимающая антенна и  радиометр — чувствительный радиоприемник, перестраиваемый по частоте, и принимающая  аппаратура. Поскольку радиодиапазон  гораздо шире оптического, для регистрации  радиоизлучения используют различные  конструкции радиотелескопов, в  зависимости от диапазона. В длинноволновой области (метровый диапазон; десятки  и сотни мегагерц) используют телескопы  составленные из большого числа (десятков, сотен или, даже, тысяч) элементарных приемников, обычно диполей. Для более  коротких волн (дециметровый и сантиметровый  диапазон; десятки гигагерц) используют полу- или полноповоротные параболические антенны. Кроме того, для увеличения разрешающей способности телескопов, их объединяют в интерферометры. При  объединении нескольких одиночных  телескопов, расположенных в разных частях земного шара, в единую сеть, говорят о радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ). Примером такой сети может служить американская система VLBA (англ. Very Long Baseline Array). С 1997 по 2003 год функционировал японский орбитальный  радиотелескоп HALCA (англ. Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включенный в сеть телескопов VLBA, что позволило существенно  улучшить разрешающую способность  всей сети. Российский орбитальный  радиотелескоп Радиоастрон также  планируется использовать в качестве одного из элементов гигантского  интерферометра.[См. приложение, радиотелескопы(2)] [9]

     Земная  атмосфера хорошо пропускает излучение  в оптическом (0,3-0,6 мкм), ближнем инфракрасном (0,6 — 2 мкм) и радиодиапазонах (1 мм — 30 м). Уже в ближнем ультрафиолетовом диапазоне с уменьшением длины  волны прозрачность атмосферы сильно ухудшается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском  и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса. Исключением является регистрация гамма-излучения сверхвысоких энергий, для которого подходят методы астрофизики космических лучей: высокоэнергичные гамма-фотоны в атмосфере  порождают вторичные электроны, которые регистрируются наземными  установками по черенковскому свечению. Примером такой системы может служить телескоп C.A.C.T.U.S..

     В инфракрасном диапазоне также сильно поглощение в атмосфере, однако, в  области 2-8 мкм имеется некоторое  количество окон прозрачности (как  и в миллиметровом диапазоне), в которых можно проводить  наблюдения. Кроме того, поскольку  большая часть линий поглощения в инфракрасном диапазоне принадлежит  молекулам воды, инфракрасные наблюдения можно проводить в сухих районах  Земли (разумеется, на тех длинах волн, где образуются окна прозрачности в  связи с отсутствием воды). Примером такого размещения телескопа может  служить англ. South Pole Telescope, установленный  на южном географическом полюсе, работающий в субмиллиметровом диапазоне.

     В оптическом диапазоне атмосфера  прозрачна, однако из-за Рэлеевского  рассеяния она по-разному пропускает свет разной частоты, что приводит к  искажению спектра светил (спектр сдвигается в сторону красного). Кроме того, атмосфера всегда неоднородна, в ней постоянно существуют течения (ветры), что приводит к искажению  изображения. Поэтому разрешение земных телескопов ограничено значением приблизительно в 1 угловую секунду, независимо от апертуры телескопа. Эту проблему можно частично решить применением адаптивной оптики, позволяющей сильно снизить влияние  атмосферы на качество изображения, и поднятием телескопа на большую  высоту, где атмосфера более разряженная  — в горы, или в воздух на самолетах  или стратосферных баллонах. Но наибольшие результаты достигаются с выносом  телескопов в космос. В отсутствии атмосферы, искажения полностью  отсутствуют, поэтому максимальное теоретическое разрешение телескопа  определяется только дифракционным  пределом: φ=λ/D (угловое разрешение в радианах равно отношению длины  волны к диаметру апертуры). Например, теоретическая разрешающая способность  космического телескопа с зеркалом диаметром 2.4 метра (как у телескопа  Хаббл) на длине волны 555 нм составляет 0.05 угловой секунды (реальное разрешение Хаббла в два раза хуже — 0.1 секунды, но все равно на порядок выше, чем у земных телескопов). [9] 
 
 
 
 
 

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
 

     Современный телескоп - это компьютерные телескопы  оснащенные необходимыми программами. Совсем недавно новое поколение  современного телескопа - компьютерный телескоп, быстро, прочно, уверенно и  надежно вошел в жизнь как  профессиональных астрономов так еще  больше в жизнь астрономов любителей. Да и кто же из астрономов или  просто любителей восхитительных красот космоса и высот внеземной  жизни, теперь станет тратить свое драгоценное  время на возню с настройками  и расчетами, при наблюдениях  со старыми не современным телескопом, от которого если хоть на секунду оторвешься, то того и гляди, что пропустишь комету или новую звезду. С появлением компьютеров, естественно, что все  фирмы, производители и торговые марки, стараясь идти в ногу со временем и спросом, основное внимание уделяют  телескопам с компьютерным оснащением и беспрерывно работают над созданием  все более новых и усовершенствованных  программ для телескопов.

     Оптические  телескопы бывают двух основных типов (рефракторы и рефлекторы), отличающиеся выбором главного собирающего свет элемента (линза или зеркало соответственно). У телескопа-рефрактора на передней стороне трубы имеется объектив, а в задней части, где формируется  изображение, - окуляр или фотографическое  оборудование. В отражательном телескопе  в качестве объектива использовано вогнутое зеркало, располагающееся в задней части трубы.

     Объектив  телескопа-рефрактора обычно представляет собой составную линзу из двух или нескольких элементов с относительно большим фокусным расстоянием. Использование  составных линз уменьшает хроматическую  аберрацию (такие линзы называют ахроматическими дублетами и  триплетами). Минимизировать как хроматическую, так и сферическую аберрацию  можно, если использовать большое фокусное расстояние, но это приводит к тому, что рефракторы получаются длинными и громоздкими. В прошлом для  уменьшения погрешностей строились  только рефракторы больших размеров.

     При создании и установке больших  стеклянных линз возникает ряд трудностей; кроме того, толстые линзы поглощают слишком много света.

     Все большие астрономические телескопы  представляют собой рефлекторы. Рефлекторные телескопы популярны и у любителей, поскольку они не так дороги, как рефракторы, и их легче изготовить самостоятельно. В рефлекторе свет собирается в точке перед первичным зеркалом, называемой первичным фокусом. Собранный пучок света обычно направляется (посредством вторичного зеркала) к более удобному для работы месту. В очень больших телескопах наблюдатель имеет возможность работать непосредственно в первичном фокусе в специальной кабине, установленной в главной трубе. На практике как вторичное зеркало, так и кабина в первичном фокусе не оказывают существенного влияния на работу телескопа. Большие многоцелевые профессиональные телескопы обычно строят так, что наблюдатель получает возможность выбора фокуса. Ньютоновский фокус используется только в любительских оптических телескопах.

     Первичные зеркала в отражательных телескопах обычно изготавливают из стекла или  керамики, которая не расширяется (и  не сжимается) при изменении температуры. Поверхность зеркала тщательно  обрабатывается до получения требуемой  формы, обычно сферической или параболической, с точностью до долей длины  волны света. Для получения отражательных  свойств на поверхность стекла наносится  тонкий слой алюминия. В ранних отражательных  телескопах, первичное зеркало было изготовлено из полированного металлического сплава (68% меди и 32% олова). По латыни термин "зеркальный" предается как "speculum"; по этой причине для обозначения  отражательного телескопа до сих  пор иногда используют сокращение "spec". Самые ранние стеклянные зеркала  покрывали серебром, но это оказалось  неудобным из-за того, что на воздухе серебро темнеет.