Чудеса астрономії: космічний телескоп “Cutting Edge” ... 1939 року

 У випуску за лютий 1939 року «Популярна механіка» досліджувала найдосконаліший телескоп епохи на горі Паломар, на південний захід від Пасадени. Ось як це працювало.

Cutting Edge

У випуску за лютий 1939 року «Популярна механіка» досліджувала найдосконаліший телескоп епохи на горі Паломар, на південний захід від Пасадени. На той час телескоп міг збирати в чотири рази більше світла і міг бачити вдвічі більше, ніж будь-який інший телескоп, коли-небудь зроблений. Ось як це було зроблено та як це працює. Обсерваторія Паломар залишається активною науково-дослідною установою понад 80 років потому.

Протягом року наймогутніший телескоп, про який коли-небудь мріяли, гігант у розмірі 6 000 000 доларів, який «не вдалося побудувати», буде підмітати небо, щоб внести новий внесок у людські знання. Великий 200-дюймовий дзеркальний телескоп Каліфорнійського технологічного інституту розпочне свою кар'єру наприкінці 1939 року або на початку 1940 року, що значно випереджає графік.

Сьогодні завершують штрихи на великому сталевому куполі висотою чотирнадцять поверхів, який розмістить інструмент на вершині гори Паломар, за 90 миль на південний захід від Пасадени. Сам телескоп, за винятком тонких оптичних деталей, буде закінчений цієї зими.

Зібравши в чотири рази більше світла, ніж найбільший прилад, який існує сьогодні, телескоп Palomar побачить удвічі більше, ніж будь-який інший телескоп у світі. Він матиме подвійну фокусну відстань наступного за величиною телескопа і буде використовуватися для вивчення об’єктів на небі, занадто слабких для сприйняття сучасними приладами.

Астрономи очікують, що вони відкриють близько десяти тисяч мільйонів зоряних систем, кожна розміром з наш Чумацький Шлях, і що вони зможуть розсунути межі відомого Всесвіту на один мільярд світлових років. Світловий рік становить майже шість трильйонів миль - відстань, яку світло проходить протягом року.

Cutting Edge

Серцем нового телескопа стане 200-дюймове увігнуте дзеркало, насправді діаметром 201 дюйм, яке зараз отримує остаточне полірування та фігурування. Близько двох тонн скла розтерто для досягнення кривої на поверхні, а ще одна жменька скла буде видалена протягом дванадцяти місяців, що вимагатимуть остаточного полірування. Дзеркальна поверхня буде відшліфована з точністю до однієї мільйонної дюйма, а відбиваюча поверхня алюмінію, товщиною лише кілька молекул, буде осідати на дзеркалі в спеціальній вакуумній камері.

Цей телескоп буде виглядати як жоден інший побудований, і він буде набагато універсальнішим, ніж більшість приладів. Новий стиль кріплення дозволяє йому охоплювати все видиме небо від Північного полюса до південного горизонту. Його оптичні деталі можуть бути підключені різними способами для полегшення конкретних напрямків досліджень.

Прямі спостереження, проведені під впливом фотопластин концентрованому світлу від дзеркала, будуть здійснюватися в основному фокусі, точці над дзеркалом, де відбите світло виводиться у фокус кривою дзеркала. Спостерігач буде знаходитись у невеликому кулеподібному будинку, підвішеному всередині скелету в цьому місці. Будинок зменшує кількість зоряного світла, що падає на дзеркало внизу, але астрономи підрахували, що цей метод буде більш ефективним, ніж діагональне дзеркало, яке зазвичай розміщується в основному фокусі, щоб відображати промені, що виходять із стовбура до точки спостереження.

Підставляючи дзеркало для клітини спостерігача в основному фокусі і відбиваючи зібране світло назад через отвір у центрі дзеркала на 200 дюймів до точки спостереження нижче, досягається інший оптичний ефект. Цей кассегранівський фокус буде використовуватися для спектрографічних та фотографічних спостережень. У черговому підключенні, відомому як куде, світло відбивається від основного фокусу назад до діагонального дзеркала, підвішеного над гігантським оком, і "підводиться" кількома іншими дзеркалами до склепіння з постійною температурою, де буде проведена спеціальна спектрографічна робота проведено. У цій установці світло буде відбиватися від цілих п'яти дзеркал в оптичному складі. На великому телескопі для переміщення оптичних деталей встановлюється стріловий кран, що управляється електродвигунами.

Астрономи підрахували, що для багатьох видів спостережень телескоп буде вдвічі потужнішим, ніж було заплановано спочатку просто завдяки значним вдосконаленням допоміжних приладів з часу першого проектування телескопа. Фотоелектричне обладнання, коригуючі лінзи та чутливість фотоемульсій значно покращились, збільшивши сферу дії всіх астрономічних телескопів.

Одним із найвищих кроків є новий супер термометр, винайдений доктором Джоном Стронгом з астрофізичного персоналу Інституту. Цей прилад, званий радіаційним пірометром, нагадує невеликий телескоп і оснащений лінзами із кам'яної солі та кварцу, які екранують все, крім інфрачервоного випромінювання. Ці червоні промені падають на два тонкі золоті листочки, прикріплені до проводів крихітного гальванометра. Окрім астрономічного значення, прилад може вимірювати температуру людини за кілька миль і вимірювати поверхневий нагрів хмар або аеростатів.

Cutting Edge

Нові ідеї, нові матеріали та нові методи були необхідні для побудови титану телескопів. Точність ніколи раніше не здійснювалась у великих масштабах була обов’язковою. Вказівка величезного приладу на зірку та утримання зображення нерухомим способом під час повільного руху зірки по нічному небі порівнянно з утриманням безперервно тренованої гармати на цілі діаметром два дюйми, яка знаходиться на відстані восьми миль і рухається зі швидкістю три фути в секунду. Щоб утриматися на зірці, телескоп повинен рухатися по двох осях одночасно, а великий купол над ним також повинен обертатися так, щоб телескоп завжди вказував через відкриту щілину на даху. Різні рухомі частини важать сотні тонн кожна, і все ж найменша вібрація скасувала б значення телескопа.

Для деяких видів досліджень зображення зірки, підхоплене великим оком, що збирає світло, повинно пройти крізь щілину шириною в одну тисячу дюйма. Будь-яка вібрація відкине зображення. Одного разу, під час спостереження в іншій обсерваторії, вібрації з півтора кінських сили бетонозмішувача за кілька кварталів було достатньо, щоб заважати приладам.

Одним із найскладніших подвигів було організувати плавний спосіб повороту великого купола вагою в 2 000 000 фунтів. Навіть невелика вібрація, така як ледве брижі склянки води, була б занадто сильною. Проблему вирішив новий тип приводу, розроблений Едмундом Грантом, заступником інженера проекту. Купол підтримується тридцятьма двома чотириколісними залізничними вантажівками, які рухаються по колії навколо кругової стіни. Замість того, щоб використовувати звичайні рейки і шестерні для повороту купола, Грант створив новий вид фрикційного приводу, використовуючи чотири електродвигуни потужністю сім з половиною кінських сил, спрямовані вертикально на величезні втомлені гумові мотоциклетні колеса, що притискаються до купола.

Тридцять кінських сил виконують роботу, коли вантажні шини наступають на внутрішню стінку купола. Величезні пружини утримують шини в контакті з куполом під тиском в 85000 фунтів, а кожна шина для двигуна та вантажівки встановлена ​​на гумових амортизаторах вібрації. Система працює настільки плавно, що неможливо визначити, коли працюють двигуни. Дугове зварювання замість клепки застосовувалося протягом усієї конструкції телескопа та купола.

Ізоляція великого дзеркала від зміни температури надзвичайно важлива, оскільки найменша зміна форми увігнутої поверхні може знищити його ефективність. Купол справді складається з двох куполів, один з яких підтримується всередині зовнішньої оболонки з чотириметровим ізолюючим повітряним простором між ними. Зовнішній вигляд повинен бути пофарбований у алюміній, щоб відображати сонячні промені, а внутрішній купол також обшитий захисним алюмінієвим покриттям. За підрахунками, підвищення температури всередині купола в найспекотніші дні ніколи не буде більше п’яти градусів. Коли він не використовується, 200-дюймове дзеркало біля основи телескопа буде захищене теплоізольованими металевими листами, що перекриваються, шарнірно складеними над склом, як пелюстки квітів. Для їх розмикання використовується спеціальний двигун.

Щоб заздалегідь з’ясувати, як працюватиме їхній небесний гігант, і виправити можливі помилки в техніці, вчені побудували масштабну модель приладу і встановили його на електроприводах та ізольованому куполі на даху астро- фізичний корпус в університетському містечку Пасадени. Фактичний розмір - десята, модель має 20-дюймове дзеркало і є ефективним, корисним телескопом.

Завдяки використанню великого телескопа, який ще знаходиться за рік, обсерваторія Паломар вже входить в історію, оскільки зараз там використовується найбільший у світі телескоп Шмідта, спеціальний фотографічний дослідницький прилад, що використовує двадцять чотиридюймове дзеркало та 18-дюймову апертуру. . За допомогою цього інструменту одне з найбільш дивовижних явищ у Всесвіті ретельно вивчається у співпраці з великими телескопами обсерваторії Маунт-Вільсон Інституту Карнегі.

Cutting Edge

Астрономи вивчають супернови, зірки звичайного або незначного блиску, які раптом без очевидних причин спалахнули величезною світністю. Одна з цих зірок може зрости з майже невидимості до блиску, що дорівнює 100 000 000 разів блискучості нашого сонця, хоча, звичайно, такі супернови так далеко, що оцінки можна робити лише за допомогою телескопів. Вибуху може знадобитися місяць, щоб досягти свого піку, після чого зірка, яка раптово здичавіла, знову починає згасати.

Вивчаючи супернові, астрономи перебувають на межі невідомого, оскільки спектри цих вибухаючих зірок не схожі на спектри будь-яких інших відомих об'єктів. Очевидно, елементи в цих зірках знаходяться в такому хаотичному фізичному стані, що їх неможливо розпізнати або порівняти з відомими нам елементами. Замість тонких спектральних ліній, за якими елементи в зірках можна розпізнати, лінії наднових нагадують широкі смуги.

Читайте також: Зірки підкажуть: навіщо ми ходимо до ворожок і астрологів і як стати провидцем самому собі

Вважається, що вивчення чудового характеру спектру та раптової світимості та величезного виділення енергії, що знаходяться в супер новій, може призвести до набагато нових знань. Але сьогодні практично все про них є загадкою.

У будь-якій системі, такій як галактика, членом якої є Сонце, супер нова може виникати лише один раз за 600 до 1000 років. Важливість телескопа Шмідта полягає в його здатності шукати такі зірки, що вибухають, у міру їх виникнення, щоб інші інструменти могли бути навчені на них для пильного вивчення. Нинішній телескоп Шмідта продублюється ще більшим приладом із 72-дюймовим дзеркалом на горі Паломар.

Джерело