Самостоятельное изготовление телескопа — Троицкий вариант — Наука

Если купить телескоп для вас не представляется возможным, то можно его сделать собственноручно. Существует несколько путей достать стеклянную заготовку для телескопа.

Способ первый: приобрести в астрономическом магазине. Хоть этот вариант и является самым простым, но стоимость покупки выльется в копеечку. 

Способ второй: дать объявление на специализированном форуме. Там обязательно найдётся человек, который захочет продать заготовку. Причём можно не сомневаться, что стоимость сделки окажется в несколько раз дешевле предыдущего варианта. 

Способ третий: сделать болванку самому. Этот вариант довольно сложный, поэтому стоит осветить его подробнее.

Заготовку можно самостоятельно вырезать из толстого стекла. Например, морской иллюминатор идеально подойдёт для этого дела. Другой пример — витринное стекло. Оно достаточно толстое, как минимум 1 сантиметр. Нужно вырезать несколько кругов и склеить их вместе. В итоге получится составная заготовка для будущего зеркала. В качестве клея лучше всего выбрать эпоксидный.

А почему делать именно рефлектор? Может, стоит попробовать постройку телескопа из линз? Так называемый рефрактор, штука дорогая и выпускается только с небольшими объективами. Основная проблема мешающая создавать большие телескопы подобной схемы — ахроматическая аберрация. Вообще-то её ещё давно научились целиком исправлять, но решение оказалось не только довольно-таки сложным, но и трудозатратным.

Однолинзовый объектив формирует расплывчатый фокус. Получается так из за того, что световые лучи разного спектра фокусируются по-разному: красные чуть ближе, а синие немного дальше. В результате формируется размазанный фокус. Достаточно взглянуть в такой телескоп, чтобы заметить радужную окраску наблюдаемых объектов. С правой стороны они красные, с левой окрашены в синий. Так сказать наглядный пример ахроматического астигматизма.

Чтобы картинку исправить, потребуется собрать составной объектив из двух различных стёкол. Одно должно обладать положительным коэффициентом преломления, а второе отрицательным. В итоге оба искажения компенсируют друг друга, формируя правильное изображение. Вот только есть ли смысл изготавливать двойной объектив? Кропотливо шлифовать четыре поверхности, когда в рефлекторе можно обойтись всего одной! Ответ для всех людей совершенно очевиден.

К слову сказать, самый крупный рефрактор когда-либо созданный имел в диаметре всего один метр. Зеркальные рефлекторы обладают всего одной отражающей поверхностью, что выливается в относительную простоту изготовления в сравнении с линзовыми собратьями. Справедливости ради необходимо сказать, что рефлекторам тоже присущи определённые недостатки. В частности им свойственны сферические аберрации. Однако, применяя конструктивные решения можно исправить любое искажение и свести его практически к нулю.

Что ещё потребуется подготовить?

Для ускорения работы желательно собрать шлифовальный стол с электрическим приводом. Встречаются умельцы, которые шлифуют зеркало вручную. Но это глупая растрата своего труда и потеря бесценного времени. Достаточно собрать простую установку с электромотором, чтобы в несколько раз увеличить производительность труда и в разы повысить итоговое качество. С такой задачей справится любой слесарь за полдня. Вращающийся стол легко собрать на основе подшипника и продольной оси, а привод к мотору обеспечить обычным ремнём.

Если делать по-другому, то нужно встроить шестерёнки. Тогда конструкция получиться прочней. В том случае, если вы решитесь на ручную обработку, то вам потребуется ходить вокруг шлифовального стола и вращать заготовки руками. Кстати, заготовок для зеркала понадобится две! В процессе грубой обдирки они будут лежать одна на другой, причём верхняя будет постепенно становится вогнутой, а нижняя — выпуклой. Во время грубой обточки между ними нужно сыпать шлифовальный порошок. Нижняя болванка должна быть прочно зафиксирована на столе, тогда как верхняя совершает круговые движения. Всё время подсыпается порошок и подливается вода.

Через какое-то время стеклянные заготовки приобретают формы необходимого прогиба. 

от Галилея до наших дней

Недавно в российских магазинах появился в продаже телескоп ТАЛ-35 ‒ копия рефлектора, созданного Исааком Ньютоном в 1668 году. Изобретение, в свое время ставшее прорывом в астрономии, в точности воспроизвели специалисты холдинга «Швабе».

Телескоп «Швабе» не отличается от оригинала ничем, кроме улучшенного качества изображения. Интересно, что принципиальные схемы телескопов были открыты еще в XVII веке и применяются до сих пор. Об эволюции телескопов и первооткрывателях телескопостроения – в нашем материале.
   

У истоков астрономии

410 лет назад, в 1609 году, итальянец Галилео Галилей, впервые наблюдая через телескоп небесные тела, смог разглядеть кратеры на Луне, отдельные звезды Млечного Пути и спутники Юпитера. Свои наблюдения Галилей описал в книге «Звездный вестник», которая произвела фурор в научной среде. Этот момент считается одним из поворотных в становлении астрономии как науки о Вселенной.

Галилео Галилей демонстрирует свой телескоп в Венеции. Фреска Джузеппе Бертини

Первые зрительные трубы, изучая которые Галилей собрал свой телескоп, были изготовлены в 1607 году в Голландии. Но до этого еще в 1509 году Леонардо да Винчи в своих записях сделал чертежи простейшего линзового телескопа и предлагал смотреть через него на Луну. 

Устройство первых телескопов было достаточно простым. В трубе на расстоянии располагались две линзы: объектив − выпуклая линза с фокусным расстоянием в 10, 20 или 30 дюймов и окуляр – вогнутая рассеивающая линза. Недостатками такого устройства являлись малое поле зрения и слабая яркость картинки.

В 1611 году немецкий ученый Иоганн Кеплер предлагает свою конструкцию телескопа – с двумя собирающими линзами. Эта схема давала перевернутое изображение, но зато оно было более ярким, и при этом значительно расширялось поле зрения. Первый телескоп по схеме Кеплера был сделан в 1613 году ученым-иезуитом Кристофом Шейнером. Он же впервые использовал для наведения телескопа две взаимно перпендикулярные оси, одна из которых стоит под прямым углом к плоскости экватора, что помогало компенсировать вращение Земли при наблюдениях.
 

Рефлектор Ньютона и другие телескопы

Первый телескоп, собранный Галилеем, имел трехкратное увеличение. Позже ему удалось добиться 32-кратного приближения. В дальнейшем ученые поняли, что увеличение фокусного расстояния улучшает качество изображения и помогает избежать аберраций, или искажений. Размеры телескопов при этом стали достигать 100 метров.

Одним из существенных искажений, которые мешали работе пионеров астрономии, был хроматизм, когда изображение становилось нечетким и у него появлялись яркие цветные контуры. Чтобы избавиться от хроматических аберраций, англичанин Исаак Ньютон, экспериментировавший в 1660-е годы с оптикой, решает заменить выпуклую линзу на сферическое зеркало. Для этого он добавляет в бронзу мышьяк и разрабатывает хорошо поддающийся шлифовке материал. Первый телескоп-рефлектор был построен Ньютоном в 1668 году. Длиной он был всего 15 см и диаметром 33 мм. Ученый смог добиться 40-кратного увеличения высокого качества. Новый телескоп настолько понравился королю, что Ньютон был избран членом Королевского общества.

Оригинальный телескоп-рефлектор Исаака Ньютона. Фото Лондонского королевского общества

В 1672 году француз Лоран Кассегрен предложил двухзеркальную схему, где первое зеркало было параболическим, а в качестве второго рефлектора выступал выпуклый гиперболоид, располагающийся перед фокусом первого. Первый подобный телескоп был сделан в 1732 году. Таким образом, уже в конце XVII века были разработаны все основные схемы телескопов, которые совершенствовались в последующие годы.

 

Время гигантов

В середине XIX века появились первые фотографии, выполненные с помощью телескопов. В 1860-е годы произошло важное событие в мире астрономии – англичанин Уильям Хаггинс впервые использовал вместе с телескопом спектроскоп. Ученый исследовал спектры излучения звезд и доказал различия между галактиками и туманностями.

Если во второй половине XIX века моду задавали телескопы-рефракторы, то в XX веке лидерами стали зеркальные рефлекторы. И сегодня в большинстве телескопов используются зеркальные схемы.

Большой телескоп азимутальный. Фото: Руслан Зимняков/Flickr

В 1917 году в Калифорнии был построен зеркальный телескоп Хукера диаметром 100 дюймов (2,54 м), с помощью которого Эдвин Хаббл делал свои открытия. В 1948-м там же был запущен телескоп Хейла диаметром 5,15 м. Он оставался самым крупным в мире до 1976 года, когда в СССР был открыт БТА (Большой телескоп азимутальный), установленный в Специальной астрофизической обсерватории на горе Семиродники около Нижнего Архыза. Это был первый телескоп с альт-азимутальной компьютеризованной монтировкой. Основные работы по телескопу выполняли предприятия, входящие сегодня в холдинг «Швабе»: Лыткаринский завод оптического стекла и Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова. По сей день зеркало БТА диаметром 605 см является самым большим по массе.

С каждым десятилетием сложность и размеры телескопов растут. Так, самый большой в мире телескоп с цельным зеркалом диаметром 10 м находится на Гавайских островах. На Канарских островах есть еще более крупный Большой Канарский телескоп диаметром 10,4 м. Но его первичное зеркало не является цельным − оно собрано из 36 зеркальных шестиугольных сегментов. Применение ячеистых зеркал стало новым шагом в развитии телескопов.

 

Реплика от «Швабе»

Сегодня ощутить себя астрономами далекого прошлого можно благодаря ученым из столицы Сибири. В 2008 году на Новосибирском приборостроительном заводе (НПЗ) холдинга «Швабе» воссоздали телескоп-рефлектор, созданный Исааком Ньютоном в 1668 году. Первые экземпляры устройства выпустили как памятные сувениры для гостей Новосибирска, приехавших посмотреть на полное солнечное затмение, так называемое русское. Но спрос оказался таким высоким, что телескопы продолжали выпускать по единичным заказам, а потом и вовсе решили запустить серийное производство – под названием ТАЛ-35.

Чертежи телескопа создавали практически с нуля – на основе архивной информации. Оптическая труба ТАЛ-35 состоит из двух частей: подвижной и основной. Монтировка (подвижная опора телескопа) представляет собой деревянный шар. В рефлекторе Ньютона зеркало повернуто к оптической оси под углом 45 градусов, поэтому наблюдение ведется не с торца телескопа, а в боковой части.

Реплика телескопа Ньютона. Фото: «Швабе»

Детали телескопа Ньютона изготавливают на тех же линиях, где серийно производят линейку известных в мире телескопов ТАЛ. Единственное отличие копии от исторического оригинала – это качество изображения. Если Ньютон использовал для отражения полированную бронзовую пластину, то реплику оснастили оптическим зеркалом, обработанным алюминием. Таким образом, несмотря на сувенирное назначение, эти телескопы можно использовать и для наблюдений.

Астрономия – одна из важнейших наук, формирующих мировоззрение. Несколько лет назад она вернулась в обязательную школьную программу старших классов. Выпускаются новые учебники, в ЕГЭ добавляются астрономические вопросы. Как отмечает генеральный директор НПЗ Василий Рассохин, в создании телескопа ТАЛ-35 новосибирцы руководствовались не только популярностью прибора как сувенира: «Мы уверены, что телескопы Ньютона станут первым шагом в большую науку для многих молодых людей». 

Приближая звезды

Лыткаринский завод оптического стекла (ЛЗОС), входящий в состав холдинга «Швабе», внес немалый вклад в изучение Вселенной. Сегодня, как и много лет назад, на подмосковном заводе выпускается уникальная крупноразмерная оптика. На самых больших в мире телескопах установлены зеркала, сделанные в Лыткарино.

Космическая оптика из Лыткарино

Лыткаринский завод оптического стекла (ЛЗОС) считается признанным лидером в производстве крупноразмерной оптики. В Лыткарино выпускается примерно треть от всего мирового рынка крупногабаритной оптики.

Производство по изготовлению крупноразмерных линзовых объективов и зеркал диаметром в несколько метров на предприятии было создано еще в 1980-х годах. А уже в середине 1990-х годов ЛЗОС удалось «выйти» на международный рынок крупногабаритной астрономической оптики. За эти годы Лыткаринский завод изготовил оптические детали в рамках более 20 международных проектов. В их числе – зеркала для крупнейших телескопов в мире: сети телескопов LGOGT, второго по размеру в Азии тайского телескопа TNT, обзорных телескопов VST и VISTA.

Зеркала для таких крупных телескопов изготавливаются из особых стеклокерамических материалов, таких как церодур (Zerodur), астроситалл (Astrositall). Кстати, технологией производства ситалла владеют всего две компании в мире, и одна из них – холдинг «Швабе».

Как известно, зеркало – самая главная и сложная часть при изготовлении телескопа. Конструкция их уникальна и сложна, в частности за счет значительной асферичности и высокой апертуры. Это создает большие трудности не только при обработке зеркал, но и при контроле процесса производства такой оптики на всех стадиях.

В ЛЗОС разработана собственная технология формообразования крупногабаритной асферической оптики диаметром до 6000 мм. Производство включает комплекс компьютерно-управляемых станков и контрольную аппаратуру. В частности, на предприятии используют самые современные средства контроля оптики, которые включают 3D машины, лазерный трекер, интерферометры с линзовыми корректорами производства ЛЗОС. И это лишь краткий перечень оборудования и технологий, которые позволяют создать зеркало массой несколько десятков тонн и произвести его обработку с нанометрической точностью.

Большой телескоп азимутальный: крупнейший в Евразии

История Большого телескопа азимутального (БТА), который располагается в Карачаево-Черкесии, началась еще в 1975 году. Сегодня это крупнейший оптический телескоп в Евразии, а с 1975 по 1993 год он был крупнейшим в мире.

Его главное зеркало диаметром 6 метров и весом 42 тонны было изготовлено на Лыткаринском заводе. Для своего времени создание такого зеркала было грандиозным проектом. Это сегодня на помощь специалистам ЛЗОС пришли новые цифровые технологии и современные станки. А тогда потребовалось почти полтора года и 15 тыс. карат алмаза, чтобы обработать зеркало.

Недавно Ростех провел модернизацию зеркала Большого телескопа азимутального. За годы эксплуатации телескопа поверхностный слой зеркала повредился, что привело к ухудшению его отражающей способности. Специалисты ЛЗОС модернизировали зеркало с применением своей технологии по нанометрической обработке астрозеркал. Задача эта была не из простых. Дело в том, что в настоящее время монолитные зеркала таких размеров уже не производятся, а применяются тонкие или составные зеркала. В ходе модернизации с поверхности зеркала БТА был удален верхний слой толщиной 8 мм, в результате чего оно вернулось в идеальное состояние.

Обновленное зеркало вернули БТА в прошлом году. Модернизация позволит телескопу работать еще как минимум 50 лет. Новая оптика также увеличивает дальность наблюдения в полтора раза. Кстати, из последних достижений БТА можно отметить обнаружение нашими астрономами яркой голубой переменной – звезды очень редкого типа. По массе она сопоставима с 150 солнечных и может сиять в миллион раз сильнее, чем Солнце. На сегодняшний день известны всего около 20 таких звезд.

VISTA: картограф звездного неба

VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) – крупнейший в мире обзорный телескоп, его главная задача – планомерная съемка всего неба. С 2009 года VISTA работает в обсерватории ESO Paranal в Чили.

ЛЗОС выполнил грандиозный проект по изготовлению зеркал VISTA: главного диаметром 4,1 м из церодура и вторичного диаметром 1,24 м из астроситалла. Как отмечают специалисты, главное зеркало VISTA является самым качественным и уникальным из подобных зеркал – отклонения от абсолютной поверхности равны менее чем несколько тысячных толщины волоса человека.

При помощи VISTA астрономы смогли создать изображение участка неба в инфракрасном спектре с самым широким полем зрения на сегодняшний день. Оценить этот снимок обычному человеку сложно, специалист же сможет увидеть на нем более 200 тыс. галактик. Этот снимок – всего лишь один из огромной коллекции изображений, полученных при помощи телескопа VISTA. В настоящее время каталог галактик открывается для астрономов всего мира. Чтобы понять масштаб работы ‒ примерно 300 гигабайт за ночь или более чем 100 терабайт за год отправляется телескопом в цифровой архив.

На основе снимков VISTA ученым уже удалось выявить более десятка тысяч ранее неизвестных, в основном очень далеких галактик. По мнению астрономов, все самое интересное – еще впереди. Исследования телескопа VISTA помогут нам лучше понять происхождение известных звезд и галактик, построить трехмерные карты нашей галактики, определить соотношение между структурой Вселенной и темной материей.

LAMOST: охотник на сверхскоростные звезды

Другой новейший проект, в котором принял участие ЛЗОС – это китайский телескоп LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope) или Большой многоцелевой спектроскоп для наблюдения обширных районов неба. Это крупнейший наземный астрономический телескоп Китая, находится в 170 км от Пекина.

Диаметр зеркал телескопа LAMOST – 4,4 м и 5,72 м. Для одного из зеркал в Лыткарино изготовили 40 сегментов, для другого – 26 заготовок из астроситалла. Данная технология сегментированных зеркал уже скоро будет использоваться для создания экстремально больших телескопов – с диаметром зеркал до 100 метров и даже более.

LAMOST способен зафиксировать спектры более 10 тыс. звезд за ночь и свыше 2 млн звезд в год. Одно из основных достижений этого телескопа ‒ обнаружение сверхскоростных звезд, движущихся со скоростью 300 км/с и больше Солнца в несколько раз. В 2014 году с помощью этого телескопа открыли одну такую звезду, которая получила название LAMOST-HSV1. Чуть позже еще две – LAMOST-HSV2 и LAMOST-HSV3.

Всего в мире найдено около двадцати сверхбыстрых звезд. Астрономы предполагают, что их порядка тысячи. Непонятно и происхождение такой скорости. Есть версия, что «толчок» звезде дает сверхмассивная черная дыра в центре галактики.

Между тем эти находки представляют большой интерес для астрономов. Сверхбыстрая звезда, пролетая огромные расстояния, подвергается воздействию темной материи и может сообщить много интересного о ее распределении во Вселенной. Так что «охота» на сверхскоростные звезды с помощью телескопа LAMOST продолжается.

Оптические проблемы гигантских телескопов

В течение 1980-х годов многие группы по всему миру планировали, проектировали и начинали строить новый класс больших телескопов с апертурой от 6 до 10 метров. В 1990-х годах дюжина из них была завершена и в настоящее время действует. Эти новые телескопы позволяют проводить измерения с чувствительностью, которая была невозможна несколько лет назад для небольших телескопов (сегодня покупка телескопа возможна и через Интернет). Также очень высокое разрешение достигается, когда атмосферные эффекты корректируются в этих телескопах с помощью адаптивной оптики. Некоторые из этих больших телескопов теперь объединены в виде интерферометров, что позволяет достичь еще более высокого разрешения.

Группы астрономов и инженеров, которые недавно решили сложные задачи для телескопов 6-10 метров, теперь используют свои таланты и ресурсы для разработки новых типов телескопов, которые увеличивают площадь сбора на порядок на 20, 30, 50, даже 100 метровые отверстия. Интересно, как разные группы подошли к проблеме дизайна гигантских телескопов. Для размеров, превышающих 8 метров, основное зеркало должно быть сегментировано, то есть зеркало должно быть построено из мозаики из меньших зеркал, все совмещены и совмещены. Детали сегментации и оптического дизайна широко варьируются в зависимости от опыта групп и инженерных решений.

Фокусное отношение первичного зеркала — это единая степень свободы для любого телескопа, которую необходимо тщательно выбирать. Это фокусное отношение, определяемое как фокусное расстояние основного зеркала (половина радиуса кривизны), деленное на его диаметр, определяет общую длину телескопа. Целью данного документа не является обсуждение достоинств или недостатков какого-либо конкретного дизайна, а также не намерение подробно останавливаться на всех вопросах, которые необходимо учитывать при оптимизации фокусного отношения. Эта статья посвящена оптическим проблемам, которые необходимо учитывать при проектировании с использованием чрезвычайно быстрых основных зеркал.

1. Привод для более быстрых основных зеркал

Основным мотивом использования быстрых первичных зеркал для гигантских телескопов является стремление свести к минимуму объем корпуса и необходимость минимизировать воздействие вторичного зеркала на воздействие ветра. Это следует исторической тенденции уменьшения фокусного отношения телескопа при увеличении апертуры. Тридцать лет назад большинство телескопов использовали первичные зеркала с фокусным соотношением, превышающим f / 3. Телескопический бум 1970-х годов привел к тому, что этот показатель сократился почти до f / 2. В 8-метровом телескопическом буме 1990-х годов наблюдалось постоянное снижение от консервативного фокусного отношения f / 1,81,2,3,4 до f / 1,255,6 и даже f / 1,14,7.

Длина телескопа с заданной апертурой, очевидно, линейно пропорциональна первичному фокусному отношению. Это означает, что объем, определяемый размахом этого телескопа, является кубом фокального отношения для корпуса купольного типа и квадратом фокального отношения для совместно вращающегося здания. Стоимость больших корпусов, безусловно, резко возрастает с увеличением размера здания. Резкое изменение размера системы показано для двух конструкций 30-метрового телескопа, показанных ниже, один с первичным f / 1.5, а другой с f / 0.5.

   Телескоп легче контролировать, если первичное зеркало сделано быстрым, а вторичное близко к первичному. Это связано с двумя разными эффектами. Момент инерции для движущейся массы увеличивается, когда вторичный элемент перемещается дальше от основного зеркала. Это делает систему управления наведением более сложной. Кроме того, вторичное зеркало, расположенное во многих этажах от первичного зеркала, подвержено воздействию сил от неблокированного ветра, и его рычаг рычага длиннее, поэтому он придает больший крутящий момент телескопу. Длинный телескоп может потребовать ветровых перегородок, которые вызывают локальные эффекты видимости, ухудшающие качество изображения.

Есть еще один мотив для быстрых первичных зеркал, которые позволяют телескопу использовать григорианский дизайн, не становясь чрезмерно длинным. У григорианского дизайна есть несколько уникальных преимуществ перед классическим Кассегреном. Поскольку вторичное зеркало является вогнутым, его легче тестировать и изготавливать. Что еще более важно, использование вторичного зеркала в качестве адаптивного элемента в телескоп легче достигается с помощью вогнутого зеркала. Система может быть проверена путем размещения точечного источника на близком сопряжении эллипсоидальной поверхности. Требуется сложная оптическая система для проверки адаптивного управления с использованием выпуклого вторичного зеркала. Кроме того, кривизна поля в григорианском дизайне имеет знак, противоположный знаку Кассегрена, и ее легче сопоставить с рефракционным коллиматором для спектрографа8. Большой бинокулярный телескоп и телескопы Магеллана использовали свои сравнительно быстрые первичные фокусные отношения и приняли григорианские конструкции.

Интересно сравнить гигантские оптические телескопы с их двоюродными братьями, используемыми для радионаблюдений. Радиотелескопы длиной 30 метров не являются редкостью и были изготовлены в качестве управляемых систем на 100 метров и с фиксированной первичной до 300 метров. Все эти телескопы используют самое быстрое и практичное основное зеркало, обычно f / 0,4.

2. Тенденция сохранять длинные фокусные отношения

Что мешает оптическим телескопам использовать крутое фокусное отношение f / 0,4, которое используется радиотелескопами? Оптика телескопа становится более сложной в изготовлении, так как основное зеркало становится круче. Оптические поверхности становятся более асферичными, что затрудняет их полировку и измерение. Связь ошибок выравнивания с ухудшением качества изображения является более серьезной для более быстрых систем. Эти вопросы рассматриваются ниже.

3. Активная оптика

Важно понимать, что любой большой телескоп будет работать с использованием активной оптики — это означает, что форма зеркал будет периодически корректироваться на основе измерений волнового фронта. Это отличается от адаптивной оптики, где деформируемое зеркало в системе управляется, чтобы компенсировать аберрации волнового фронта, вызванные атмосферой с миллисекундной скоростью. Активная оптика использует приводы для поддержания правильной формы зеркал, что определяется интегралами, которые являются очень длинными по сравнению с атмосферными эффектами. Все современные большие телескопы опираются на активную оптику для поддержания формы основного зеркала в присутствии тепловых, ветровых и гравитационных отклонений системы поддержки.

Использование активной оптики позволяет производителю ослабить все степени свободы, которые будут контролироваться телескопом. Это ясно включает в себя фазирование и наведение для каждого сегмента, но также включает в себя режимы изгиба низкого порядка для любого большого зеркала. Например, самые низкие 14 жестких сотовых боросиликатных зеркал управляются в телескоп. Даже если зеркала были изготовлены в магазине абсолютно идеально, форма этих режимов в рабочем телескопе будет определяться системой активной оптики. Это означает, что нет никакой премии за идеальную полировку или тестирование этих режимов, и изготовители могут приложить свои усилия к ошибкам меньшего масштаба, которые не контролируются активно. Существует ограничение на величину ошибок низкого порядка, которые отклоняются с помощью активной оптической системы, но это большое по сравнению с эксплуатационными требованиями.

Использованные источники

1. J. Nelson , “The Keck Telescope”, American Scientist, Vol. 77, (1989).

2. C. M. Mountain, R. Kurz, J. Oschmann, “Gemini 8-m telescopes project,” Proc. SPIE 2199 (1994).

3. P. M. Gray, “Assembly and integration to First Light of the Four VLT Telescopes,” Proc. SPIE 4004 (2000).

4. N. Kaifu, “ Status and perspective of the Suburu Telescope Project,” Proc. SPIE 2871 (1996)ю

5. S. C. West, et al, “Toward first light for the 6.5-m MMT telescope” Proc. SPIE 2871 (1996).

6. S. A. Shectman, “The Magellan Project,” Proc. SPIE 4004, (2000).

7. J. M. Hill and P. Salinari, “The Large Binocular Telescope Project,” Proc. SPIE 4004, (2000).

8. B. C. Bigelow, A. M. Dressler, S. A. Schectman, H. W. Epps, “IMACS: The multi-object spectrograph and imager for the Magallan I Telescope,” Proc. SPIE 3355, (1998).

9. H. M. Martin, J. R. P. Angel, J. H. Burge, S. M. Miller, J. M. Sasian and P. A. Strittmatter, “Optics for the 20/20 telescope”, in these proceedings.

10. J. Burge, P. Koudelka, “Optical test alignment using computer generated holograms” in Optical Fabrication and Testing, (Optical Society of America, Washington DC, 2002) pp. 105-107.

11. J. Lubliner and J. E. Nelson, “Stressed mirror polishing. 1: A technique for producing nonaxisymmetric mirrors,” Applied Optics 19, 2332-2340 (1980).

12. J. Nelson and T. Mast, ed. Conceptual Design for a 30-Meter Telescope (Celt Report #34, University of California, June 2002).

13. F. Pan and J. Burge, “Efficient testing of segmented aspherical mirrors using a reference plate and computergenerated holograms. 1: theory and system optimization,” to be submitted to Applied Optics, (2002).

14. F. Pan, J. Burge, D. Anderson and A. Poleshchuk, “Efficient testing of segmented aspherical mirrors using a reference plate and computer-generated holograms. 2: experiment validation, case study and error analysis,» to be submitted to Applied Optics, (2002).

В ESO подписаны контракты на изготовление гигантского главного зеркала телескопа ELT

eso1717ru — Организационный релиз

30 мая 2017 г.

30 мая 2017 г.
Сегодня на церемонии, состоявшейся в штаб-квартире ESO близ Мюнхена, подписаны контракты на изготовление 39-метрового главного зеркала Чрезвычайно Большого Телескопа ESO (ELT). Немецкая компания SCHOTT займется производством заготовок сегментов зеркала, а французская фирма Safran Reosc выполнит полировку, сборку и тестирование сегментов. Контракт на полировку заготовок зеркал – второй по масштабу в ходе строительства ELT и третий из всех когда-либо подписанных ESO контрактов.

Уникальная оптическая система Чрезвычайно Большого Телескопа ESO состоит из пяти зеркал, изготовление каждого из которых представляет самостоятельную и очень значительную инженерную проблему. Главное зеркало диаметром 39 метров будет состоять из 798 шестиугольных сегментов размером 1.4 м. Это зеркало по размерам оставит далеко позади все зеркала, когда-либо изготовленные для оптического телескопа. Составное зеркало ELT соберет в десятки миллионов раз больше света, чем способен собрать человеческий глаз [1].

Под контрактами на изготовление и полировку сегментов главного зеркала ELT сегодня поставили свои подписи Генеральный директор ESO Тим де Зеу (Tim de Zeeuw) и высокопоставленные представители компаний SCHOTT и Safran Reosc, дочернего предприятия концерна Safran Electronics & Defense, в присутствии ведущих сотрудников ESO. Первый контракт подписан от компании SCHOTT исполнительным вице-президентом фирмы Advanced Optics Кристофом Фарком (Christoph Fark) и директором по стратегическому маркетингу фирмы Zerodur Томасом Вестерхоффом (Thomas Westerhoff). Второй контракт от компании Safran Reosc подписал ее исполнительный директор Филипп Риуфре (Philippe Rioufreyt).

Тим де Зеу так выразил свою радость по поводу нового шага в создании сверхтелескопа ELT: “Это были необыкновенные две недели! Сначала мы присутствовали при отливке вторичного зеркала ELT, затем в прошлую пятницу имели честь приветствовать президента Чили Мишель Бачелет (Michelle Bachelet) на церемонии закладки первого камня в фундамент ELT. И вот теперь две крупнейших в мире европейских компании начинают работать над изготовлением гигантского главного зеркала будущего телескопа, что, возможно, представляет собой главную техническую проблему в его создании.”

798 шестиугольных сегментов составного главного зеркала ELT будут изготовлены из керамического материала Zerodur® с крайне низким коэффициентом теплового расширения [2], изобретенного на фирме SCHOTT. Ранее компания SCHOTT уже получила контракты на изготовление гигантских вторичного и третьего зеркал телескопа. Тот же материал используется для деформируемого четвертого зеркала ELT, которое тоже находится в процессе изготовления.

Когда заготовки зеркал будут отлиты, они будут доставлены на фирму Safran Reosc, которая разработает для них монтировочные структуры, отшлифует и отполирует оптические поверхности сегментов, проведет их сборку в оправах и уже перед отправкой на телескоп выполнит оптическое тестирование. Точность полировки каждого сегмента будет поразительной: неоднородности поверхности не будут превышать 10 нанометров. Это соответствует отклонению от идеальной поверхности размером с божью коровку на площади размером с Францию!

Чтобы справиться с задачей изготовления столь большого количества отполированных сегментов за семь лет, Safran Reosc достигнет рекордно       й производительности: по зеркалу в день. Будет введено в действие новое подразделение компании на ее заводе в Пуатье, специализирующееся на производстве высокотехнологичного оптического и оптоэлектронного (оптронного) оборудования [3].

Новый контракт, подписанный с Safran Reosc – второй по величине за время строительства ELT и третий за всю историю ESO [4]. Safran Reosc также спроектирует, отполирует и протестирует вторичное и третье зеркало ELT. В процессе изготовления уже находятся деформируемые оболочечные зеркала толщиной 2 мм, из которых будет состоять блок четвертого зеркала ELT.

И SCHOTT, и Safran Reosc уже давно и успешно сотрудничают с ESO. На них уже изготовлено много оптических элементов телескопов ESO, включая 8.2-метровые главные зеркала четырех «юнитов» — Основных телескопов комплекса Очень Большого Телескопа ESO (VLT).

Сверхгигантский телескоп ELT строится на вершине горы Серро Армазонес неподалеку от обсерватории ESO Параналь в северном Чили. Первые наблюдения с телескопом намечены на 2024 год.

Примечания

[1] Сегменты главного зеркала ELT будут установлены в общей оправе и оборудованы краевыми датчиками, в которых будет реализована самая большая точность, когда-либо достигавшаяся механизмами телескопа. Эти датчики будут непрерывно отслеживать положения сегментов главного зеркала ELT относительно соседних сегментов, что позволит придать всему массиву сегментов идеальную единую оптическую форму.

[2] Zerodur® — высокотехнологичный материал, почти не испытывающий теплового расширения даже при значительных колебаниях температуры, химически устойчивый и хорошо поддающийся полировке с высокой точностью. Отражающий слой из алюминия или серебра будет нанесен на исключительно точно отполированную поверхность зеркала методом испарения незадолго до ввода телескопа в эксплуатацию. Многие известные в мире телескопы с зеркалами из Zerodur® надежно работают уже в течение десятилетий; среди них – Очень Большой Телескоп ESO в Чили.

[3] Всего будет изготовлен и отполирован 931 сегмент, включая 133 запасных. Это позволит демонтировать, заменять и регулярно очищать сегменты в процессе работы ELT.

[4] Первые два места принадлежат контрактам на строительство башни, купола и несущей конструкции (монтировки) ELT и на изготовление европейской части антенн ALMA.

Узнать больше

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) — ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы и самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), работающий также в режиме крупнейшего в мире оптического телескопа-интерферометра (Very Large Telescope Interferometer, VLTI), и два широкоугольных телескопа с большим полем зрения: крупнейший в мире телескоп для выполнения обзоров неба в инфракрасных лучах VISTA и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) — крупнейший инструмент, предназначенный для обзоров неба в видимом свете. ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов на плато Чахнантор: APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Россия
Телефон: 89112122130
Сотовый: 89112122130
Email: [email protected]

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: [email protected]

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1717.

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

• Main page

Languages

• Deutsch
• Français
• Nederlands
• Русский
• Italiano
• Español
• Polski
• Português
• Norsk
• Suomen kieli
• Magyar
• Čeština
• Türkçe
• Dansk
• Română
• Svenska

Заготовку крупнейшего в мире вторичного зеркала телескопа ELT отправят на шлифовку

Общий вид технологической заготовки вторичного зеркала телескопа ELT

SCHOTT

Немецкая компания SCHOTT закончила изготовление заготовки для крупнейшего за всю историю наблюдательной астрономии вторичного зеркала для будущего 39-метрового телескопа ELT. Теперь зеркало отправится на финальную шлифовку и полировку во Францию, сообщается на сайте Европейской Южной обсерватории.

Технологическая заготовка для асферического вторичного зеркала М2 будущего телескопа ELT (Extremely Large Telescope) весит около трех тонн, имеет диаметр 4,25 метра и была вырезана из более крупного блока, который прошел стадии отливки, отжига, керамизации, первичной механической обработки и травления кислотой на оборудовании немецкой фирмы SCHOTT, которая также занимается изготовлением сегментов главного зеркала ELT. Материалом для зеркал стало керамическое стекло церодур (ZERODUR^Ⓡ), обладающее крайне малым коэффициентом теплового расширения, устойчивое к химическим воздействиям и хорошо поддающееся полировке, из этого материала сделаны зеркала многих наземных оптических телескопов, например телескопа VLT. Теперь заготовка будет доставлена на финальную шлифовку и полировку с точностью до 15 нанометров во французскую фирму Safran Reosc, после чего отправится в Чили, в обсерваторию Паранал, где на него нанесут отражающий слой серебра и защитную пленку из окиси кремния.

Транспортировочная тара для заготовки М2

SCHOTT

Транспортировка стекла на полировку

SCHOTT

Оптическая схема телескопа ELT

ESO

После завершения всех стадий производства зеркало M2 станет крупнейшим за всю историю наблюдательной астрономии вторичным зеркалом телескопа и когда-либо изготовлявшимся выпуклым зеркалом. Оно будет располагаться в оправе с системой разгрузок в трубе телескопа над поверхностью 39-метрового главного зеркала, собирая весь свет, отражающийся от него и направляя его на другие зеркала. Сам же телескоп ELT после завершения работ станет самым крупным наземным телескопом в мире, работающим в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра. Пятизеркальная оптическая система будет заключена в 80-метровую башню, расположенную на горе Серро Амазонес в пустыне Атакама. Первые наблюдения запланированы на 2024 год, целями для телескопа станут галактики с большим красным смещением, области звездообразования, экзопланеты и протопланетные системы.

Ранее мы рассказывали о том, как блестки могут заменить зеркала в орбитальных телескопах, как отливали пятое зеркало Гигантского Магелланова телескопа, а также о том, как крупнейший в России телескоп БТА начал наблюдения с обновленным зеркалом.

Александр Войтюк

Как построить телескоп дома?

По своей сути телескоп — это инструмент, позволяющий приблизить удаленный объект. Для этого в телескопе есть устройство, которое собирает свет от удаленного объекта (линзы объектива или главного зеркала) и фокусирует этот свет (изображение), а второе устройство (линза окуляра) увеличивает изображение и подводит его к вашему глазу. . Чтобы сделать простой телескоп в домашних условиях, вам понадобится следующее:

• две лупы — возможно, 1 — 1.Диаметр 5 дюймов (2,5-3 см) (лучше всего, если один больше другого)
• картонная трубка — рулон бумажных полотенец или подарочной упаковки (помогает, если он длинный)
• воздуховод лента
• ножницы
• линейка, линейка или рулетка
• лист печатной бумаги — газета или журнал подойдет

Чтобы собрать телескоп, сделайте следующее:

1. Get две лупы и лист бумаги с печатью.
2. Держите увеличительное стекло (большее) между вами и бумагой. Изображение отпечатка будет размытым.
3. Поместите вторую лупу между глазом и первой лупой.
4. Перемещайте второе стекло вперед или назад, пока отпечаток не станет резким. Вы заметите, что отпечаток стал больше и перевернут.
5. Попросите друга измерить расстояние между двумя лупами и записать это расстояние.
6. Вырежьте прорезь в картонной трубке около переднего отверстия примерно на дюйм (2.5 см). Не прорезайте трубку полностью. Слот должен вмещать большое увеличительное стекло.
7. Вырежьте в трубке вторую прорезь на том же расстоянии от первой прорези, которое записал ваш друг. Это то место, куда пойдет второе увеличительное стекло.
8. Поместите две лупы в их прорези (большое спереди, маленькое сзади) и заклейте их клейкой лентой
9. Оставьте около 0,5 — 1 дюйма (1-2 см) трубки позади небольшого увеличительного стекла. и отрежьте оставшуюся лишнюю трубку.
10. Убедитесь, что он работает, посмотрев на распечатанную страницу. Возможно, вам придется немного поиграть, чтобы получить точное расстояние между двумя очками, чтобы изображение было четким.

Вы только что построили простой телескоп-рефрактор! С помощью телескопа вы сможете увидеть Луну и некоторые звездные скопления, а также земные объекты (например, птиц).

Первоначально опубликовано: 8 февраля 2001 г.

Сделайте телескоп

Если вы хотите лучше видеть птиц, верхушки деревьев или даже ночное небо, вы и ваша семья можете построить свой собственный простой телескоп.Используйте это самодельное устройство, чтобы исследовать мир, а затем ознакомьтесь с этими советами, чтобы отслеживать то, что вы видите.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Вам понадобится

• Две пустые трубки для бумажных полотенец
• Ножницы
• Малярная лента
• Краска, маркеры или мелки для украшения телескопа
• 2 выпуклые линзы. Если у ваших родителей есть старые очки для чтения, которые они не используют, попросите их помочь вам снять линзы с оправы.Убедитесь, что это очки для чтения, а не очки, которые помогают видеть объекты вдалеке. Если у вас нет старых очков для чтения, вы можете попросить родителей заказать выпуклые линзы в Интернете.

Шаг 1

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Выберите одну из ваших трубок в качестве внутренней трубки. Обрежьте трубку вдоль (до упора). Слегка оберните один край отрезанной стороны над другим и удерживайте его одной рукой.

Шаг 2

Вставьте отрезанную трубку в другую трубку для бумажных полотенец. Отпустите внутреннюю трубку, чтобы она могла расшириться внутри внешней трубки. Если внутренняя трубка не скользит плавно, снимите ее и слегка заверните край. Затем снова вставьте внутреннюю трубку в другую трубку для бумажных полотенец, пока она не станет правильной.

Шаг 3

Используя малярную ленту, прикрепите одну из линз к внешнему краю внутренней трубки. Изгиб линзы должен быть обращен внутрь трубки.

Шаг 4

Затем прикрепите вторую линзу к внешнему краю второй трубки так, чтобы изгиб линзы был направлен за пределы трубки. Ничего страшного, если ваши линзы больше, чем тубус. Старайтесь обматывать только край линз, чтобы не закрывать слишком много.

Step 5

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Прижмите глаз к линзе внутренней трубки. Направляйте телескоп на далеких животных или высокие верхушки деревьев (но никогда не используйте телескоп, чтобы смотреть на солнце).Сфокусируйтесь, сдвигая внутреннюю трубку внутрь и наружу, пока изображение не станет четким.

ЧТО ПРОИСХОДИТ?

Ваш телескоп является «преломляющим телескопом», потому что в нем используются линзы, которые помогают собирать больше света, чем ваш глаз мог бы сделать сам по себе. В прицеле используются две линзы для отражения света, благодаря чему объект кажется ближе, чем он есть на самом деле. Размер изображения, получаемого телескопом, зависит от кривизны линз. Линзы с разной кривизной изменят увеличение телескопа.

АДАПТИРОВАНО ИЗ ДЕТСКОЙ КНИГИ NAT GEO СДЕЛАЙТЕ ЭТО! ЭЛЛА ШВАРЦ

Создание галилеевского телескопа

Создание галилеевского телескопа Галилей: «В этом вопросе всем, кто желает следует предупредить о наблюдениях. Для сначала необходимо, чтобы они подготовили максимально точный галс который показывает объекты ярко, отчетливо и не покрывается какой-либо темнотой, а во-вторых, умножить их по крайней мере в четыреста раз и показать их в двадцать раз ближе.» Sidereus Nuncius tr. Альберт Ван Helden, p. 38.

---

Что такое галилеев телескоп?

Галилеевский телескоп определяется как имеющий одну выпуклую линзу и одну вогнутую линзу. линза. Вогнутая линза служит окулярной линзой или окуляром, в то время как выпуклая линза служит объективом. Объективы расположены либо на сторона тубуса так, чтобы фокус линзы окуляра был таким же как фокус для линзы объектива.

---

Как работает галилеев телескоп?

Галилеевский телескоп был новаторским в том смысле, что он первым расширил диапазон увеличения новой подзорной трубы превышает 3X, используя его особый набор линз.В Сидереус Нунций , Галилей описал, как эти две линзы служат для увеличения объекта.

«Когда в трубке нет очков, лучи попадают на объект. FG по прямым ECF и EDG, но с надетыми очками двигаться по преломленным линиям ECH и EDI. Они действительно зажаты вместе и где раньше, бесплатно, они направлялись на объект FG, теперь они понимают только часть HI «Galileo, Sidereus Nuncius tr. Albert Ван Хелден, стр.38-39.

На самом деле, Галилей не мог объяснить, как увеличился его телескоп. точно. Он не понимал, как мы теперь знаем, что увеличение его телескопа можно вычислить по F / f (см. верхний рисунок). Увеличение увеличение требует удлинения телескопа. Наш 10-кратный телескоп — это около 4 футов в длину.

От на картинке выше вы можете видеть, что изображение HI будет просматриваться в вертикальном положении, телескоп Галилея, полезный для наземных целей, а также астрономический.Кеплеровские телескопы, напротив, инвертируют изображение.

---

Каковы недостатки галилеевского телескопа?

Самый большой недостаток галилеевского телескопа — его небольшое поле зрения. Галилеевский телескоп обычно имеет поле зрения около 15-18 дуги. минут. Луна имеет диаметр около 30 угловых минут, поэтому галилеевы телескоп показывает только примерно четверть поверхности Луны на один раз. В небе над Хьюстоном типичное поле зрения имеет только одну звезду. или звезд вообще нет.Это очень затрудняет отображение созвездия.

Увеличение увеличения на телескопе Галилея, например все телескопы, уменьшает поле зрения. Возможно, Галилей построил 30X телескоп, но вряд ли он много использовал в своих наблюдениях. В поле зрения должно было быть очень маленьким.

---

Как сделать галилеев телескоп?

Строительство Трубка телескопа: работа прошлогодней группы

Список запчастей (с примерной стоимостью):

• Картонный телескопический почтовый тубус (1), 3 доллара США
  • Диаметр = 50 мм (или 2 дюйма), длина = 1100 мм (или 143 дюйма)
  • Должен состоять из внутренней и внешней трубы с закрытыми концами на внешняя трубка.
• Concave Convex Lens («линза объектива») (1), 16 долларов за это и следующий объектив в паре.
  • Фокусное расстояние = 1350 мм (0,75 диоптрии)
  • Отрежьте по нашей спецификации диаметром 49 мм.
• Plano Concave Lens («окуляр») (1)
  • Фокусное расстояние = -152 мм (-6,6 диоптрий), диаметр = 49 мм
  • Отрежьте по нашей спецификации диаметром 49 мм.

Предлагаемые инструменты:

• Копировальная пила
  • В качестве альтернативы, любой другой инструмент, который сделает относительно чистый разрез. через почтовый тубус.
• Сверло (размеры долот обсуждаются ниже)
• Супер клей
  • Как вариант, любой другой клей, который прочно удерживает внутреннюю поверхность. и внешняя рассылка трубки вместе. Он должен быть тонкой консистенции.
• Пуансон Greenlee (опция)

Инструкции:

Основная идея телескопической трубы — совместить две линзы, подходящее расстояние друг от друга. Для этого телескопа линзы имеют вогнутую форму. выпуклый (с одной стороны изогнутый наружу, а другой изогнутый внутрь) и плоско-вогнутый (одна плоская сторона и одна сторона изогнутый).Плоско вогнутая линза используется в качестве «окуляра» с плосковогнутой линзой. боковая сторона глаз. Вогнутая выпуклость используется в качестве «линзы объектива», т.е. согласовано с окуляр и выпуклой стороной к небу. Обратите внимание, что этот объектив на самом деле отличается от плоской выпуклой линзы, использованной в оригинальном Галилее телескоп, но по-прежнему дает те же результаты.

В следующей конструкции используются части внутренней трубки почтовой трубки для держи линзы на месте внутри внешней трубки.Лучше всего это проиллюстрировано в следующая диаграмма, где показано поперечное сечение трубы телескопа:

Внешняя трубка почтовой трубки должна иметь короткий конец, который снимается, и это можно использовать для разрезания внешней трубы, показанной выше. Этот конец будет использоваться для удержания окуляра. Внутренняя трубка должна состоять из двух частей. (о От 1 до 1,5 дюймов каждый), который будет использоваться в качестве проставок для удержания линза объектива на месте. Сделайте эти режет максимально прямо и чисто, что будет затруднительно, поскольку трубка изготовлен из картона.Для этого хорошо подойдет копировальная пила.

Возьмите короткий кусок внешней трубки и вырежьте или просверлите отверстие (от От 3/16 «до 5/16» должно быть хорошо) прямо в центре металлической заглушки на конце. Это будет глазок. Это важно что эта дыра быть как можно более чистым (без металлических выступов), чтобы плоская сторона окуляра плотно прилегает к металлической крышке. Дырокол электрика или Greenlee Punch работает хорошо для этой задачи. Если используется дрель, сверлите с легким давлением, затем сгладить как можно больше внутренней поверхности.

Приложите окуляр заподлицо (плоской стороной) к внутренней части этого глазка. Большой оставшаяся часть внутренней почтовой трубки будет использоваться, чтобы удерживать ее на месте. Для этого просверлите небольшие отверстия с внешней стороны тубуса окуляра. Затем с окуляр правильно на месте, сдвиньте внутреннюю трубку в нее, нанесите клей в отверстия и поверните трубку на немного к Намажьте клей внутрь. Плотно прижмите трубку к линзе внутри крышки. пока клей не высохнет.

Теперь отложите это в сторону, возьмите большую внешнюю трубу и вырежьте две проставки. из внутренней трубки.Отрежьте закрытый конец внешней трубки, затем используйте другой конец для установки линзы объектива (так как этот конец уже имеет чистый срез). Опять же, «дрель отверстия — наклеить клей »будет использоваться для удержания распорок в место. Сначала проверьте как далеко нужно разместить внутреннюю прокладку внутри трубы, чтобы объектив и другая распорка сможет удобно разместиться внутри трубки. Затем просверлите дыры в внешнюю трубку вокруг этой области и приклейте прокладку, как раньше.

После того, как первая распорка будет на месте и высохнет, поместите вогнутую сторону объектив противостоять этому, и плотно приставьте вторую прокладку к линзе, чтобы удерживать ее на месте (снова используя дрель — клеевой метод).

Теперь есть две части, каждая из которых содержит одну из линз. Сдвиньте почтовые тубы вместе, как показано на рисунке выше, и телескоп готов. К оставив эти две части отклеены, телескоп можно сфокусировать, просто сдвинув часть окуляра внутрь объективная часть. После желаемого увеличения / фокусировки найден, две части могут быть постоянно прикреплены (или какая-то лента даст полупостоянная насадка).

Ниже показаны два изображения готовой трубки.Первая картинка показывает трубу телескопа со стороны объектива, а на втором изображении окулярный конец трубки:

---

Монтаж: работа в этом году

В первой половине семестра мы использовали крепления, построенные последними годовая группа. Выглядело это так:

Это изображение было создано прыгающей звездой в поле зрения. Мы пытался заставить одного человека устойчиво держать трубу телескопа, но это требует очень небольшое движение, чтобы звезда двигалась в поле зрения когда поле зрения составляет всего около 15 угловых минут.Более того, наш телескоп часто сносило и требовало, чтобы один человек держите его как можно тише, но это никогда не помогало.

Итак, мы построили новую опору, и звезды выглядели вот так, с очень небольшими затратами. искажение.

Новое сооружение было построено в субботу утром и днем, на основе планов Тома Вильямса. Выглядит это так:

Это крепление телескопа состоит из

• базовый
• Опорная коробка для телескопической трубки и ее кронштейна в сборе
• кронштейн в сборе, охватывающий трубку телескопа с цапфой подшипники, которые входят в
• пластины с пазами цапфы, прикрепленные к внутренней части опорной коробки

Список деталей:

• Полибутиленовая труба
  • Диаметр = 4 дюйма, длина = приблизительно 5 футов
  • Они могут отличаться.Длина примерно равна высоте, которая ты желаешь.
• Труба полибутиленовая для цапфы (вертлюга) телескопической трубки
  • Диаметр = 2 дюйма, длина = приблизительно 2 штуки длиной около 1 дюйма
  • Приклеивается к узлу кронштейна трубки с помощью клея для дерева
• Прихватки мебельные пластиковые
  • Они используются для вставки в ножки стульев, чтобы защитить пол.
  • Они служат основанием для поворота цапф.
• Крыльчатые винты
  • Они используются для концевых пластин узла кронштейна трубки.
  • Они позволяют использовать различные телескопы, просто откручивая их и вставляя другой телескоп.
• Пластиковые напольные фланцы, которые могут удерживать большие трубы и прибитый к дереву
• Гвозди, болты, шурупы
• Очень много фанеры!

Предлагаемые инструменты:

• Электропила
• циркулярная пила
• Электродрель
• клей
• верстак для вырезания из дерева различных форм

Инструкции:

База построена прикрепить пластиковый держатель к квадратному куску фанеры, а затем добавление четырех ножек, которые выходят наружу.Большая пластиковая трубка может быть вклеен в держатель. Вверху трубки еще один пластиковый держатель. надевается, но не приклеивается, так что вся верхняя часть крепления может быть удален для корректировок и поездок. Верхний пластиковый держатель прикреплен к круглому куску фанеры, имеющему целый вырез средний и вставленный туда винт. Коробка поддержки будет прикреплена сюда и может поворачиваться на 360 градусов.

Опорный ящик сконструирован так же, как коробка для обуви, за исключением того, что одна сторона отсутствует.Внизу вырезан прямоугольник (см. Где Рука Трэвиса). Это позволяет узлу кронштейна вращаться до упора. в положение, перпендикулярное земле. Также на конце коробки напротив Трэвиса, вырежьте полукруг, чтобы телескоп мог вращаться полностью в положение, параллельное земле.

Узел кронштейна закрывает телескоп. Выглядит это так:

Он представляет собой прямоугольную трехстороннюю коробку с торцевыми пластинами по обеим сторонам. конец (внизу).Торцевые пластины (вверху) имеют барашковые винты, которые позволяют верхняя половина концевой пластины снимается с кронштейна трубки сборка, выпуская телескоп. Это полезно для внесения корректировок к самому телескопу или для использования телескопа с другим приводом в такой же монтаж. Обратите внимание также на круглые деревянные детали, прикрепленные к сторона опорной коробки на изображении выше. Клей для дерева применяется по окружности круга и меньшего На них давят пластиковые трубки длиной всего около дюйма.Это цапфы.

Уникальная деталь крепления — цапфа. Пластины с пазами на цапфах прикреплены к внутренней стороне левой и правой стенок (при осмотре через телескоп) опорной коробки. Пластиковые мебельные прихватки вставлены внутрь треугольного выреза и поддерживают цапфы. Эти кнопки можно перемещать в любое время для увеличения или уменьшения трение, чтобы цапфы двигались плавно, но также не позволяли узел кронштейна трубки (и, следовательно, телескоп), чтобы скользить.

Узел кронштейна трубки, телескоп и опорная коробка вместе могут быть сняты с основания.

В результате наш телескоп свободно перемещается по всей полушарие, дающее нам возможность смотреть на что угодно в небе. Это было с этим креплением, что мы наконец смогли воссоздать некоторые из Наблюдения Галилея.

Если вам нужна дополнительная информация о том, как построить относительно дешевый для установки вашего галилеевского телескопа, просто напишите по электронной почте Тому Уильямсу или Джессике Уильямс.

Вернуться на домашнюю страницу астрономической группы.

Как построить телескоп | Проекты Science Fair

Примечание редактора: автор проекта Нола Тейлор Редд привлекла к этому проекту своих детей — Доун (12), Майкла (10), Джимми (8) и Кэнди (6). Вот ее рассказ о процессе от первого лица. На выполнение проекта у них ушло около часа.

Наши создатели телескопов и их завершенный проект. (Изображение предоставлено Д. Редд, М. Редд)

Когда итальянский астроном Галилео Галилей услышал слухи о первом практическом телескопе в начале 17-го века, он быстро создал свою собственную версию и повернул ее к небу.Следуя его образцу, вы можете сделать дома свой собственный галилеев телескоп и использовать его для изучения звезд, как когда-то это делал известный астроном.

Самодельный галилеев телескоп — отличный и недорогой стартовый телескоп — или проект для научной выставки. Он ограничен своим маленьким полем зрения, но может вдохновить на еще более глубокое изучение звезд. [Связано: Лучшие телескопы для начинающих]

Схема работы галилеевского телескопа. (Изображение предоставлено: Проект Галилео, Университет Райса)

Галилеевский телескоп — это, по сути, трубка с двумя линзами, расположенными на обоих концах.Окуляр представляет собой плоско-вогнутую линзу, плоскую с одной стороны и загнутую внутрь с другой. Прямая сторона обращена наружу. На другом конце находится линза объектива, вогнуто-выпуклая линза, которая с одной стороны изгибается внутрь, а с другой — наружу. Выпуклая сторона обращена наружу.

Большинство необходимых материалов можно найти в магазинах канцелярских товаров или хозяйственных товаров. Однако линзы, вероятно, будут вашим самым сложным предметом для покупки. Их можно купить в самых разных источниках.Edmund Optics предлагает широкий выбор высококачественных размеров и фокусных расстояний, которые можно подобрать для достижения вашей цели увеличения. Однако мы выбрали меньшую излишков компании, которая занимается отгрузкой, отчасти потому, что они относительно близки к нам (мы потратили время, чтобы получить отзыв от владельца о наших решениях о покупке). Их запас менее дорогой, но также несколько практичный.

Увеличение и фокусное расстояние

Мощность или увеличение телескопа зависит от его линз. Увеличение определяется фокусным расстоянием телескопа, деленным на фокусное расстояние окуляра.Фокусное расстояние — это расстояние от объектива до точки, в которой телескоп находится в фокусе, и измеряется в миллиметрах.

Например, использование 50-миллиметрового объектива на телескопе с фокусным расстоянием 450 мм даст вам увеличение в 9 раз. Как правило, чем больше фокусное расстояние телескопа, тем больше у него мощность, тем больше изображение и меньше поле зрения. Меняя линзы, вы можете изменить мощность телескопа.

Выберите прицел

В этой статье представлены два метода создания телескопа Галилея — картонная труба, созданная в рамках проекта «Галилео», которая вдохновила нас на создание, и телескоп с трубой из ПВХ, который мы использовали в нашем последнем проекте.Картон кажется намного проще из двух. Однако в результате получается телескоп с 9-кратным увеличением, в то время как наш последний телескоп из ПВХ имеет 20-кратное увеличение, во многом схожее с телескопом Галилео, который использовал для обнаружения четырех доминирующих спутников Юпитера.

Природа галилеевского телескопа означает, что большее увеличение требует большей длины, что приводит к более громоздкому телескопу. Вы также должны иметь в виду, что у галилеевского телескопа небольшое поле зрения, что означает, например, что вы не сможете изучить всю поверхность Луны сразу.

Хотя он не сможет различить галилеевы луны, телескоп с фокусным расстоянием 9x должен иметь возможность видеть детали на Луне Земли, в том числе отмели с равнин, долин и гор. Детали Юпитера, такие как его знаменитое Большое красное пятно, не будут видны при 9-кратном увеличении, а кольца Сатурна должны быть видны как диск, но не с большой детализацией. Однако для студентов, которые еще не наблюдали за небом, 9-кратный галилеев телескоп должен стать отличным стартовым прицелом.

Создание простого галилеевского телескопа (увеличение около 9x):

Чтобы построить простой телескоп Галилея из картона с увеличением примерно 9x, ваши материалы должны иметь следующие характеристики:

Телескопическая почтовая труба (Изображение предоставлено: Papermart.com)

Картонная телескопическая почтовая трубка с внутренней и внешней телескопической трубкой. Их можно найти в большинстве магазинов канцелярских товаров:

• Диаметр 50 мм (около 2 дюймов)
• Длина 1100 мм (43,3 дюйма)

Линзы , которые можно приобрести

• Вогнуто-выпуклые линзы : Диаметр 49 мм, фокусное расстояние 1350 мм
• Плоско-вогнутая линза: Диаметр 49 мм, фокусное расстояние 152 мм

Обратите внимание, что фокусное расстояние линз составляет 1350/152 = 8.88.

Инструменты

• Копировальная пила
• Резак для коробок
• Дрель или пробойник электрика

Телескопическая почтовая трубка будет иметь внутреннюю трубку, которая свободно скользит во внешнюю трубку. Отрежьте от внутренней трубки два куска, примерно от 1 до 1,5 дюймов (от 2,5 до 4 сантиметров), чтобы создать распорки для удержания линзы объектива. Копировальная пила разрежет картон чисто и ровно, что немаловажно.

Съемный колпачок на конце внешней трубки превратится в глазок.С помощью сверла сделайте отверстие для глазка в центре колпачка, слегка надавив на него. Важно, чтобы срез был как можно более гладким. Подойдет и перфоратор электрика.

Просверлите небольшие отверстия с внешней стороны внутренней трубки, где будет располагаться линза. Приложите плоский конец линзы окуляра к съемной крышке. Вставьте линзу и крышку во внешнюю трубку. Добавьте клей в отверстия и поверните линзу, чтобы распределить его. Плотно прижмите тубу к линзе, пока клей не высохнет.Отложите в сторону.

Обрежьте закрытый конец внешней трубки. Определите, насколько глубоко в трубке должны располагаться линзы и прокладки, затем просверлите небольшие отверстия по бокам этой области. Вставьте первую прокладку; вставьте клей в соответствующее отверстие, слегка перемещая его, чтобы распределить его по всему периметру. Давите на область, пока клей не высохнет.

Когда первая прокладка высохнет, вставьте линзу объектива, прижав к ней вторую прокладку. Вставьте клей в отверстие, распределите его и прижмите, пока он не высохнет.

Вставьте внутреннюю трубку во внешнюю. Телескоп можно сфокусировать, сдвигая картонную трубку по мере необходимости. Как только будет найдено правильное расстояние фокусировки, два конца можно навсегда прикрепить с помощью клея или ленты.

Создание специального галилеевского телескопа (увеличение около 20x)

Самое важное определение, которое вы захотите сделать, — это то, насколько велико ваше увеличение. Мы выбрали 20-кратное увеличение, в результате чего телескоп оказался длиннее, чем можно было найти в магазине канцелярских товаров.В связи с этим мы решили переложить основную часть корпуса на трубу из ПВХ. Материалы и инструменты для этого проекта:

Материалы для телескопа с трубкой из ПВХ. (Изображение предоставлено Д. Редд, М. Редд)

Труба из ПВХ:

• Наружная трубка (диаметр: 5 см или 2 дюйма; длина: 2 метра или 7 футов)
• Внутренняя трубка (диаметр 4 см или 1,5 дюймов; длина: 15,25 см или 6 дюймов)

Примечание: на наших фотографиях показан гибкий трубопровод, с которого мы начали, но после завершения мы предпочли прямую трубку

Бумажное полотенце или трубка от туалетной бумаги

Дополнительный картон

Клей

Линзы:

• Вогнуто-выпуклая линза: диаметр 49 мм, фокусное расстояние 100 мм
• Плоско-вогнутая линза: диаметр 47 мм, фокусное расстояние 2000 мм

Обратите внимание, что фокусное расстояние нашего объектива 2000/100 = 20, что дает 20-кратное увеличение.

Наши линзы были 47 и 49 мм, или 1,8 и 1,9 дюйма, в то время как единственная труба из ПВХ, которую мы смогли найти, имела внутренний диаметр 1,5 или 2 дюйма. Мы приобрели гибкую трубу из ПВХ с внутренним диаметром 1,5 дюйма, которая была достаточно маленькой, чтобы ее можно было вставить в большую трубу.

Примечание. Мы решили отказаться от стандартной трубы из ПВХ толщиной 1,5 дюйма просто потому, что она была длиной всего 10 футов, а гибкая труба — нет. Однако гибкая труба оказалась слегка изогнутой, и мы думали, что проблема изменится при достаточном внешнем давлении и / или достаточном времени внутри прямой трубы.Оглядываясь назад, можно сказать, что нам, вероятно, следовало отказаться от стандартной трубы и оставить излишки для будущих проектов.

Мы попробовали несколько различных методов крепления линзы и трубы. Мы добились успеха с трубкой от туалетной бумаги, хотя трубка из бумажного полотенца также должна быть эффективной. Мы вставили линзу окуляра в тубус, внимательно следя за тем, чтобы она была прямой.

Картонная трубка все еще не соответствовала диаметру ПВХ, поэтому мы добавили картонные прокладки по бокам.Приклеивание прокладок на место позволяет отрегулировать окуляр по мере необходимости.

Слева: установка линзы объектива в гибкую трубку из ПВХ. Справа: картонная трубка, которую мы использовали для одной из линз, была слишком маленькой, поэтому мы добавили кусок картона в форме часов без циферблата, что отлично сработало. (Изображение предоставлено Д. Редд, М. Редд)

Гибкая труба из ПВХ оказалась сложнее, и проблема не будет решена, если вы будете использовать прямую трубу. Мы использовали нож для резки бумаги, чтобы соскрести внутреннюю часть входа в трубу, чтобы создать гладкую поверхность, достаточно большую, чтобы просто вставить линзу объектива.

Когда у вас есть два полных сегмента, самое время соединить их. Вставьте меньшую трубку в трубку большего диаметра.

Слева: используйте нож для резки коробок, чтобы очистить внутреннюю часть трубы и увеличить ее внутренний диаметр. Справа: вставьте картонный окуляр в трубу. (Изображение предоставлено Д. Редд, М. Редд)

Телескоп можно сфокусировать, сдвинув картонную трубку по мере необходимости. Как только будет найдено правильное расстояние фокусировки, два конца можно навсегда склеить с помощью клея.Соединители из ПВХ, которые также можно купить в строительном магазине, могут служить для их соединения.

Наблюдение за небом

Даже четырехфутовый телескоп может оказаться трудным для изучения звезд; 7-футовый прицел определенно требует помощи. На веб-сайте проекта Galileo, который вдохновил на создание нашего большого телескопа, перечислены планы по созданию достаточной базы.

Этот проект был вдохновлен проектом Galileo, организованным Университетом Райса в Техасе. Для получения дополнительной информации посетите их главную страницу или страницу, посвященную сборке телескопов.

Кто изобрел телескоп? | Космос

Телескоп — одно из важнейших изобретений человечества. Простое устройство, которое заставляло далекие объекты выглядеть близко, открыло для наблюдателей новую перспективу. Когда любопытные люди направили подзорную трубу в небо, наш взгляд на Землю и наше место во Вселенной навсегда изменился.

Но личность изобретателя телескопа остается загадкой. Хотя изобретение навсегда изменило взгляд человечества на Вселенную, вероятно, было неизбежно, что по мере совершенствования технологий производства стекла и шлифовки линз в конце 1500-х годов кто-то поднимет две линзы и обнаружит, на что они способны.

Ганс Липперши, которому приписывают изобретение телескопа. (Изображение предоставлено: общественное достояние)

Первым, кто подал заявку на патент на телескоп, был голландский производитель очков Ханс Липперши (или Lipperhey). В 1608 году Липперши заявил об устройстве, которое могло увеличивать объекты в три раза. Его телескоп имел вогнутый окуляр, совмещенный с выпуклой линзой объектива. Одна история гласит, что он получил идею своего дизайна после того, как наблюдал, как двое детей в его магазине держали две линзы, из-за которых далекий флюгер казался близко.Другие утверждали в то время, что он украл дизайн у другого производителя очков, Захариаса Янсена.

Янсен и Липперши жили в одном городе и оба работали над созданием оптических инструментов. Однако ученые обычно утверждают, что нет никаких реальных доказательств того, что Липперши не разработал свой телескоп независимо. Таким образом, Липперши получил признание за телескоп из-за заявки на патент, а Янсену приписывают изобретение составного микроскопа. Оба, похоже, внесли свой вклад в развитие обоих инструментов.

Добавляя путаницу, еще один голландец, Якоб Метиус, подал заявку на патент на телескоп через несколько недель после Липперши. Правительство Нидерландов отклонило обе заявки из-за встречных требований. Кроме того, официальные лица заявили, что устройство легко воспроизвести, что затрудняет патентование. В конце концов, Метиус получил небольшое вознаграждение, но правительство заплатило Липперши солидный гонорар за изготовление копий его телескопа.

На картине Х.Дж. Детуша 1754 года изображен Галилео Галилей, показывающий свой телескоп Леонардо Донато и Сенату Венеции.(Изображение предоставлено: общественное достояние)

Enter Galileo

В 1609 году Галилео Галилей услышал о «голландских перспективных очках» и в течение нескольких дней сконструировал свои собственные — так никогда и не увидел. Он внес некоторые улучшения — он мог увеличивать предметы в 20 раз — и представил свое устройство венецианскому сенату. Сенат, в свою очередь, назначил его пожизненно лектором в Падуанском университете и удвоил его зарплату, согласно Стиллману Дрейку в его книге «Галилей за работой: его научная биография» (Courier Dover Publications, 2003).

Изображение Луны, выполненное Галилеем тушью: первые телескопические наблюдения за небесным объектом. (Изображение предоставлено НАСА)

Галилей первым направил телескоп в небо. Он смог различить горы и кратеры на Луне, а также ленту рассеянного света, пересекающую небо — Млечный Путь. Он также обнаружил кольца Сатурна, солнечные пятна и четыре луны Юпитера.

Томас Харриот, британский этнограф и математик, также использовал подзорную трубу, чтобы наблюдать за Луной.Харриот прославился своими путешествиями по ранним поселениям в Вирджинии, чтобы детализировать там ресурсы. Его рисунки Луны в августе 1609 года предшествовали рисунку Галилея, но так и не были опубликованы.

Чем больше смотрел Галилей, тем больше он был убежден в том, что модель планет Коперника центрирована на Солнце. Галилей написал книгу «Диалог о двух главных мировых системах, Птолемее и Копернике» и посвятил ее Папе Урбану VIII. Но его идеи были сочтены еретическими, и Галилей был призван явиться перед инквизицией в Риме в 1633 году.Он заключил сделку о признании вины и был приговорен к домашнему аресту, где продолжал работать и писать до своей смерти в 1642 году.

В другом месте в Европе ученые начали улучшать телескоп. Иоганн Кеплер изучил оптику и сконструировал телескоп с двумя выпуклыми линзами, благодаря которым изображения выглядели перевернутыми. Основываясь на трудах Кеплера, Исаак Ньютон решил, что лучше сделать телескоп из зеркал, а не линз, и построил в 1668 году телескоп-отражатель. Спустя столетия телескоп-отражатель будет доминировать в астрономии.

Изучение космоса

Самый большой рефракторный телескоп (тот, который использует линзы для сбора и фокусировки света) открылся в обсерватории Йеркса в Уильямс-Бей, штат Висконсин, в 1897 году. Но 40-дюймовая (1-метровая) стеклянная линза в Йерксе вскоре появилась. устаревшие из-за больших зеркал. 100-дюймовый (2,5 м) телескоп-отражатель Хукера был открыт в 1917 году в обсерватории Маунт-Вильсон в Пасадене, штат Калифорния. Именно там астроном Эдвин Хаббл определил, что туманность Андромеды действительно (как утверждали некоторые астрономы) далекая-далекая галактика. прочь (2.5 миллионов световых лет) от Млечного Пути.

С развитием радио ученые смогли начать изучать не только свет, но и другие электромагнитные излучения в космосе. Американский инженер Карл Янски первым обнаружил радиоизлучение из космоса в 1931 году. Он обнаружил источник радиопомех в центре Млечного Пути. С тех пор радиотелескопы картировали форму галактик и наличие фонового микроволнового излучения, что подтвердило предсказание теории Большого взрыва.

Известные телескопы

Вот некоторые из наиболее известных телескопов:

Космический телескоп Хаббла

Этот телескоп запущен в 1990 году. Некоторые из основных вкладов Хаббла включают определение возраста Вселенной с большей точностью и обнаружение большего количества близких спутников. Плутон, наблюдение галактик в молодой Вселенной, мониторинг космической погоды на внешних планетах и ​​даже наблюдение экзопланет — ситуация, которую телескоп не ожидал, поскольку первые крупные открытия экзопланет произошли только в середине 1990-х годов.

Недостаток в его зеркале был исправлен с помощью модернизации экипажа космического челнока в 1993 году. Хаббл прошел пять миссий по обслуживанию шаттлов, последняя из которых состоялась в 2009 году. Он остается в хорошем состоянии и по сей день, и ожидается, что он будет повторяться. некоторые наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (Хаббл является частью набора из четырех «великих обсерваторий», запущенных НАСА в 1990-х и 2000-х годах. Среди других участников были космический телескоп Спитцера, обсерватория гамма-излучения Комптона и рентгеновский аппарат Chandra Обсерватория, сделавшая множество собственных открытий.)

Космический телескоп Джеймса Уэбба

Это преемник телескопа Хаббла, и дата его запуска откладывалась несколько раз на протяжении многих лет, с последней оценкой на 2020 год. В отличие от Хаббла, этот телескоп будет припаркован далеко от Земли. и вне досягаемости ремонтных бригад. Его наука будет рассматривать четыре основных темы: первый свет Вселенной, как образовались первые галактики, как образовались звезды и изучение происхождения жизни (включая экзопланеты).

Телескоп Кеплера

Эта машина для поиска планет с момента первого запуска в 2009 году обнаружила более 4000 потенциальных планет.Первоначально он был сфокусирован на части созвездия Лебедя, но в 2013 году проблемы с наведением привели к появлению новой миссии, в которой Кеплер перемещается между разными регионами неба. Один из главных вкладов Кеплера — открытие большего количества суперземель и каменистых планет, которые труднее обнаружить рядом с яркими звездами.

Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA)

Этот телескоп в Чили имеет 66 приемников и специализируется на изучении пыли в молодых планетных системах (или через пыльные звезды и галактики), чтобы увидеть, как образуются космические объекты.Он был полностью готов к эксплуатации в 2013 году. ALMA уникален по своей чувствительности, потому что у него очень много доступных приемников. Некоторые из его результатов включают в себя самое четкое изображение звезды Бетельгейзе и точные измерения масс черных дыр.

Обсерватория Аресибо

Эта обсерватория работает с 1963 года и известна многими радиоастрономическими исследованиями. Пуэрто-риканский телескоп также известен сообщением под названием «Послание Аресибо», которое было направлено в шаровое скопление M13 в 1974 году.Обсерватория была повреждена во время урагана 2017 года, опустошившего Пуэрто-Рико. В популярной культуре Аресибо также был местом кульминации фильма о Джеймсе Бонде 1995 года «Золотой глаз», и он появился в фильме 1997 года «Контакт».

Очень большая матрица Карла Г. Янски

Это набор из 27 телескопов, расположенных в пустыне Нью-Мексико. Строительство VLA началось в 1973 году. Некоторые из основных открытий VLA включают обнаружение льда на Меркурии, вглядывание в пыльный центр Млечного Пути и изучение образования черных дыр.Массив телескопов также был широко показан в фильме 1997 года «Контакт» как место, куда прибыл предполагаемый внеземной сигнал.

W.M. Обсерватория Кека

Двойные телескопы в обсерватории W.M. Обсерватория Кека на Гавайях — это самые большие из доступных оптических и инфракрасных телескопов. Телескопы начали свою работу в 1993 и 1996 годах. Некоторые из их основных открытий включают обнаружение первой экзопланеты, «проходящей» через свою родительскую звезду, и изучение звездных движений в соседней галактике Андромеды.

Паломарская обсерватория

Паломарская обсерватория, расположенная в округе Сан-Диего, Калифорния, начала свою работу в 1949 году. Телескоп наиболее известен тем, что обнаружил небольшие миры Квавар, Седну и Эрис в поясе Койпера, но и его работа также включает обнаружение сверхновых (взрывы звезд), отслеживание астероидов и наблюдение за гамма-всплесками.

Дополнительная информация от Элизабет Хауэлл, участника Space.com

Дополнительные ресурсы:

Рефракционные телескопы | Обсерватория Лас-Кумбрес

Как работает рефракция

Свет проходит через вакуум со своей максимальной скоростью около 3.8 м / с, и по прямой. Свет распространяется с меньшей скоростью через различные материалы, такие как стекло или воздух. При перемещении из одной среды в другую часть света будет отражаться от поверхности новой среды. Свет, проходящий через новую среду, будет либо ускоряться, либо замедляться в зависимости от того, как быстро он может проходить через каждую среду. Например, по воздуху свет распространяется быстрее, чем по воде. Показатель преломления среды — это отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде.Чем выше показатель преломления, тем больше свет замедляется веществом.

Показатель преломления некоторых распространенных веществ

Вещество	Показатель преломления
Вакуум	1
Воздух	1.0003
Воды	1.3
Этиловый спирт	1.4
Лед	1.3
Стакан	1.5
Алмаз	2,4

Если свет входит в новую среду под прямым углом к ​​поверхности, он изменяет скорость, но не направление.Если он входит под углом, его скорость и направление изменятся. Направление света зависит от того, движется он быстрее или медленнее в новой среде. Представьте себе, что вы едете на машине с гладкого асфальта на песчаный пляж. Если подъехать к пляжу прямо, машина замедлит скорость, но не изменит направление движения. Если вы приближаетесь к пляжу под углом, одна из шин будет тормозить из-за песка раньше, чем другая, и машина повернется в направлении шины, которая первой коснулась песка.

Свет следует тому же принципу и отклоняется в сторону нормали при перемещении в среду с более высоким показателем преломления и отклоняется от нормы при перемещении в среду, где он может двигаться быстрее. На приведенной ниже диаграмме свет выходит из воздуха и входит в стекло, поэтому он отклоняется в направлении нормали на входе и выходе из стекла.

Линзы

Линзы формируют изображение за счет преломления и обычно изготавливаются из стекла или пластика.Они отшлифованы так, что их поверхности представляют собой либо сегменты сфер, либо плоскости. Если линза выпуклая или сходящаяся, она принимает параллельные световые лучи от удаленного объекта и изгибает их так, чтобы они сходились в одной точке, называемой фокусной точкой. Расстояние от линзы до фокальной точки называется фокусным расстоянием линзы.

Если линза вогнутая или расходящаяся, она принимает параллельные лучи и изгибает их так, чтобы они распространились. Тогда будет казаться, что лучи исходят из точки перед линзой.Эта точка также называется точкой фокусировки, и расстояние до нее измеряется в отрицательных единицах.

Телескопы с рефрактором

В самых первых телескопах, как и во многих современных любительских телескопах, использовались линзы, которые собирали больше света, чем человеческий глаз мог бы уловить самостоятельно. Они фокусируют свет и заставляют удаленные объекты казаться ярче, четче и увеличенными. Этот тип телескопа называется телескопом-рефрактором.

В большинстве преломляющих телескопов используются две основные линзы.Самая большая линза называется линзой объектива, а меньшая линза, используемая для просмотра, называется линзой окуляра.

Увеличение

Размер изображения, создаваемого объективом, пропорционален фокусному расстоянию объектива. Чем больше фокусное расстояние, тем больше изображение. Яркость изображения с телескопа частично зависит от того, сколько света собирает телескоп. Светосила телескопа прямо пропорциональна площади линзы объектива.Чем больше линза, тем больше света может собрать телескоп. Увеличение диаметра линзы вдвое увеличивает светосилу в 4 раза. Яркость изображения также зависит от того, насколько велика площадь, на которую распространяется свет изображения. Чем меньше площадь, тем ярче изображение.

Увеличивающая сила телескопа — это отношение углового диаметра объекта к его диаметру невооруженным глазом. Это зависит от фокусного расстояния обоих объективов.

Увеличение = фокусное расстояние линзы объектива / фокусное расстояние линзы окуляра

Увеличение может показаться наиболее важным аспектом телескопа, но существуют ограничения на то, насколько резкое изображение может создать телескоп из-за размывающих эффектов Земли. Атмосфера.Увеличение размытого изображения делает его больше, но не четче, поэтому при создании телескопов приоритетом является максимально возможная светосила. Чем больше света, тем ярче изображения, а на более ярких изображениях легче различать слабые детали.

Галилею приписывают то, что он первым использовал телескоп для наблюдений за ночным небом. Узнав об изобретении телескопа в 1608 году, он построил свой собственный, названный Галлилеевым телескопом, в 1609 году, используя выпуклую линзу объектива и вогнутую линзу окуляра.Его телескоп мог увеличивать объекты в 3 раза. Позднее в телескопы он увеличивал объекты до 30 раз.

Ограничения преломляющих телескопов

Линзы создают искажение изображения, известное как хроматическая аберрация. Это происходит потому, что когда свет проходит через линзу, разные цвета изгибаются под разными углами (как в призме) и фокусируются в разных точках. Из-за этого звезды, просматриваемые через простой объектив, окружены ореолом цвета радуги. Это можно исправить, добавив за линзой объектива тонкую линзу из другого стекла.

У линз есть и другие оптические проблемы, в том числе то, насколько сложно и дорого полностью избавить большие линзы от дефектов. Стекло также поглощает большую часть ультрафиолетового света, а видимый свет существенно тускнеет, проходя через линзу. Кроме того, линзы в телескопах могут поддерживаться только снаружи, поэтому большие линзы могут провисать и деформироваться под собственным весом. Все эти проблемы влияют на качество и четкость изображения.

Пример для опробования

Маленький рефракторный телескоп имеет объектив с фокусным расстоянием 100 см.Если окуляр имеет фокусное расстояние 4,0 см, какое увеличение у телескопа?

Ответ:

Увеличение = 100 / 4,0 = 25 (обычно записывается как 25 ×)

Сделайте телескоп-рефрактор | Деятельность

Что такое свет?

Свет — это особый тип энергии, которая распространяется по прямым линиям и состоит из электромагнитного излучения . В отличие от большинства других форм энергии, свет может быть обнаружен человеческим глазом.Свет может двигаться очень быстро, со скоростью около 300 000 километров в секунду. Быстрее всего во Вселенной. На Земле основным источником света является Солнце. Но свет также исходит из других источников, таких как огонь и лампочки. Независимо от источника, свет всегда движется по прямым линиям и всегда с одинаковой скоростью на открытых пространствах.

Электромагнитный спектр

Видимый свет — это всего лишь один из видов электромагнитного излучения. Существуют различные типы, некоторые из которых имеют более длинные волны, чем видимый свет, а некоторые — более короткие.

Электромагнитная энергия	Использует
Гамма-лучи	Радиотерапия, негерметичность трубы
Рентгеновские снимки	Медицинское сканирование (например, сломанных костей)
Ультрафиолет (УФ)	Защитная маркировка
Видимый свет	Связь
Инфракрасный (ИК)	ТВ пульты
Микроволны	Приготовление пищи, спутниковая связь
Радиоволны	Связь

Цвета

Хотя естественный свет кажется белым по цвету, на самом деле существует несколько разных цветов, которые составляют белый свет.Основные цвета света — красный, зеленый и синий, и каждый цвет состоит из волны разной длины. Смешивание основных цветов разными способами создает все остальные цвета. Когда все цвета сочетаются, получается белый свет. Из основных цветов красный имеет самую длинную длину волны, а синий — самую короткую. Хотя самая короткая длина волны из всех цветов — фиолетовый. Но большинство объектов не излучают свой собственный свет, цвет, который мы видим для большинства объектов в нашей Вселенной, на самом деле состоит из цветов света, который отражает объект.Например, объект, который кажется синим, отражает синий свет и поглощает все остальные цвета. Точно так же объект, который кажется красным человеческому глазу, например яблоко, отражает красный свет и поглощает все остальные цвета.

Отражение и преломление

Отражение происходит, когда световые волны входят в контакт с объектом, имеющим гладкую блестящую поверхность, и отражаются от объекта. Например, свет отражается от зеркала. Преломление , с другой стороны, возникает, когда свет проходит через одно прозрачное вещество в другое и изгибается. Примером преломления является искривление света, возникающее при его переходе из воздуха в воду.

Солнечный свет часто проходит через капли воды в атмосфере. Когда это происходит, свет может преломляться в воде, отражаться от внутренней поверхности капли воды, а затем преломляться, возвращаясь в воздух. Когда происходит первое преломление, свет разделяется на составляющие его цвета.Во время второго преломления отрыв усиливается. Когда эта серия событий завершается, в результате появляется радуга.

Преломление и линзы

Телескопы уносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам на ночном небе, микроскопы позволяют нам заглянуть в крошечный мир, который невозможно увидеть одними глазами, кинопроекторы превращают маленькие изображения в огромные изображения на экранах, а маяки излучают успокаивающие лучи света далеко за океаном. Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все это возможным! Но как они работают?

Линза — это прозрачный кусок стекла или пластика, по крайней мере, с одной изогнутой поверхностью.Линза работает за счет преломления: она искривляет световые лучи, когда они проходят через нее, так что они меняют направление. Это означает, что кажется, что лучи исходят из точки, которая находится ближе или дальше от того места, где они на самом деле возникают — и именно поэтому объекты, видимые через линзу, кажутся больше или меньше, чем они есть на самом деле.

Существует два основных типа линз, известных как выпуклые и вогнутые .

• Выпуклые линзы используются в телескопах и биноклях для фокусировки дальних световых лучей в ваших глазах.В выпуклой линзе стеклянные (или пластиковые) поверхности выпирают наружу в центре, что заставляет параллельные световые лучи, проходящие через них, изгибаться внутрь и встречаться (сходиться) в точке сразу за линзой, известной как фокус.
• Вогнутые линзы используются в телевизионных проекторах, которые рассеивают световые лучи. Они работают противоположно выпуклой линзе, при этом внешние поверхности загибаются внутрь, поэтому параллельные световые лучи изгибаются наружу или расходятся.

Телескопы

Телескопы были впервые созданы голландцами, нацией моряков и мореплавателей.Они использовали его в море, чтобы проверять флаги приближающихся лодок, чтобы определить, друзья они или враги. Великий итальянский ученый Галилео Галилей был первым, кто использовал телескоп для наблюдения за небом, и он быстро начал делать много важных открытий.

Есть два типа телескопов: рефракторы и рефлекторы . Телескоп-рефрактор представляет собой трубку, содержащую две линзы: одну на переднем конце с небольшим увеличением, называемую «линзой объектива», и другую на нижнем конце, ближайшем к глазу пользователя, называемую «окуляр».

Телескопы рефракторные

Объектив большего размера собирает много света от удаленного объекта, а затем преломляет или «изгибает» этот свет, направляя его в точку около нижнего конца телескопа.