ОПТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП

ОПТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП

- применяетсядля получения изображений и спектров космич. объектов в оптич. диапазоне. <Излучение объектов регистрируется при помощи фотогр. или телевиз. камер, электронно-оптическихпреобразователей, приборов с зарядовой связью. Эффективность О. т. <характеризуется предельной звёздной величиной, достижимой на данномтелескопе при заданном отношении сигнала к шуму (точности). Для слабыхточечных объектов, когда шум определяется фоном ночного неба, она зависитв осн. от отношения D/,где D - размер апертуры О. т.,- угл. диаметр даваемого им изображения (чем больше D/,тем больше, при прочих равных условиях, предельная звёздная величина).Работающий в оптим. условиях О. т. с зеркалом диам. 3,6 м имеет предельнуюзвёздную величину ок. 26 ^т при точности 30%. Принципиальныхограничений предельной звёздной величины наземных О. т. не существует.
Астр. О. т. изобретён Г. Галилеем (G.Galilei) в нач. 17 в. (хотя, возможно, у него были предшественники). ЕгоО. т. имел рассеивающий (отрицательный) окуляр. Прибл. в это же время И. <Кеплер (J. Kepler) предложил О. т. с положит. окуляром, позволяющим установитьв нём крест нитей, что значительно повысило точность визирования. На протяжении17 в. астрономы пользовались О. т. подобного типа с объективом, состоящимиз одной плоско-выпуклой линзы. С помощью этих О. т. изучалась поверхностьСолнца (пятна, факелы), картографировалась Луна, открыты спутники Юпитера, <кольца и спутники Сатурна. Во 2-й пол. 17 в. И. Ньютон (I. Newton) предложили изготовил О. т. с объективом в виде металлич. параболич. зеркала (рефлектор).С помощью подобного О. т. У. Гершелем (W. Herschel) открыт Уран. Прогрессстекловарения и теории оптич. систем позволил создать в нач. 19 в. ахроматич. <объективы (см. Ахромат). О. т. с их использованием (рефракторы)обладали сравнительно небольшой длиной и давали хорошее изображение. Спомощью таких О. т. были измерены расстояния до ближайших звёзд. Подобныеинструменты применяются и в наше время. Создание очень большого (с объективомдиам. более 1 м) линзового рефрактора оказалось невозможным из-за деформацииобъектива под действием собств. веса. Поэтому в кон. 19 в. появились первыеусовершенствованные рефлекторы, объектив к-рых представлял собой изготовленноеиз стекла вогнутое зеркало параболич. формы, покрытое отражающим свет слоемсеребра. С помощью подобных О. т. в нач. 20 в. были измерены расстояниядо ближайших галактик и открыто космологич. красное смещение.
Основой О. т. является его оптич. система. <Гл. зеркало - вогнутое (сферич., параболич. или гиперболическое). Параболич. <зеркало строит хорошее изображение только на оптич. оси, гиперболическое- вообще не строит его, поэтому применяются линзовые корректоры, увеличивающиеполе зрения (рис., а). Вариантом оптич. системы является кассегреновскаясистема: пучок сходящихся лучей от гл. параболич. зеркала перехватываетсядо фокуса выпуклым гиперболич. зеркалом (рис., б). Иногда этот фокусс помощью зеркал выносят в неподвижное помещение (фокус куде). Рабочееполе зрения, в пределах к-рого оптич. система совр. крупного О. т. строитнеискажённые изображения, не превышает 1 - 1,5°. Более широкоугольные О. <т. выполняют по схеме Шмидта или Максутова (зеркально-линзовые О. т.).У О. т. Шмидта коррекц. пластина имеет асферич. поверхность и помещаетсяв центре кривизны сферич. зеркала. У систем Максутова аберрации (см. Аберрацииоптических систем )гл. сферич. зеркала исправляются мениском со сферич. <поверхностями. Диаметр гл. зеркала зеркально-линзовых О. т. не более 1,5- 2 м, поле зрения до 6°. Материал, из к-рого изготовлены зеркала О. т.,имеет малый термич. коэф. расширения (ТКР) для того, чтобы форма зеркалне менялась при изменении темп-ры в течение наблюдений.

Некоторые оптические схемы крупных современныхрефлекторов: а - прямой фокус; б- кассегреновский фокус. А- главное зеркало, В - фокальная поверхность, стрелками показанход лучей.

Элементы оптики О. т. закрепляются в трубеО. т. Для устранения децентровки оптики и предотвращения ухудшения качестваизображения при деформациях трубы под действием веса частей О. т. применяютсят. н. трубы компенсац. типа, не меняющие при деформациях направление оптич. <оси.
Установка (монтировка) О. т. позволяетнаводить его на избранный космич. объект и точно и плавно сопровождатьэтот объект в суточном движении по небу. Повсеместно распространена экваториальнаямонтировка: одна из осей вращения О. т. (полярная) направлена в полюс мира(см. Координаты астрономические), а вторая перпендикулярна ей. Вэтом случае сопровождение объекта осуществляется одним движением - поворотомвокруг полярной оси. При азимутальной монтировке одна из осей вертикальна, <другая - горизонтальна. Сопровождение объекта осуществляется тремя движениямиодновременно (по программе, задаваемой ЭВМ) - поворотами по азимуту и высотеи вращением фотопластинки (приёмника) вокруг оптич. оси. Азимутальная монтировкапозволяет уменьшить массу подвижных частей О. т., т. к. в этом случае трубаповорачивается относительно вектора силы тяжести лишь в одном направлении. <Подшипники монтировки О. т. обеспечивают малое трение покоя. Обычно применяютсягидростатич. подшипники: оси вращения О. т. плавают на тонком слое масла, <подаваемого под давлением.
О. т. устанавливают в спец. башнях. Башнядолжна находиться в тепловом равновесии с окружающей средой и с телескопом. <О. т., предназначенные для наблюдений Солнца, устанавливают в высоких башнях- для уменьшения влияния турбулентности вблизи нагретой Солнцем почвы, <заметно ухудшающей качество изображения. Подъём О. т., предназначенногодля ночных наблюдений, на высоту 10 - 20 м не улучшает качество изображения(как это предполагалось ранее).
Совр. О. т. можно разделить на четырепоколения. К 1-му поколению относятся рефлекторы с главным стеклянным (ТКР 7х 10^-6) зеркалом параболич. формы с отношением толщины к диаметру(относит. толщиной) ¹/₈. Фокусы - прямой, кассегреновскийи куде. Труба - сплошная или решётчатая - выполнена но принципу макс. жёсткости. <Подшипники обычно шариковые. Примеры: 1,5- и 2,5-метровые рефлекторы обсерваторииМаунт-Вилсон (США, 1905 и 1917).
Для О. т. 2-го поколения также характернопараболич. гл. зеркало. Фокусы - прямой с корректором, кассегреновскийи куде. Зеркало изготовлено из пирекса (стекла с ТКР, пониженным до 3 х10^-6), относит. толщина ¹/₈. Очень редкозеркало выполнялось облегчённым, т. е. имело пустоты с тыльной стороны. <Труба решётчатая, осуществлён принцип компенсации. Подшипники шариковыеили гидростатические. Примеры: 5-метровый рефлектор обсерватории Маунт-Паломар(США, 1947) и 2,6-метровый рефлектор Крымской астрофиз. обсерватории (СССР,1961).
О. т. 3-го поколения начали создаватьсяв кон. 60-х гг. Для них характерна оптич. схема с гиперболич. гл. зеркалом(т. н. схема Ричи - Кретьена). Фокусы - прямой с корректором, кассегреновский, <куде. Материал зеркала - кварц или ситалл (ТКР 5 х 10^-7 или 1х 10^-7), относит. толщина ¹/₈. Трубакомпенсац. схемы. Подшипники гидростатические. Пример: 3,6-метровый рефлекторЕвропейской южной обсерватории (Чили, 1975).
О. т. 4-го поколения - инструменты с зеркаломдиам. 7 - 10 м; вход в строй их ожидается в 90-х гг. В них предполагаетсяиспользование группы новшеств, направленных на значит. уменьшение массыинструмента. Зеркала - из кварца, ситалла и, возможно, из пирекса (облегчённые).Относит. толщина меньше ¹/₁₀. Труба компенсационная. <Монтировка азимутальная. Подшипники гидростатические. Оптич. схема - Ричи- Кретьена.
Крупнейшим в мире О. т. является 6-метровыйтелескоп, установленный в Спец. астрофиз. обсерватории (САО) АН СССР наСеверном Кавказе. Телескоп имеет прямой фокус, два фокуса Нэсмита и фокускуде. Монтировка азимутальная.
Известная перспектива имеется у О. т.,состоящих из неск. зеркал, свет от к-рых собирается в общем фокусе. Одиниз таких О. т. действует в США. Он состоит из шести 1,8-метровых параболич. <зеркал и по собирающей площади эквивалентен 4,5-метровому О. т. Монтировкаазимутальная.
Для солнечных О. т. характерны очень большиеразмеры спектральной аппаратуры, поэтому зеркала и спектрограф обычно делаютнеподвижными, а свет Солнца подаётся на них системой зеркал, называемойцелостатом. Диаметр совр. солнечных О. т. обычно составляет 50 - 100 см. <Небольшие узкоспециализиров. солнечные инструменты выполняются в виде рефракторовобычного типа. Предполагается создание солнечного О. т. диам. 2,5 м.
Астрометрич. О. т. (предназначенные дляопределения положений космич. объектов) обычно имеют небольшие размерыи повыш. механич. стабильность. О. т. для фотогр. астрометрии имеют спец. <линзовые объективы и экваториальную монтировку. Пассажный инструмент, меридианныйкруг, фотогр. зенитная труба и ряд др. астрометрич. О. т. не предназначеныдля слежения за суточным движением объектов. Их аппаратура регистрируетпрохождение объекта через оптич. ось инструмента, положение к-рой относительномеридиана и вертикали известно.
Для исключения влияния атмосферы предполагаетсяустановка О. т. на космич. аппараты.

Лит.: Методы астрономии, пер. сангл., М., 1967; Щеглов П. В., Проблемы оптической астрономии, М., 1980;Оптические телескопы будущего, пер. с англ., М., 1981; Оптические и инфракрасныетелескопы 90-х гг., пер. с англ., М., 1983.

П. В. Щеглов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.