مقاريب المستقبل القريب - ما الذي يعده لنا اليوم؟

تم إطلاق آخر حامل الرقم القياسي بين التلسكوبات البصرية في عام 2008 ، على الرغم من تشغيل أكبر مرصد فلكي راديوي ALMA أو Atakama كبير المليمتر / صريف صغير) - في مارس 2013. لكننا الآن على حافة العديد من الاكتشافات الجديدة - في السنوات العشر القادمة ، من المخطط أن يتم تشغيل العديد من التلسكوبات الجديدة الأكبر في مجالاتها. سأناقش هذه التلسكوبات أكثر.


من اليسار إلى اليمين - شبكة كيلومتر مربع ، تلسكوب بفتحة خمسمائة متر ، تلسكوب كبير للغاية ، تلسكوب يبلغ طوله ثلاثين مترًا ، تلسكوب عملاق ماجلاني وتلسكوب جيمس ويب الفضائي.

التلسكوبات البصرية



أقرب تلسكوب متفوق على إمكانيات الآلات الحديثة سيكون تلسكوب جيمس ويب أو تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، والذي من المقرر إطلاقه في أكتوبر 2018:



سيكون له قطر المرآة الرئيسية 6.5 متر ويتجاوز تلسكوب هابل في هذه المعلمة 2.7 مرة. صحيح ، على الرغم من أنه من المفترض أن يكون بديلاً عن هابل ، إلا أنه سيعمل في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، وبالتالي فمن المرجح مقارنته مع تلسكوب هيرشل الفضائي ، فيما يتعلق بالفرق ليس كبيرًا جدًا - حوالي 1.9 مرة. تسمح مستقبلات الأشعة تحت الحمراء لها بتسجيل الكواكب الخارجية مع درجات حرارة قريبة من الأرض. سيكون قادرًا أيضًا على التقدم بشكل كبير في دراسة الأشياء البعيدة جدًا عنا:



لضمان ظروف مراقبة جيدة ، سيتم إرسال التلسكوب إلى نقطة Lagrange L2 ، ولتبريد إضافي خمس شاشات مرتبة متتالية مصنوعة من فيلم بولي أميد مغلفة على جوانب مختلفة مع الألمنيوم والسيليكون سوف تبدد بشكل جيد جدًا ضوء وحرارة الشمس التي تصل إلى التلسكوب. ستجعل هذه الوسائل السلبية من الممكن تحقيق درجات حرارة المرآة الرئيسية ومعدات التلسكوب أقل من 50 كلفن ، وسيتم تبريد بعض أجهزة الاستشعار أيضًا.

كان من المستحيل استخدام مرآة صلبة واحدة ، مثل هابل لهذا التلسكوب - سيكون ثقيلًا جدًا (ويجب أن يكون حامل التلسكوب الجديد Arian-5 ، الذي يحتوي على نصف الحمولة من المكوك الذي يعرض هابل) و مرآة من هذا القطر لن تتناسب ببساطة مع هدية مركبة الإطلاق هذه ، لذا فإن المرآة لها هيكل قابل للطي - جزءان من المرآة الرئيسية ، ثلاثة أجزاء لكل منهما ، سوف يسقطان في مكانهما بالفعل أثناء طيران التلسكوب إلى قاعدته (مراجعة الفيديو على هذا وغيره من التلسكوبات في نهاية المقال).



كانت المرآة الرئيسية مبنية على سداسيات البريليوم بقطر حوالي 1.5 متر ، مغلفة بغبار ذهبي بسمك 120 نانومتر ، من أجل انعكاس أفضل لضوء الأشعة تحت الحمراء. في المجموع ، يتكون التلسكوب من 18 مرآة تزن حوالي 20 كجم لكل منها. بفضل كل الحيل ، تم تخفيض الوزن إلى 6.5 طن - مقابل 11 طنًا في هابل. ومع ذلك ، فإن كل هذه المشاكل فعلت أفعالها القذرة - ونمت تكلفة المشروع إلى 8.8 مليار دولار فلكي ، وفي هذا المؤشر احتلت المركز الرابع بين جميع المشاريع العلمية ، بعد محطة الفضاء الدولية ، ITER ومصادم الهادرون الكبير.

تلسكوب ماجلان العملاق (GMT) بقطر 25.4 م ، هو ثالث أكبر بصري تحت الإنشاء ، وسيتألف من سبعة أجزاء بقطر 8.4 م لكل منها:



دقة تصنيع المرايا لجميع التلسكوبات الثلاثة مدهشة ببساطة ، لأن المخالفات السطحية يجب ألا تتجاوز 1/10 من الطول الموجي (وهذا للضوء المرئي هو 380-780 نانومتر) ، أي أنه يجب إنتاج أبعاد العداد مع انحرافات من السطح المثالي 40 نانومتر وحتى أقل. يقع التلسكوب في مرصد لاس كامباناس في تشيلي ، بعيدًا جدًا عن مقاريب ماجلان القديمة (حتى 115 كم). في الوقت الحالي ، هناك أربع مرايا جاهزة ، ومع ذلك ، أدت العديد من المشاكل إلى حقيقة أنه من المخطط الانتهاء منه بحلول عام 2025 فقط (هذا التاريخ قد "خرج" من الموعد المخطط له بخمس سنوات بالفعل). يعاني عملاقان آخران من مشاكل مماثلة - وقد تم أيضًا تغيير تواريخ الانتهاء من البناء بشكل خطير.

التلسكوب الكبير التالي المخطط له هو TMT (تلسكوب 30 مترًا):



سيتم بناؤه على جبل ماونا كيا في هاواي ، هذا الجبل مكتظ حرفيًا بالتليسكوبات: وأهمها



الآن بلا شك التلسكوبات 10 أمتار Kek 1 و Kek 2 ، والتي ترتبط عادةً بالمرصد:



المرآة الرئيسية للتلسكوب الجديد ستتألف من 492 ستستخدم الأجزاء السداسية التي يبلغ قطرها 1.4 متر ، كما في تلسكوبات كيك ، البصريات التكيفية * ، التي تتحكم في كل مرآة بشكل منفصل. يمنح ارتفاع الترتيب مزايا كبيرة: للمراقبة ، الضوء المرئي ، بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية ، سيتم استخدام الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة. تاريخ الانتهاء المخطط له هو 2024.

أكبر تلسكوب بصري في المستقبل القريب سيكون E-ELT (تلسكوب كبير للغاية) بقطر مرآة رئيسي يبلغ 39.3 م يتكون من 798 قطعة (تم تقليل هذا الحجم بالفعل من 45 م الأصلي ، وحتى في وقت سابق ، تم التخلي عن المشروع 100 لصالح هذا المشروع تلسكوب متر ، والذي اعتبر باهظ الثمن). يبلغ حجم المرآة الثانوية لهذا العملاق 4.1 متر ، أو أكبر مرتين تقريبًا من مرآة هابل الرئيسية. سيتم تثبيت نظام البصريات التكيفية الأكثر تطوراً على التلسكوب - ويتكون من 6 أجهزة استشعار ، و 3 محركات كهربائية لتحريك قطعة المرآة و 12 محركًا كهربائيًا لتشوهها ،كل هذا ضروري للحفاظ على الانحناءات السطحية (الانحرافات المسموح بها من الشكل المثالي الذي لا يزيد عن 30 نانومتر) ولمواجهة الاضطرابات الجوية - لهذا ، سيتم قراءة البيانات من أجهزة الاستشعار 1000 مرة في الثانية. في النهاية ، سيسمح لك هذا بالحصول على دقة أفضل بخمس مرات تقريبًا من دون هذا النظام. الوزن الكلي لتصميم التلسكوب 2800 طن.


هنا يمكنك تمييز شخصيات الناس والأجزاء السداسية من المرآة (أبعادها 1.4 متر)

وسيتم بناؤها على جبل أرماسونيس في تشيلي ، بجانب VLT (تلسكوب كبير جدًا). يتم تحديد اختيار الموقع من خلال الظروف الجوية في المنطقة - يقع هذا الجبل في صحراء أتاكاما ، والهواء في هذه الأماكن جاف جدًا ، والذي ، بالإضافة إلى الأجهزة البصرية ، يسمح أيضًا باستخدام الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء - لأن امتصاصها في الغلاف الجوي للأرض يرجع بشكل أساسي إلى بخار الماء ، و نشبع. ومن المقرر أيضًا أن يتم التكليف في عام 2024.

تتمتع التلسكوبات الثلاثة جميعها بمزايا دقة كبيرة مقارنة بالتلسكوبات الموجودة: أدى



حب العلماء للأسماء "المذهلة" لتلسكوباتهم إلى ظهور خطة هزلية لبناء التلسكوبات:


التلسكوبات الراديوية

سيفتح تلسكوب FAST (تلسكوب بفتحة خمسمائة متر) - في سبتمبر 2016 ، وسيصبح أكبر تلسكوب باستخدام فتحة واحدة (أي "لوح واحد" تقريبًا) تم إنشاؤه على الإطلاق. سيتكون من 4600 لوحًا ثلاثيًا فرديًا سيتجاوز بشكل كبير التلسكوب في أريسيبو بقطر 305 م (للأشخاص الذين ليسوا على دراية بعلم الفلك يمكن معرفة هذا التلسكوب من فيلم Golden Eye من Bond). سيستخدم FAST نفس المبدأ - عندما يظل السطح العاكس (العاكس) في مكانه ، ويتحرك المشع للتصويب على نقطة معينة في السماء. يمكن ملاحظة أنه بسبب استخدام التضاريس الطبيعية (كما هو الحال مع حامل الرقم القياسي السابق) ، لن يكون بناءها مكلفًا للغاية - 196 مليون دولار ، وهذا أقل من تكلفة التلسكوبات البصرية الموجودة ، وأدنى بكثير من تلك قيد الإنشاء.



آخر الآلات الفلكية المعروضة هنا هي SKA (شبكة كيلومتر مربع). ستكون المساحة الإجمالية لمقياس التداخل الراديوي (شبكة من عدة تلسكوبات راديوية متباعدة على الأرض) ، كما يوحي الاسم ، هي كيلومتر مربع كامل. يجب بناء أجزاء منه في أستراليا والأرجنتين وشيلي وجنوب إفريقيا ، في حين سيكون مقر التلسكوب في مركز Jodrell Bank Astrophysical Center بالقرب من مانشستر ، إنجلترا. وسيتكون من شبكة من 90 قطعة 100 متر ، وعدة آلاف من التلسكوبات الراديوية 15 × 12 متر ، وشبكة من 12-15 متر هوائي مكافئ.



سينتج التلسكوب 160 تيرابايت من البيانات الخام في الثانية. يجب أن يستمر بنائه ، المقسم إلى مرحلتين ، لمدة 12 سنة كاملة - من 2018 إلى 2030 ، ولكن سيكون من الممكن استخدامه بالفعل بدءًا من عام 2020 (ليس بكامل طاقته ، بالطبع). ويبلغ إجمالي تكلفة المشروع 2 مليار دولار ، تم تخصيص 650 مليون دولار منها بالفعل. ستكون قاعدة التلسكوب الراديوي 5000 كيلومتر ، مما سيسمح له بالحصول على استبانة قدرها 1 ميكروثانية زوايا بتردد أقصى 14 جيجا هرتز. سيكون قادرًا على "رؤية" عمليات تقلبات الكثافة في أوائل الكون وتشكيل المجرات الأولى ، واختبار النماذج الكونية ونماذج الطاقة المظلمة.

وتجدر الإشارة مع الأسف إلى أن روسيا لا تشارك في أكثر من واحد من هذه المشاريع ، فقد عُرض علينا المشاركة في مشروع E-ELT - لكنها لم تنمو معًا.

* يساعدنا الغلاف الجوي للأرض من الجسيمات عالية الطاقة القادمة من الفضاء ومن إشعاع الشمس ، ولكنه يتداخل بشكل كبير مع علماء الفلك - سمك الغلاف الجوي للأرض يتوافق تقريبًا مع سمك الماء على بعد 10 أمتار - ليس من الملائم جدًا رؤية الأشياء التي تقع على بعد مليارات السنين الضوئية منك خلال طبقة من المادة تتحرك أيضًا باستمرار بسبب الرياح. لذلك ، من 90s ، بدأ استخدام البصريات التكيفية على التلسكوبات الموجودة التي يتم بناؤها وتحت الإنشاء - مبدأ تشغيلها هو كما يلي:


صورة تلسكوبيين مرصد Keck يعملان في وضع مقياس التداخل

يتم توجيه شعاع ليزر بتردد خاص إلى المنطقة التي ينظر فيها التلسكوب ؛ يصل هذا الشعاع إلى ارتفاع 90 كم ، حيث يؤين ذرات الصوديوم ، التي تبدأ في التوهج "مثل نجم صغير". يلاحظ هذا التوهج بواسطة جهاز يصدر أوامر للمحركات الكهربائية لتحريك أجزاء من المرآة لتعويض الاضطراب الهوائي. التصميم معقد بشكل لا يصدق (تحتوي مقاريب Keck على 38 قطعة من المرايا ، ويتم التحكم في كل واحد منها بشكل منفصل) ، ولكن نتيجة هذا النظام مذهلة:



سيكون نظام التلسكوب E-ELT أكثر تعقيدًا ويتكون من أربعة حزم:



** هذا يشير إلى أقصى دقة ممكنة (للمقارنة ، تلسكوب هابل - 120 ملي ثانية) ، في الواقع ، يعتمد أيضًا على التردد وفقًا للصيغة:

حيث θ هي الدقة الزاوية ، و λ هي الطول الموجي ، و D هي قطر التلسكوب ، وبالتالي فإن الدقة في الطيف فوق البنفسجي للتلسكوب تكون حول حجم أعلى من الأشعة تحت الحمراء. نظرًا لقطر Betelgeuse الزاوي الذي يبلغ 55 مللي ثانية زاوية ، فإن التلسكوب E-ELT سيكون قادرًا على الحصول على صورته 11 × 11 بكسل ، بالنسبة إلى Beta Painter ، ستكون الصورة 10 × 10. ولكن مع مراعاة المسافات الهائلة إلى النجوم (تقدر المسافة إلى Betelgeuse عند 643 ± 146 سنة ضوئية) هو إنجاز ضخم لعلم الفلك. في المستقبل ، سيسمح ذلك بإجراء التحليل الطيفي لأجواء النجوم القريبة من نجوم كوكبها (يمكن القيام بذلك الآن - ولكن يجب "عزل" الإشارة من ضوء النجم - مما يحد بشكل كبير من دقة القياسات).أيضًا ، تسمح لك زيادة الدقة الزاويّة برؤية النجوم الفردية من مسافات كبيرة - وهذا مهم عند دراسة الأجسام على مسافات بمليارات السنين الضوئية. الأهداف الرئيسية لهذه التلسكوبات البصرية ستكون بدقة لمراقبة ما هو الآن غير مرئي ببساطة (بسبب الضوء الضعيف - النجوم البعيدة ، الشبكة الخارجية) ، بعيد جدًا (والمحقق عبارة عن أشياء قديمة جدًا - تصل إلى مئات الملايين من السنين من انفجار كبير) ، أو قريب جدًا من بعضهما البعض.أو قريبان جدًا من بعضهما البعض.أو قريبان جدًا من بعضهما البعض.

مراجعات بيانات تلسكوب الفيديو:

James Webb


تلسكوب ماجلان العملاق


تلسكوب 30 متر
http://www.youtube.com/watch؟v=3H_3DWmlL7c

تلسكوب كبير للغاية


تلسكوب بفتحة خمسمائة متر


شبكة كيلومتر مربع

Source: https://habr.com/ru/post/ar385319/