Telescopios del futuro cercano: ¿qué nos prepara el próximo día?
El último poseedor del récord entre los telescopios ópticos se lanzó en 2008, aunque el observatorio de radioastronomía más grande ALMA o la rejilla de gran milímetro / submilímetro Atakama fue comisionado recientemente, en marzo de 2013. Pero ahora estamos al borde de muchos descubrimientos nuevos: en los próximos diez años, está previsto poner en funcionamiento muchos telescopios nuevos y más grandes en sus campos. Discutiré más estos telescopios.
De izquierda a derecha: una cuadrícula de kilómetros cuadrados, un telescopio con una abertura de quinientos metros, un telescopio extremadamente grande, un telescopio de treinta metros, un telescopio gigantesco de Magallanes y el telescopio espacial James Webb.Telescopios ópticos
El telescopio más cercano, superior a las capacidades de los instrumentos modernos, será el James Webb o James Webb Space Telescope, que se lanzará en octubre de 2018:
tendrá un diámetro del espejo principal de 6.5 metros y excederá el telescopio Hubble en este parámetro. 2.7 veces. Es cierto que, aunque se supone que es un reemplazo para el Hubble, funcionará en el rango infrarrojo y, por lo tanto, es más probable que lo compare con el telescopio espacial Herschel, con respecto al cual la diferencia no es tan grande, aproximadamente 1.9 veces. Los receptores infrarrojos le permiten grabar exoplanetas con temperaturas cercanas a la Tierra. También podrá avanzar significativamente en el estudio de objetos muy alejados de nosotros:
Para garantizar buenas condiciones de observación, el telescopio se enviará al punto L2 de Lagrange, y para un enfriamiento adicional, cinco pantallas dispuestas consecutivamente hechas de película de poliamida recubierta en diferentes lados con aluminio y silicio disiparán muy bien la luz y el calor del sol que llega al telescopio. Estos medios pasivos permitirán alcanzar temperaturas del espejo principal y del equipo del telescopio por debajo de 50 K, y algunos de los sensores también se enfriarán adicionalmente.El uso de un espejo sólido, en cuanto al Hubble para este telescopio, era imposible: sería demasiado pesado (y el portador del nuevo telescopio debería ser Arian-5, que tiene la mitad de la carga útil que el Shuttle que muestra el Hubble) y un espejo de este diámetro simplemente no encajaría en el carenado de este portacohetes, por lo tanto, el espejo tiene una estructura plegable: dos partes del espejo principal, tres segmentos cada una, ya se colocarán en su lugar durante el vuelo del telescopio a su base (revisión de video en este y otros telescopios se encuentran al final del artículo).
El espejo principal se basó en hexágonos de berilio con un diámetro de aproximadamente 1,5 metros, recubiertos con polvo de oro de 120 nm de espesor, para una mejor reflexión de la luz infrarroja. En total, el telescopio consta de 18 espejos que pesan aproximadamente 20 kg cada uno. Gracias a todos los trucos, el peso se redujo a 6.5 toneladas, contra 11 toneladas en el Hubble. Sin embargo, todos estos problemas han hecho su trabajo sucio, y el costo del proyecto ha aumentado a $ 8,8 mil millones astronómicos, y en este indicador ocupó el cuarto lugar entre todos los proyectos científicos, después de la estación espacial internacional, ITER y el gran colisionador de hadrones.El telescopio gigante de Magallanes (GMT) con un diámetro de 25,4 m, es solo el tercero más grande en construcción óptica y constará de siete segmentos de 8,4 m de diámetro cada uno:
La precisión de la fabricación de espejos para los tres telescopios es simplemente sorprendente, porque las irregularidades de la superficie no deben exceder 1/10 de la longitud de onda (y esto para la luz visible es 380-780 nm), es decir, las dimensiones del medidor deben producirse con desviaciones de la superficie ideal de 40 nm y aún menos. El telescopio está ubicado en el Observatorio Las Campanas en Chile, bastante lejos de los antiguos telescopios de Magallanes (hasta 115 km). Por el momento, cuatro espejos están listos, sin embargo, varios problemas han llevado al hecho de que se planea terminarlo solo para 2025 (esta fecha ya se ha "movido" del planificado en cinco años). Otros dos gigantes están plagados de problemas similares: sus fechas de finalización de la construcción también se han modificado seriamente.El próximo gran telescopio que se planea construir es TMT (telescopio de treinta metros):
Se construirá en el Monte Mauna Kea en Hawai, esta montaña está literalmente repleta de telescopios: el
principal de los cuales son, sin duda, los telescopios Kek 1 y Kek 2 de 10 metros, que generalmente están asociados con el observatorio:
el espejo principal del nuevo telescopio consistirá en 492 Los segmentos hexagonales de 1,4 metros, como en los telescopios Keck, utilizarán una óptica adaptativa * para controlar cada espejo por separado. La altura de la disposición le da ventajas significativas: para la observación, se utilizará luz visible, ultravioleta cercano, infrarrojo cercano y medio. La fecha de finalización prevista es 2024.El telescopio óptico más grande para el futuro cercano será el E-ELT (telescopio extremadamente grande) con un diámetro del espejo principal de 39,3 m que consta de 798 segmentos (este tamaño ya se ha reducido de los 45 m originales, e incluso antes, el proyecto 100 fue abandonado a favor de este proyecto telescopio de metro, que se consideraba demasiado caro). El tamaño del espejo secundario de este gigante es de 4,1 m, o casi dos veces más grande que el espejo principal del Hubble. El sistema de óptica adaptativa más avanzado se instalará en el telescopio: consta de 6 sensores, 3 motores eléctricos para mover el segmento del espejo y 12 motores eléctricos para su deformación,Todo esto es necesario para preservar las curvas de la superficie (desviaciones permisibles de la forma ideal no más de 30 nm) y para contrarrestar las perturbaciones atmosféricas; para esto, los datos se leerán de los sensores 1000 veces por segundo. Al final, esto le permitirá obtener una resolución casi cinco veces mejor que sin este sistema. El peso total del diseño del telescopio es de 2.800 toneladas.
Aquí puede distinguir las figuras de personas y los segmentos hexagonales del espejo (sus dimensiones son de 1,4 m).Se construirá en el Monte Armasones en Chile, al lado del VLT (un telescopio muy grande). La elección de la ubicación está determinada por las condiciones atmosféricas en el área: esta montaña se encuentra en el desierto de Atacama, y el aire en estos lugares es muy seco, lo que, además de los instrumentos ópticos, también permite el uso de luz infrarroja cercana, porque su absorción en la atmósfera de la Tierra se debe principalmente al vapor de agua, y dióxido de carbono. También está previsto que se encargue en 2024.Los tres telescopios tienen importantes ventajas de resolución en relación con los telescopios existentes:
el amor de los científicos por los nombres "espectaculares" de sus telescopios llevó a la aparición de un plan cómico para construir telescopios:
RadiotelescopiosEl telescopio FAST (telescopio con una abertura de quinientos metros) se abrirá en septiembre de 2016 y se convertirá en el telescopio más grande con una abertura (es decir, "una placa" en términos generales) jamás creada. Consistirá en 4,600 paneles triangulares individuales que superarán significativamente el telescopio en Arecibo con un diámetro de 305 m (para las personas que no están familiarizadas con la astronomía, este telescopio se puede conocer de la película Golden Eye de Bond). FAST utilizará el mismo principio: cuando la superficie reflectante (reflector) permanece en su lugar y el irradiador se mueve para apuntar a un punto específico en el cielo. Cabe señalar que debido al uso del terreno natural (como en el caso del poseedor del récord anterior), su construcción no será tan costosa: $ 196 millones, esto es menos que el costo de los telescopios ópticos existentes, y significativamente inferior a los que están en construcción.
El último de los instrumentos astronómicos presentados aquí es SKA (cuadrícula de kilómetros cuadrados). El área total de este radio interferómetro (una red de varios radiotelescopios espaciados en el suelo), como su nombre lo indica, será un kilómetro cuadrado entero. Partes de él deberían construirse en Australia, Argentina, Chile y Sudáfrica, mientras que la sede del telescopio se ubicará en el Centro Astrofísico Jodrell Bank cerca de Manchester, Inglaterra. Consistirá en una red de 90 piezas de 100 metros, varios miles de radiotelescopios de 15 × 12 metros y una red de antenas parabólicas de 12-15 metros.
El telescopio producirá 160 terabytes de datos sin procesar por segundo. Su construcción, dividida en dos fases, tendrá que continuar durante 12 años completos, de 2018 a 2030, pero será posible usarla ya a partir de 2020 (no a plena capacidad, por supuesto). El costo total del proyecto es de $ 2 mil millones, de los cuales $ 650 millones ya han sido asignados. La base del radiotelescopio será de 5.000 kilómetros, lo que le permitirá obtener una resolución de 1 microsegundo angular a una frecuencia máxima de 14 GHz. Podrá "ver" los procesos de fluctuaciones de densidad en el Universo temprano y la formación de las primeras galaxias, probando modelos cosmológicos y modelos de energía oscura.Cabe señalar con tristeza que Rusia no participa en más de uno de estos proyectos, se nos ofreció participar en el proyecto E-ELT, pero no creció juntos.* La atmósfera de la Tierra nos ayuda a partir de partículas de alta energía provenientes del espacio y de la radiación del Sol, pero interfiere en gran medida con los astrónomos (el grosor de la atmósfera de la Tierra corresponde aproximadamente a un grosor de 10 metros de agua), no es muy conveniente mirar objetos ubicados a miles de millones de años luz de distancia Una capa de materia que también se mueve constantemente por los vientos. Por lo tanto, a partir de los años 90, la óptica adaptativa comenzó a usarse en los telescopios existentes que se están construyendo y en construcción: el principio de su funcionamiento es el siguiente:
Foto de dos telescopios del Observatorio Keck que funcionan en modo interferómetroun rayo láser de una frecuencia especial se dirige al área donde mira el telescopio, este rayo alcanza una altura de 90 km, donde ioniza los átomos de sodio, que comienzan a brillar "como una pequeña estrella". Este brillo es observado por un dispositivo que emite comandos a los motores eléctricos para mover partes del espejo a fin de compensar la turbulencia del aire. El diseño es increíblemente complejo (los telescopios de Keck tienen 38 segmentos de espejos, y cada uno se controla por separado), pero el resultado de este sistema es sorprendente:
el sistema de telescopio E-ELT será aún más complicado y constará de cuatro haces:
** Aquí puede ver la resolución máxima posible (en comparación, el telescopio Hubble, es de 120 milisegundos), de hecho, también depende de la frecuencia de acuerdo con la fórmula:
donde θ es la resolución angular, λ es la longitud de onda y D es el diámetro del telescopio, por lo que la resolución en el espectro ultravioleta para el telescopio es aproximadamente un orden de magnitud mayor que en el infrarrojo. Dado el diámetro angular de Betelgeuse de 55 milisegundos angulares, el telescopio E-ELT podrá obtener su foto de 11 × 11 píxeles, para Beta Painter será una foto de 10 × 10. Pero teniendo en cuenta las distancias gigantes a las estrellas (la distancia a Betelgeuse se estima en 643 ± 146 años luz) es un gran logro para la astronomía. En el futuro, esto permitirá la espectroscopia de las atmósferas de las estrellas cercanas a las estrellas de su planeta (esto se puede hacer ahora, pero la señal debe estar "aislada" de la luz de la estrella, lo que limita en gran medida la precisión de las mediciones).Además, un aumento en la resolución angular le permite ver estrellas individuales desde grandes distancias; esto es importante al estudiar cuerpos a distancias de miles de millones de años luz. Los objetivos principales de estos telescopios ópticos serán precisamente observar lo que ahora simplemente no es visible (debido a la débil luz - estrellas distantes, exopalnets), está muy lejos (y el investigador son objetos muy viejos - hasta varios cientos de millones de años de una gran explosión), o demasiado cerca el uno del otro.o muy cerca el uno del otro.o muy cerca el uno del otro.Video Telescope Data Reviews:James WebbTelescopio gigantesco de MagallanesTelescopio de 30 metroshttp://www.youtube.com/watch?v=3H_3DWmlL7cTelescopio extremadamente grandeTelescopio de apertura de quinientos metrosCuadrícula kilómetro cuadrado Source: https://habr.com/ru/post/es385319/
All Articles