Teleskop terbesar. Dari notebook dan mata ke kamera 340 megapiksel dan pusat data. Bagian 1

Hampir 11 tahun telah berlalu sejak saya lulus dari KNU. T. Shevchenko, ahli fisika-astronom khusus. Ini adalah tahun-tahun yang menarik dalam pengembangan sains dan astronomi khususnya, yang saya lewatkan, karena pikiran saya dikonsumsi oleh proyek yang menghasilkan lebih banyak lalu lintas daripada seluruh Belarus . Namun, sekarang, memiliki pengetahuan dan pengalaman di bidang pengolahan dan penyimpanan data, saya ingin kembali ke yang lama terlupakan dan melihat bagaimana server modern dan pusat data dapat berguna bagi sains. Bayangkan saja, hanya 50 tahun yang lalu, data astronomi adalah pelat fotografi dan majalah, matriks CCD pertama digunakan dalam astronomi pada tahun 1973 dan memiliki dimensi 100x100 piksel, menggunakannya dan dengan teleskop dengan diameter lensa 20 cm, yang pertama gambar digital bulan.


Bidikan pertama bulan dari perangkat yang digabungkan dengan muatan, karena jumlah piksel yang kecil, struktur matriks penerima radiasi dapat terlihat

Dan 40 tahun yang lalu, pada tahun 1979, CCD menemukan aplikasi mereka dalam astronomi profesional, kamera digital dengan ukuran 320x512 piksel dipasang di observatorium Kitt Peak pada teleskop dengan diameter lensa 1 meter, yang menunjukkan keunggulan signifikan dibandingkan dengan pelat foto. Perlu juga dicatat bahwa ukuran piksel penting dan di sini jauh lebih besar daripada piksel dalam kamera ponsel modern, di mana banyak produsen, untuk tujuan pemasaran, menempatkan jutaan piksel yang semakin kecil, mengurangi ukurannya, karena area matriks tumbuh mereka tidak menambah jumlahnya, yang bukan saja tidak meningkatkan kualitas gambar yang dihasilkan, tetapi malah memperburuknya. Itulah sebabnya, gambar dari matriks bahkan dengan 0,01 megapiksel terlihat sangat baik, karena matriks CCD pertama, dengan sejumlah kecil piksel, cukup besar, dan saat ini matriks sedang dikembangkan yang sensitif terhadap rentang spektrum cahaya tertentu, misalnya, untuk ultraviolet.


CCD sensitif UV

Dan jika pada awalnya kapasitas komputasi paling sederhana sudah cukup untuk menyimpan data dan memprosesnya - pada tahun 1988 20 MB ruang disk menjanjikan masa pakai yang lama dan tanpa beban, maka seiring waktu kebutuhan mulai tumbuh dengan cepat. Saya masih ingat bagaimana, pada tahun 2005, di departemen kami, dengan dukungan dari Yayasan Swiss, X-ray virtual pertama dan observatorium gamma VIRGO dibuka, dengan beberapa komputer yang paling kuat pada waktu itu dan jalur serat optik ke jaringan ilmiah UNREN, yang menyediakan transmisi data dan penerimaan dengan kecepatan hingga 10 Mbit / s, di mana data pengamatan teleskop ruang angkasa diproses dalam berbagai spektrum elektromagnetik - dari radio hingga rentang gamma. Data baru tiba setiap hari, dan terabyte harus disimpan dan diproses. Dan volume selanjutnya hanya tumbuh.

Tapi sedikit sejarah sebelum pindah.

Sangat sulit untuk menjawab pertanyaan siapa yang pertama kali menemukan teleskop. Kembali pada abad XIII. Roger Bacon, menemukan kombinasi lensa di mana objek yang jauh tampak dekat, dan penemuan teleskop diumumkan pada awal abad XVII. di Belanda, tiga optik dinyatakan sekaligus - Lippersgue, Metsius dan Jansen. Tetapi tidak dapat disangkal bahwa Galileo membuat pengamatan astronomi pertama pada tanggal 7 Januari 1610, tidak hanya memandang langit dengan mata bersenjata, tetapi menggambarkan apa yang diamati (fase Venus, bulan-bulan Jupiter, bintik-bintik matahari, struktur Bimasakti) sesuai dengan gambar heliosentris dunia, membenarkan dan memperdalamnya.


Teleskop Galileo

Tetapi bahkan kemudian diketahui bahwa gambar-gambar objek astronomi terdistorsi - mereka berisi penyimpangan, yang lensa fokus panjang mulai digunakan. Inilah bagaimana teleskop “udara” terbesar di dunia muncul, misalnya, teleskop Hevelius memiliki panjang 50 meter.


Teleskop Udara Hevelius

Huygens menggunakan instrumen sepanjang 68 meter, tetapi Ozu masih dianggap sebagai pemegang rekor, menggunakan teleskop udara sepanjang 98 meter, tetapi gambar darinya memiliki kualitas yang buruk dan sangat tidak nyaman untuk dioperasikan (diperlukan beberapa orang yang mengoperasikan teleskop) sehingga ia gagal membuat penemuan signifikan, dan catatan 1664 masih tetap tak terpecahkan.

Penyimpangan, bahkan di teleskop udara, cukup terlihat, dan penggunaan lensa dengan diameter lebih dari 20 cm membuat desain mereka tidak mungkin. Jadi, misalnya, jika Anda menggunakan lensa dengan diameter 1 m, panjang teleskop udara harus sebanyak 2 km. Menjadi jelas bahwa solusi untuk masalah penyimpangan ada di jalur yang berbeda. Dan sudah di pertengahan abad XVIII. teleskop dengan multi-lensa dan eyepieces tampak yang hampir sepenuhnya mengimbangi penyimpangan kromatik yang dihasilkan dari dispersi (indeks bias cahaya dalam medium tergantung pada panjang gelombang dan oleh karena itu sinar dengan panjang gelombang yang berbeda dikumpulkan dalam "fokus" yang berbeda), yang mengkompensasi efek ini dengan lensa hambur .

Dan salah satu pelopor teleskop multi-lensa adalah John Dollond, yang mampu, berkat penggunaan beberapa lensa, untuk membangun teleskop dengan panjang hanya 1,5 meter, memberikan gambar yang lebih baik daripada teleskop udara Huygens 68 meter. Namun demikian, proses pembuatan lensa agak rumit - gelas itu dilebur beberapa kali dalam tungku dan didinginkan selama berbulan-bulan, sehingga memungkinkan untuk memberikan bentuk dan struktur yang seragam yang diinginkan, dan kemudian langkah penggilingan yang sama panjang ada di depan. Itulah sebabnya, sampai sekarang, refraktor apokromatik (teleskop lensa dengan penyimpangan bola dan kromatik yang dikoreksi) tetap cukup mahal untuk dibuat sampai hari ini dan tidak mungkin untuk membuat teleskop dengan diameter lensa besar pada waktu itu, kaca pecah selama pemrosesan dan inhomogenitas muncul, menghasilkan diameter lensa maksimum teleskop Dallond hanya 4 inci (1 inci = 25,4 mm) = 10,16 cm.


Teleskop terbesar John Dollond

Pengembangan lebih lanjut dari konstruksi teleskop dikaitkan dengan larangan ekspor, sebagai akibatnya "Dolar" berhenti datang dari Inggris ke Eropa. Jalan keluar ditemukan oleh ahli optik Jerman Joseph Fraunhofer, yang pada awal abad ke-19 menciptakan refraktor baru dan lebih canggih, meningkatkan teknologi pembuatan lensa, ia berhasil membangun refraktor dengan diameter lensa 7 inci, dan pada 1818 ia mulai membuat refraktor 9 inci untuk Dorpat di Tartu (Estonia), tempat teleskop berhasil dipasang pada tahun 1824.

Belakangan, Merz dan Mayer, ahli waris pengetahuan Fraunhofer pada tahun 1839, membuat refraktor 15 inci untuk Observatorium Pulkovo yang baru dibuat. Teleskop dengan diameter lensa 38 cm dan panjang 7 meter tetap menjadi pemimpin di dunia selama 8 tahun, tetapi masih mengandung banyak penyimpangan.

Adapun diameter maksimum lensa, yang menjadi mungkin untuk diproduksi pada waktu itu, adalah tepat untuk memanggil kembali ahli optik Swiss Pierre Guinan, yang pada akhir abad XVIII. Saya mencoba membuat lensa dengan diameter maksimum pada waktu itu, setelah membangun tungku peleburan untuk 80 kg kaca, dan pada tahun 1799, setelah 7 tahun gagal, setelah mengkonsumsi hampir semua sarana pribadi, saya berkesempatan untuk membuat lensa berdiameter 10-15 cm - suatu keberhasilan yang belum pernah terdengar sebelumnya. Belakangan, sudah pada tahun 1824, setelah muncul dengan teknologi untuk menghancurkan struktur ink-jet dari kaca batangan, menggergaji blanko yang rusak, menghancurkan perkawinan dan sekali lagi paduan, ia berhasil membuat lensa dengan diameter 45 cm, setelah itu ia meninggal. Tapi karyanya tidak sia-sia, American Alvan Clark, seorang seniman dengan profesi, terinspirasi oleh kesuksesannya, melanjutkan karyanya dengan putranya dan sudah pada tahun 1862 ia membuat refraktor untuk Observatorium Dearborn dengan diameter lensa 18 inci, berkat putranya yang “menemukan” bintang tersebut adalah satelit dari Sirius dan mampu "menyelesaikan" (terbuka) banyak bintang biner lainnya setelahnya.

Dan 11 tahun kemudian, perusahaan Alvan Clark and Sons memasang refraktor 26 inci di Observatorium Marinir dekat Washington, dengan bantuan yang Asaf Hall temukan satelit Mars - Phobos dan Deimos pada tahun 1877. Pada tahun 1878, Observatorium Pulkovo memesan dari Alvan Clark seharga 300.000 rubel refraktor 30 inci, yang diproduksi dan dipasang pada tahun 1885, dan pada tahun 1888 di Mount Hamilton di California (Lick Observatory), untuk sumbangan dari tokoh AS James Lick dengan jumlah 700 000 dolar dipasang teleskop terbesar yang diproduksi oleh Clark dengan diameter lensa 36 inci.


James Lick telescope versus man

Terinspirasi oleh tindakan Lika, Charles Yerkes memutuskan untuk menyumbangkan lebih dari satu juta dolar untuk membangun refraktor terbesar di dunia dengan diameter lensa 40 inci. Pekerjaan itu juga dilakukan oleh perusahaan Clark, tetapi tanpa pendirinya, sejak Clark meninggal pada tahun 1887. Refraktor ini tetap yang terbesar hingga saat ini, karena batas telah dicapai di mana lensa menyerap terlalu banyak cahaya dan berubah bentuk karena beratnya sendiri, yang mulai secara signifikan merusak gambar.


Teleskop Observatorium Yerkes, diameter lensa 102 cm, refraktor terbesar di dunia

Tidak ada gunanya membangun refraktor dengan diameter lensa besar dan untuk alasan lain - spektrum sekunder yang besar, teleskop ini sangat tidak nyaman untuk pengamatan spektral dan fotometrik - dengan teleskop yang lebih kecil, hasil yang jauh lebih baik dapat diperoleh. Tetapi teleskop ini telah sangat memperkaya astronomi bintang dengan banyak penemuan dan mereka berhasil terus berfungsi hingga hari ini.

Adapun teleskop cermin - reflektor, di mana cermin cekung digunakan sebagai lensa, bukan lensa, ide penciptaan mereka muncul selama kehidupan Gallileus, pada 1616 skema diusulkan oleh N. Zucca, dan kemudian pada 1638 oleh N. Mersen. Namun, teleskop cermin pertama dibuat oleh Isaac Newton pada tahun 1688, reflektor ini sangat kecil. Cermin perunggu bulat utamanya memiliki diameter hanya 2,5 cm, pada jarak 6,5 cm dari pusat cermin utama, cermin yang lebih kecil ditemukan - cermin sekunder yang memantulkan sinar cahaya ke lensa mata yang terletak di samping.


Desain optik teleskop Newton

Pada awalnya, Newton menggunakan lensa mata, di mana teleskop memberikan peningkatan 41 kali, tetapi mengubah lensa mata menjadi fokus yang lebih lama, sehingga mengurangi perbesaran menjadi 25 kali, Newton memperhatikan bahwa objek terlihat lebih cerah dan lebih tajam. Saat itulah menjadi jelas bahwa tujuan teleskop tidak hanya untuk "memperbesar" objek, tetapi juga untuk mengumpulkan cahaya sebanyak mungkin untuk memeriksanya secara lebih rinci dan dengan kualitas maksimum, karena area lensa teleskop jauh lebih besar daripada area pupil mata. Hari ini secara umum diterima bahwa peningkatan berguna maksimum dalam teleskop, yang memungkinkan Anda untuk sepenuhnya mengungkapkan potensi alat, sampai penyimpangan yang disebabkan oleh melebihi batas fisik kemampuan optik teleskop mulai terlihat, adalah 2 kali diameter lensa dalam mm. Yaitu, untuk teleskop Newton pertama jumlahnya 50 kali, tetapi seperti yang dicatat Newton sendiri, jauh lebih efisien untuk mengamati banyak objek pada perbesaran yang lebih rendah.


Tampilan Saturnus pada perbesaran tidak cukup, optimal, dan berlebihan

Misalnya, galaksi Andromeda Nebula, atau M31 menurut katalog Monsieur, memiliki dimensi sudut 6 kali lebih besar dari piringan bulan purnama, namun, untuk memeriksanya Anda memerlukan teleskop, karena kecerahannya jauh lebih sedikit daripada bulan dan Anda perlu mengumpulkan sebanyak mungkin untuk mempertimbangkan detailnya. Tanpa teleskop, itu tampak seperti bintik kusam di langit malam, jauh lebih kecil dari bulan, tetapi ini tidak lebih dari ilusi visual.


John Hadley Telescope (Sistem Newton)

Sudah pada 1721, John Hadley membangun reflektor Newton dengan diameter lensa 15 cm dan panjang fokus 158 cm, di mana itu mudah untuk mengamati bulan Jupiter dan bahkan untuk membedakan celah Cassini di cincin Saturnus, yang hampir tidak terlihat di teleskop udara 37 meter yang digunakan Huygens.

Di masa depan, skema yang lebih maju diciptakan, menggunakan cermin cekung parabola alih-alih cermin elips cekung berbentuk bola dan lebih kecil, dari mana cahaya dipantulkan kembali ke dalam lubang di tengah cermin utama, di belakang tempat lensa mata berdiri, menghasilkan gambar yang tidak terbalik, seperti pada Sistem Newton, dan garis lurus, dan panjang pipa pada saat yang sama menurun, sementara aberasi bola diperbaiki untuk sebagian besar.


Sistem optik teleskop Gregorius

Jadi, pada 1732-1768, James Short membuat beberapa teleskop menggunakan sistem Gregory, yang terbesar memiliki diameter 55 cm, dan William Herschel dari 1773, terbawa oleh cermin logam, berhasil memproduksi 430 cermin selama 20 tahun, akibatnya ia membangun yang terbesar reflektor dengan panjang fokus 20 dan 40 kaki Inggris (sekitar 12 meter).


Teleskop William Herschel terbesar dengan panjang fokus 12 meter

Diameter lensa perunggu reflektor 40 kaki adalah 122 cm, dan ketebalannya sekitar 9 cm, cermin memiliki berat setidaknya satu ton dan melorot karena beratnya sendiri. 75% darinya terdiri dari tembaga dan 25% timah. Cermin menjadi gelap sangat cepat, retak dan membutuhkan pemolesan ulang yang sering, yang dilakukan Herschel secara manual selama 15 tahun pertama, serta pembuatan cermin baru, di mana proses pemolesan memakan waktu lebih dari 16 jam dan tidak memungkinkan untuk lepas satu menit. Mengoperasikan teleskop sangat merepotkan, dan karena itu, untuk sebagian besar penemuannya, Herschel, bersama dengan saudara perempuannya Carolina, menggunakan teleskop berdiameter lebih kecil. Sangat menarik bahwa selama hidupnya, Herschel menemukan lebih dari 2500 nebula, 806 bintang biner, melakukan 4 penglihatan lengkap tentang langit malam yang terlihat olehnya, dan Carolina, selain 98 tahun hidupnya, berhasil menemukan 2 komet. Karyanya dilanjutkan oleh putra John, yang di Afrika melakukan pengamatan terhadap bagian langit yang tak terlihat dari Inggris menggunakan teleskop setinggi 20 kaki.


Saat ini, cermin dari teleskop Herschel terbesar disimpan di Slow

Pada tahun 1845, pembuat bir Inggris William Lassel, terbawa oleh astronomi, membangun reflektor dengan diameter cermin 61 cm, memasangnya di perkebunan Starfield dekat Liverpool dan setahun kemudian, pada tanggal 10 Oktober 1846, membuka satelit dari planet yang baru ditemukan Neptunus - Triton, kemudian menggunakan yang sama alat yang ia kelola untuk mendeteksi satelit Uranus - Ariel dan Umbriel. Dan pada tahun 1861 ia berhasil membangun teleskop dengan diameter lensa 122 cm, seperti teleskop Herschel, yang kemudian dipasang di Malta untuk mengamati bagian selatan dari langit berbintang.


Perangko yang didedikasikan untuk teleskop William Lassel 122 cm

Jika kita berbicara tentang reflektor terbesar abad ke-19, maka itu dibangun oleh William Parson, menyandang gelar Lord Ross. Memiliki banyak modal, ia memutuskan untuk membangun teleskop terbesar di dunia, tetapi sayangnya James Short menghancurkan semua kertas dengan rahasia manufaktur dan Ross harus menciptakan banyak lagi. Namun demikian, setelah menghabiskan banyak usaha dan 20.000 pound, uang besar untuk waktu itu, teleskop sudah siap pada tahun 1845 (butuh 3 tahun untuk membangun). Diameter cermin utama adalah 183 cm, berat 3 ton, panjang pipa 16 meter. Teleskop dikendalikan menggunakan sistem blok dan kabel yang kompleks, yang seharusnya dapat melayani 2 orang, memiliki medan terbatas - bisa naik dan turun, dan dari sisi ke sisi hanya berputar 15 derajat. Iklim Irlandia hampir tidak bisa disebut yang terbaik - selama 60-80 tahun malam yang cerah, terutama di musim dingin, karena Ross tidak dapat membuat penemuan signifikan tentang itu, bagaimanapun, ia adalah orang pertama yang memperhatikan bahwa beberapa nebula memiliki struktur spiral.


Teleskop Lord Ross yang direkonstruksi di Irlandia sekarang tersedia untuk dilihat di Birr Castle ( situs web )

Dimungkinkan untuk mengembalikan teleskop pada tahun 2001, menggunakan gambar-gambar yang diawetkan berkat istri Ross dan beberapa teknologi modern, cermin tebal yang tumpul digantikan oleh cermin aluminium ringan. Dimungkinkan untuk melampaui Ross dengan membangun teleskop dengan diameter cermin besar hanya pada awal abad terakhir.

Mode untuk cermin kaca muncul kembali di pertengahan abad ke-19, karena kaca lebih mudah diproses dan lapisan perak memantulkan 2 kali lebih banyak cahaya daripada cermin perunggu. Selain itu, cerminnya pun jauh lebih ringan. Pada tahun 1878, sebuah reflektor dengan diameter cermin 122 cm dipasang, dan sudah pada tahun 1888 - reflektor kaca terbesar abad XIX. dengan cermin dengan diameter 153 cm.

Namun, kemenangan akhir reflektor kaca atas logam jatuh pada 1917, ketika sebuah reflektor dengan diameter lensa 2,58 meter dibangun di Mount Wilson Observatory, dibiayai oleh jutawan John D. Hooker.


Mount Wilson Observatory 100 Inch Reflector

Kemenangan tegas cermin kaca atas yang logam adalah karena penemuan metode "bayangan" Foucault, yang meningkatkan kualitas pembuatan optik dan, sebagai hasilnya, reflektivitas cermin menjadi 90-95%. 1930 , , , , , , , , .

5- , - 1936 , - 1948 , 28 .


508- ( , )

- , , .

1975 - 6,05 , , - ( 2070 ) .


( -)

. , , . - , - .


6-

, . 25 1960 , 516 70 , , , 60 . 1963 , 3 . . , , 1,5 . , 20 1964 , , 5 1966 — 2 19 . , , 7 000 1,5 . 42 , 4 1968 . , — , 1969 , , 1971 . 2 .

, 2 , , , , . , 3-4 . , 12 5 1974 . 21 1974 , , .


-

1967 , 53 45 , — , , , 16 . 50 . , .


, (1968 )

1971 , . — 850 , — 650 , , . , 5 , -6 ( 1963 1968 , 1970 ). 10 .

1974 , 21 1974 , , , .

6050 650 , — , , . , 1/8λ ( ), 0,035 . , 60 , , , 3 0,0096 .

, 650- — , . «» , 70 , , 15 6 .

3 1974 , 30 1975 .

. . , , . 1979 , . 1993 .

, 2007 , 30 , . 200 , 8 . 3 , 10 - .

, — , -, , . , 1960- . 28 . — 0,3 .

:

, 2007 , , , , — «.Ru» , . – - , , - . — , ».

. , , — .

14 2018 , 11 7 , - 40 / , - 50 2 , 16 10 / . — - , 3-4 .

Sekarang teleskop BTA adalah salah satu dari sepuluh teleskop terbesar dan terbaik di dunia.

Lanjutan (tautan akan tersedia di sini) ...

Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikannya kepada teman-teman Anda, diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server entry-level yang kami temukan untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps dari $ 20 atau bagaimana membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps hingga musim semi gratis ketika membayar selama setengah tahun, Anda dapat memesan di sini .

Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 249 di Belanda dan Amerika Serikat! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?