Первые люди, наблюдая за ночным небом, мечтали о том, как могут выглядеть вблизи звёзды. Несмотря на тысячи лет технологического прогресса, технологии для путешествий к далёким звёздам до сих пор недоступны. Хотя человечество высадило астронавтов на Луну и ровер Curiosity работает на Марсе, эти блестящие белые точки, называемые звёздами, остаются вне пределов досягаемости, требуя миллиардов световых лет для прямого доступа.
В то же время, хотя прикоснуться к звёздам невозможно, их можно исследовать с помощью телескопов. Эти приборы являются способом человечества изучать космические объекты, не отправляясь в бесчисленное количество световых лет, необходимых для их наблюдения вблизи. Благодаря научным достижениям, современные телескопы значительно превосходят ручные подзорные трубы, позволяя астрономам получать изображения, невидимые невооружённым глазом и недоступные для обычных земных чувств.
В этом материале представлено десять крупнейших наземных телескопов мира. Для обзора не рассматриваются телескопические массивы, объединяющие данные из нескольких источников для создания единого изображения. Также исключены космические телескопы, в частности Хаббл и Джеймс Уэбб, поскольку внимание сосредоточено исключительно на инструментах, функционирующих на Земле. Далее приведён перечень десяти крупных телескопов и их локаций.
Существуют два телескопа Gemini, один из которых – Gemini South – расположен в Серро-Пачон, Чили. Хотя их часто называют единой обсерваторией, они являются отдельными объектами. Gemini South находится почти на высоте 2743 метров (9000 футов) над уровнем моря благодаря своему расположению в чилийских Андах. Это обеспечивает уникальные условия для наблюдений.
Отсутствие влажности и ясное небо на Серро-Пачоне обеспечивают Gemini South чёткий обзор неба. Облака, влага или даже одна капля воды способны исказить изображение. Благодаря этим уникальным и благоприятным условиям, Gemini South смог получить много беспрецедентных снимков с момента начала работы в 2000 году. Это позволило значительно расширить понимание удалённых космических объектов.
Вращающийся купол телескопа имеет диаметр 46 метров, а его Кассегрейновский рефлектор – 8,1 метра. Gemini South зафиксировал впечатляющие снимки далёкого космоса, в частности поле Трапеции в туманности Ориона и биполярную туманность NS14. Эти изображения, как и большинство данных, полученных высокотехнологичными телескопами, абсолютно невозможно увидеть невооружённым глазом или с помощью потребительского оборудования, что подчёркивает возможности современной астрономии.
После рассмотрения Gemini South, перейдём к Gemini North, второй части Обсерватории Gemini. Gemini North расположен на Мауна-Кеа, Гавайи, на высоте примерно 4267 метров (14000 футов) над уровнем моря. Телескоп по своей конструкции похож на Gemini South, имея такой же вращающийся купол диаметром 46 метров и Кассегрейновский рефлектор диаметром 8,1 метра, что обеспечивает схожие технические характеристики.
Телескоп Gemini North зафиксировал удивительные изображения, включая снимки бушующих штормов на Юпитере и фотографии межзвёздного объекта, который считается кометой. Эти данные были получены благодаря экспозициям через многообъектные спектрографы Gemini, или «GMOS». Расположение двух телескопов Gemini не случайно, ведь они размещены таким образом, чтобы совместно охватывать почти всё небо, максимизируя свои наблюдательные возможности.
На начальном этапе разработки система Gemini была совместным предприятием, финансируемым Соединёнными Штатами, Великобританией, Австралией, Чили и соседними странами. Однако, после выхода Великобритании из финансирования в 2012 году, обсерватория подверглась значительным сокращениям бюджета. Как следствие, функции телескопов Gemini были оптимизированы и ограничены, что повлияло на их операционную деятельность.
Несмотря на это, в 2018 году Корейское космическое агентство KASI присоединилось к участию в проекте Gemini, что помогло смягчить финансовые трудности. Это сотрудничество позволило обсерватории Gemini продолжать свою деятельность, обеспечивая важные астрономические исследования. Присоединение нового партнёра демонстрирует международное значение и ценность данных, которые собирают эти мощные телескопы, даже несмотря на вызовы финансирования.
На Гавайях расположено много телескопов, поскольку высокие горные вершины этого тихоокеанского рая почти полностью не подвергаются влиянию океана, окружающего острова. Только на горе Мауна-Кеа находится не менее 13 телескопов, среди которых Телескоп Subaru. Он принадлежит и эксплуатируется Национальной астрономической обсерваторией Японии, известной как NAOJ, что подчёркивает международный характер астрономических исследований.
Мауна-Кеа расположена на высоте 4115 метров (13500 футов) над уровнем моря, далеко за пределами зоны облачного покрова этого региона. Эта гора является не только высокой вершиной, но и спящим вулканом, что создаёт уникальный ландшафт. Учитывая относительную удалённость локации, телескоп управляется из контрольного центра, который называется Hilo Base Facility, что значительно доступнее для работающих там учёных и инженеров.
Телескоп Subaru был построен в середине 1990-х годов и начал полноценную работу в январе 1999 года. Диаметр его основного зеркала составляет 8,2 метра, что немного больше, чем у телескопов Gemini. Это зеркало весит более 25 тонн, а вся окружающая конструкция имеет значительную массу – 612 тонн, что свидетельствует о масштабности инженерного проекта и его технической сложности.
Необычно названный «Очень Большой Телескоп» (Very Large Telescope) действительно очень большой. Он был введён в эксплуатацию в 1998 году и является частью Европейской Южной Обсерватории, хотя расположен не в Европе, а в Южной Америке. Этот телескоп соответствует своему названию и потенциально может использовать наблюдения звёздного света для обнаружения скрытых экзопланет, способствуя поиску жизни за пределами Земли.
На самом деле, Очень Большой Телескоп представляет собой комбинацию четырёх телескопов, хотя это не является телескопическим массивом в традиционном понимании. Каждый из четырёх «Унитарных телескопов» имеет зеркала диаметром 8,2 метра. Их можно использовать как отдельно, так и вместе для получения изображений сверхвысокой детализации, что было бы невозможно с помощью любого из этих телескопов поодиночке, расширяя границы наблюдений.
Этот телескоп расположен в Серро-Параналь, Чили, на горном плато, находящемся на высоте 2636 метров (8650 футов) над уровнем моря. Если эта местность кажется знакомой, это может быть связано с тем, что она фигурировала в кино. Люди, которые живут и работают на объекте Очень Большого Телескопа, размещаются в здании под названием «Резиденция».
Это здание было использовано как Эко-Отель в фильме 2008 года «Квант милосердия», где его взрывают как часть взрывного финала фильма. Благодаря кинематографическим визуальным эффектам, локация на самом деле не была разрушена. Этот факт подчёркивает уникальность места расположения телескопа и его эстетическую привлекательность, которая заинтересовала кинематографистов, несмотря на его научное назначение.
Единственный африканский объект в этом перечне – Южноафриканский Большой Телескоп, или SALT. Он расположен в Сазерленде, Южная Африка. Его иногда называют «Гигантским Оком Африки в небе», и легко понять почему, ведь он является крупнейшим и самым известным телескопом в регионе. Его расположение играет ключевую роль в осуществлении астрономических наблюдений в южном полушарии.
SALT расположен на высоте 1798 метров (5900 футов), достаточно высоко для беспрепятственного обзора неба. В целях экономии средств, телескоп имеет фиксированный угол подъёма и может регулироваться только по азимутальной оси. Эта упрощённая конструкция делает SALT легче и дешевле в обслуживании, по крайней мере по стандартам многомиллионных телескопов, финансируемых различными странами.
Согласно веб-сайту Южноафриканской астрономической обсерватории, телескоп буквально в миллиард раз мощнее человеческого глаза. Это достигается благодаря апертуре его основного зеркала размером 11,1 на 9,8 метра. В целом, SALT является модифицированной версией Телескопа Хобби-Эберли в Техасе, о котором будет рассказано позже, что указывает на определённый обмен инженерными решениями между обсерваториями.
Начав этот обзор с пары телескопов Gemini, отметим, что они не единственные «теле-близнецы». Существуют также телескопы Кек, оба из которых расположены на Мауна-Кеа, Гавайи, подобно Gemini North. Фактически, Обсерватория Кек находится менее чем в 80 километрах (50 милях) от телескопа Gemini North, что свидетельствует о высокой концентрации астрономических объектов в этом регионе, благоприятном для наблюдений.
Кек I и Кек II практически идентичны и расположены рядом, поэтому их рассматривают как единый объект в этой записи. Кек I начал собирать данные в 1993 году, а Кек II присоединился лишь через три года, в 1996 году. Вместе они совершили научные прорывы, в частности наблюдение внутренней части умирающей звезды, что предоставило ценную информацию об эволюции звёзд и их конечных стадиях.
Значительная инновация, реализованная в телескопах Кек, возникла из-за непрактичности массивных зеркал, которые используются для наблюдения далёких участков космоса. Традиционные стеклянные панели такой величины могли бы деформироваться или разбиться во время движения. Поэтому дизайнер Джерри Нельсон и его команда разработали новый способ сборки зеркала телескопа, что стало прорывом в области астрономического приборостроения.
Вместо одного массивного куска стекла, зеркало Кека состоит из 36 шестиугольных зеркал, которые плотно соединяются, образуя одно большое зеркало. Этот дизайн оказался настолько революционным и успешным, что его использовали в Телескопе Хобби-Эберли, Южноафриканском Большом Телескопе и большинстве других телескопов значительного размера. Такая конструкция позволила создавать чрезвычайно большие и стабильные зеркала.
Как уже упоминалось, Южноафриканский Большой Телескоп был основан на конструкции Телескопа Хобби-Эберли, расположенного в Форт-Дэвисе, Техас. Это утверждение по большей части верно, однако Телескоп Хобби-Эберли ещё больше. Он может похвастаться зеркалом примерно такого же размера, как его южноафриканский аналог, но с большей апертурой – 10 метров (32 фута), что позволяет собирать больше света.
Подобно SALT, Хобби-Эберли имеет фиксированный угол наклона, всегда установленный на 55 градусов. Даже с этим ограничением, Хобби-Эберли может наблюдать 70% неба, что делает его очень эффективным инструментом. Поэтому не удивительно, что его конструкция была скопирована для проекта SALT. Что касается его расположения в Техасе, он относительно доступен по сравнению с большинством других телескопов в этом обзоре.
Телескоп расположен в 724 километрах (450 милях) к западу от Остина. Таким образом, он является популярным туристическим объектом. Билеты на экскурсию для взрослых стоят всего 10 долларов, а для детей, студентов и пожилых людей – ещё меньше. Это делает его одним из немногих крупных телескопов, открытых для широкой публики, сочетая науку с образовательным туризмом.
Одной из важнейших миссий Хобби-Эберли является «Эксперимент по тёмной энергии с помощью телескопа Хобби-Эберли», известный как HETDEX. Он использует передовую спектроскопию для отслеживания излучений тёмной энергии, охватывая 11 миллиардов лет космической истории. Это позволяет учёным исследовать фундаментальные свойства Вселенной и её эволюцию, расширяя современные знания о космосе.
Большой Канарский Телескоп (Gran Telescopio Canarias) находится на острове Ла-Пальма, принадлежащем Канарским островам Испании. Это относительно новый телескоп по сравнению с некоторыми другими, которые уже были рассмотрены. Его церемония «первого света» состоялась в 2007 году, что означает первое официальное использование телескопа для наблюдения за звёздами. Однако сбор данных начался только в 2009 году, после установки системы OSIRIS.
Gran Telescopio Canarias является частью Обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Ла-Пальме, расположенной далеко от материковой Испании и крупных городов. Он находится на высоте 2286 метров (7500 футов) над уровнем моря. Как единственный европейский объект в этом материале, он является крупнейшим телескопом во всей Европе, имея диаметр 10,4 метра, что делает его ключевым инструментом для европейских астрономов.
Для улучшения результатов GTC и других телескопов обсерватории Ла-Пальма приняли «Закон о небе». Его цель – минимизация светового загрязнения, которое затрудняет наблюдение за звёздами. Благодаря обеспечению выполнения этого закона, ночное небо вокруг обсерватории является действительно чёрным. Это критически важно для получения высококачественных астрономических данных и изображений, что подчёркивает важность защиты ночного неба.
Для заключительного пункта этого перечня мы несколько расширяем рамки определений. Это не массив телескопов, но, как следует из названия, это бинокулярный телескоп. Если обычный телескоп подобен усовершенствованной версии подзорной трубы, то Большой Бинокулярный Телескоп применяет тот же принцип к биноклю, который использовал бы орнитолог, но для наблюдения далёких галактик и других космических явлений.
Большой Бинокулярный Телескоп, который начал полноценную работу в 2008 году, был первым в своём роде, представляя новое поколение инструментов для исследования космоса. Он использует два основных зеркала диаметром 8,4 метра каждое, но они объединяются, чтобы создать эффективный диаметр 11,9 метра. Это можно считать определённым отклонением, но по сути это крупнейший телескоп на одной опоре в мире.
Кроме того, LBT использует систему «адаптивной оптики», которая позволяет получать значительно более чёткие изображения, чем считалось возможным ранее. Несмотря на эти выдающиеся достижения, Большой Бинокулярный Телескоп не лишён противоречий, главным образом из-за его расположения. LBT находится на горе Грэм в Аризоне на высоте более 3200 метров (10500 футов), что стало причиной конфликтов.
Проблема заключается в том, что гора Грэм считается священной землёй для племени санкарлосских апачей, коренных американцев. Были поданы многочисленные судебные иски против проекта, но все они были отклонены, и проект получил разрешение на продолжение. Этот аспект подчёркивает конфликт между научным прогрессом и сохранением культурного наследия, который иногда возникает при реализации масштабных инфраструктурных проектов.
