Анатолий Томилин - Занимательно об астрономии
6. Менисковый телескоп системы Д. Д. Максутова
Примерно в сороковых годах нашего века арсенал древней науки пополнился еще одним новым типом телескопов. Советский оптик член-корреспондент Академии наук СССР Д. Д. Максутов предложил заменить линзу Шмидта, имеющую сложную по форме поверхность, мениском с двумя сферическими поверхностями. Эффект поразительный! Без ухудшения качества изображения длина телескопа снова уменьшилась. Сейчас рефлекторы системы Максутова установлены на ведущих обсерваториях нашей страны.
Но в общем-то каждый инструмент любого типа имеет свои достоинства и свои недостатки.
7. Методы, которые есть и которые будут
Богат приборный арсенал современной науки о звездах. И все-таки астрономы недовольны. А чем? Не у них ли лучшая техника современности и заинтересованность сильнейших умов планеты? Не у них ли обсерватории старые и новые? Да еще в горах, в неприступных, удаленных местах, куда одна только дорога обходится в копейку… Но стоп, выслушаем сначала претензии.
Первая жалоба — на недостаток информации.
Ну, милые… Оптическая астрономия, радиоастрономия. Чего еще? Оказывается, не устраивает… Земля! Родная планета, колыбель. На Луну им захотелось. А зачем? Из-за неспокойной земной атмосферы достаются, дескать, крохи. (Вы слышите — они смеют называть крохами то, что тысячелетиями питало гениев.) Может быть, дело не в атмосфере? Впрочем, кажется, вот пошли более убедительные доводы.
Жалуются физики: газовая оболочка, окружающая Землю, обладает чрезвычайно малой прозрачностью. Сквозь атмосферу на Землю попадает ничтожная часть излучения, приходящего из космоса. Если представить себе набор существующих в природе лучей в виде длинной линейки, на которой сверху нанесены длины электромагнитных волн, а внизу — соответствующие этим волнам частоты, то окажется, что используем мы из всего набора пустяк. Недаром известный американский астроном Г. Рессел мечтал: «После смерти все хорошие астрономы попадут на Луну». Что и говорить, на Луне условия наблюдений идеальные. Впрочем, все ли земные возможности исчерпаны?
Снова история нас уводит в конец XVIII и начало XIX века. Это было удивительное время гениальных одиночек, тонких и остроумных людей железной работоспособности. Для них все: труд, отдых, радость, сама жизнь — заключалось в преданности науке. Ни в одной эпохе невозможно найти человека, которому удалось бы совершить открытие так, между прочим. Слава награждает, но за это требует от человека его самого целиком, без остатка, будь он хоть трижды гений.
Итак, снова Англия. Маленькое местечко Слоу близ Виндзора. Здесь с 1783 года живет придворный инструментальный мастер Вильям Гершель — человек удивительной судьбы. Родившись в Ганновере в семье военного музыканта, Вильям унаследовал профессию отца и в семнадцать лет сделался гобоистом ганноверской гвардии. Спустя несколько лет Гершель удрал со службы и, перекочевав в Англию, стал сначала давать частные уроки музыки, а потом поступил на должность органиста в Галифаксе и в Бате.
Молодой органист был довольно видной фигурой в музыкальном мире пуританской Англии того времени. Но не музыка занимала его помыслы. После трудового дня музыканта, продолжавшегося нередко 14 часов, он все вечера свои отдавал изучению математики, языков, оптики и астрономии. Его желание воочию увидеть звезды было так сильно, что он пользовался даже антрактами во время концертов для наблюдений. Трудно представить себе, сколько и когда он отдыхал. После смерти отца он взял к себе сестру Каролину и младшего брата Александра, которые скоро разделили его увлечение астрономией. Брат вместе с ним шлифовал зеркала для телескопа, а Каролина в это время читала вслух, чтобы не пропадало зря время для ума. Сестра стала его ближайшей помощницей, а затем и самостоятельней наблюдательницей ночного неба, причем сделала несколько любопытных открытий.
В 1774 году удивительное семейство изготовило свой первый зеркальный телескоп. За несколько лет упорных трудов Вильям Гершель приобрел не только опыт, но и уверенность в своем увлечении. И 13 марта 1781 года неожиданно в созвездии Близнецов он обнаружил звезду с видимым диском. Сначала принял ее за комету, но вскоре, вычислив почти круговую орбиту, убедился в том, что открыта новая планета. В честь короля он назвал ее «звездой Георга», однако название не укрепилось и планету стали называть Уран. Это открытие сразу выдвинуло «подпольного астронома» в ряды знаменитостей. Король и весь двор убедились, что телескопы «музыканта» не только не уступают, но и значительно превосходят инструменты, установленные в Гринвичской обсерватории и в Виндзоре. Тогда-то и получил Гершель лестное предложение занять пост королевского инструментального мастера. При назначении была забыта сущая безделица — содержание. Оно оказалось столь незначительным, что «мастер» по-прежнему большее время вынужден был отдавать опостылевшей музыке. Правда, в конце концов бедственное положение Гершеля стало известно королю и было исправлено. Для астрономии наступил «золотой век».
Мы еще встретимся с астрономическими открытиями и работами Гершеля. Пока же — небольшое отступление от звезд.
Наблюдая Солнце через различные фильтры, Гершель решил измерить температуру в различных точках солнечного спектра. Для этой цели он пропустил луч через призму и стал передвигать обычный ртутный термометр с зачерненным шариком из области одного цвета в область другого. И вот первое открытие — красный цвет оказался значительно теплее голубого. Чудеса! И второе, еще удивительнее, — термометр продолжает нагреваться, даже будучи вынесенным за пределы красной полосы в темноту.
Ясно, что здесь имел место новый вид излучения — инфракрасное, которое подчинялось тем же законам, что и видимый свет, оставаясь невидимым. И он, Гершель, открыл это!
Новые лучи — еще один язык, на котором вселенная разговаривает с человеком. Нужно только научиться его понимать. Понадобилось более 100 лет, чтобы получить первые настоящие фотографии небесных тел в инфракрасных лучах. Успех был поразительный. На Венере открыт углекислый газ, а на Юпитере — водород.
Инфракрасное излучение стало надежным источником информации астрономов, оно рассказывало о природе атмосфер планет и температуре на их поверхностях. Особенно быстрый прогресс в этой области начался после второй мировой войны. Правда, автор не берет на себя смелость утверждать, что прогресс этот обязан чистой и безусловно мирной науке — астрономии. Слишком привыкла наука XX века питаться крошками со стола Марса. Инфракрасная локация, инфракрасные боеголовки ракет самонаведения…
Выросли и первые барьеры: инфракрасное излучение самой Земли, а главное — атмосферы нашей планеты, поглощающее большую часть приходящих инфракрасных лучей. Все это чрезвычайно мешает наблюдениям. Вот если бы выбраться за ее пределы!
Так и здесь на повестку дня стала выходить проблема внеатмосферной астрономии.
Инфракрасная астрономия не удовлетворила аппетита исследователей. А человек жаден к знаниям. И эта жадность требовала новых источников информации.
Но вот слышатся голоса представителей оптической астрономии. И они недовольны? Человеку на Земле более миллиона лет, и все это время он смотрел на небо глазами. Радовался восходам и грустил с заходами Солнца. Восхищался алмазной россыпью звезд. А они?!
Атмосфера Земли никогда не бывает неподвижной и абсолютно прозрачной. В ней происходит непрерывное движение. Теплые слои перемешиваются с холодными, создают вихри, заставляют звезды мерцать. Стоит ли строить большие, огромные, гигантские телескопы, если вместо четкой картины чужой планеты с ясными деталями дрожащая атмосфера позволяет увидеть только мутное, более или менее яркое пятно с расплывшимися контурами? Каналы, открытые на Марсе Скиапарелли, не разглядеть. И уж тем более ни в один телескоп-гигант, установленный на поверхности Земли, не удастся увидеть ракету, прилунившуюся возле одного из кратеров нашего ночного спутника…
Становится понятной тенденция астрономов забираться в высокогорные районы. Там воздух чище, спокойнее. (И тем более понятны жгучие противоречия, разрывающие тех научных работников, которые вовсе не относятся с ненавистью к комфорту современных городов.)
Ладно, в горы так в горы. Что еще? Пожимают плечами. Спасибо хоть на том, что согласились принять в качестве небольшого подарка ленинградский БТА; согласились, но тут же заметили, что минимальные размеры предмета, которые разглядит этот уникальный прибор на поверхности Луны, будут не менее 60 метров. Так, может, вообще не строить таких гигантских телескопов? Пожалуйста, вместо одного БТА можно всех астрономов, включая и любителей, снабдить персональными портативными приборами типа ньютоновского рефлектора. Ах, нет! Оказывается, большие телескопы им все-таки нужны. Чем крупнее зеркало, тем больше света оно собирает. Тем ярче становятся слабые звезды, тем больше пресловутый радиус действия инструмента. Но вот новое ограничение. Оказывается, построить телескоп больше БТА вообще вряд ли когда-нибудь удастся. Причиной этому… земное притяжение. Шестиметровое зеркало весит 42 тонны! А допустимый прогиб его не должен превышать десятой доли длины световой волны, то есть 5/100 000 миллиметра. Но ведь зеркало должно еще и передвигаться. М-да, задача… Конечно, можно принять силу тяжести как неизбежное зло. А можно…
