Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2007 № 02

Однако с увеличением размеров линз, как правило, возрастают и свойственные им недостатки. Так, лучи света, собираемые линзой, перестают сходиться в одной точке, в фокусе. Изображение из-за этого получается размытым, а также окрашенным. Зачастую в стекле линзы оказываются пузырьки воздуха, само стекло получается неоднородным. Сложнее придать большой линзе и необходимую форму.

Все это, в конце концов, привело к тому, что ученые предпочли линзовым телескопам-рефракторам зеркальные телескопы-рефлекторы. Ведь световые лучи можно собирать в точку не только линзой, но и вогнутым зеркалом. Материал зеркала может быть и не таким уж одно родным: ведь лучи света не проходят сквозь него, зеркальную пленку наносят непосредственно на поверхность.

Михаил Ломоносов, Исаак Ньютон и другие ученые работали уже над совершенствованием зеркальных телескопов. Это, в конце концов, привело к тому, что в наши дни рефлекторы имеют значительный перевес над рефракторами. Если построенный в начале XX века крупнейший в мире Йоркский рефрактор имеет диаметр объектива около 1 м, то диаметр главного зеркала самого большого в нашей стране рефлектора БТА, установленного на Кавказе, в 6 раз больше.

Телескоп БТА в свое время был рекордсменом.

Но и здесь есть свой предел. Дело в том, что трудности изготовления как линз, так и зеркал растут вместо с ними, причем, пожалуй, даже в геометрической прогрессии. Например, известный английский астроном Уильям Гершель, лично изготовлявший зеркала для своих инструментов, однажды чуть ли не сутки не отходил от полировального станка, доводя поверхность зеркала до возможно лучшего качества.

Но Гершель все же работал в собственной мастерской, у себя дома. А вот для изготовления зеркала для БТА на Лыткаринском заводе оптического стекла пришлось построить специальный цех с двойными стенами для лучшей теплоизоляции. Заготовку зеркала охлаждали там более двух лет. Еще свыше года заняла полировка и шлифовка, которую выполняли лучшие мастера страны с помощью уникального, специально для этой цели созданного оборудования, потратив на шлифовку свыше 7000 каратов алмазного порошка. И все-таки зеркало надлежащего качества получилось лишь с четвертого раза. А весит оно, между прочим, свыше 40 т, так что вполне может треснуть под собственной тяжестью.

Чтобы этого не случилось на практике, под зеркало подкладывают специальную опору-«подушку», тоже изготовляемую по специальной технологии. А в итоге каждый инструмент получается уникальным, стоит огромных денег, а вот изображение, получаемое с его помощью, зачастую оставляет желать лучшего.

Новая инфракрасная камера — сложнейший прибор.

Так получается по нескольким причинам. Во-первых, на практике пока никак не удается добиться идеальной геометрии зеркала; какая-то погрешность обязательна будет присутствовать. Во-вторых, само по себе зеркало, невзирая на величину и массу, инструмент исключительно нежный — стоит измениться температуре окружающего воздуха хотя бы на градус-другой, и его уже начинает «вести», то есть сказываются температурные деформации. И, наконец, в-третьих, на качестве получаемого изображения сказывается неоднородность атмосферы, всегда имеющиеся в ней примеси. Именно поэтому телескопы стараются размещать высоко в горах, где воздух чище, а слой атмосферы тоньше. А в последние десятилетия астрономические инструменты стали даже выносить за пределы атмосферы, на орбиту вспомните хотя бы о космическом телескопе «Хаббл».

Однако в космос пока нельзя вывезти очень уж большой телескоп — грузоподъемность ракет и «шаттлов» все-таки ограничена. Да и чем больше, сложнее установка, тем большего присмотра она, как правило, требует.

Доктор Ангел задумал произвести революцию в производстве астрономических зеркал. Им предложена конструкция сотового зеркала, которое намного легче литого.

Он полагает, что, залив жидкое стекло в форму, которая представляет собой сотовую структуру с пустотами, можно получить более легкое, а значит, менее деформируемое под собственной тяжестью зеркало. Причем его легче будет корректировать, учитывать несовершенство формы, а также температурные изменения самого материала.

Далее, сотовая структура позволяет создать так называемую адаптивную оптику. То есть такое зеркало, которое в большей или меньшей степени можно приспособить, адаптировать к изменяющимся условиям окружающем среды. Для этого в «подушке», на которую опирается зеркало, делают множество опорных штырей-пальцев. Их микроперемещениями управляет компьютер, который, уменьшая или увеличивая давление на том или ином участке зеркала, подправляет его геометрию.

Кроме того, тот же компьютер позволяет учитывать неоднородность атмосферы, сравнивая ее сиюминутное состояние с неким эталоном, хранящимся в его памяти. И таким образом из получаемого изображения как бы вычитаются атмосферные искажения.

И, наконец, современная вычислительная техника позволяет получить единое синтезированное изображение сразу с нескольких зеркал.

Именно по такому пути пошли доктор Ангел и его коллеги. Телескоп «Магеллан» в полном сборе будет иметь, как сказано, семь зеркал (см. схему). А управляющий компьютер соберет все изображения воедино.

Более того, в идеале астрономы хотят получать единое синтезированное изображение со всех оптических телескопов, расположенных на земном шаре и даже за его пределами — на космической орбите. Сначала оно будет записано на видеопленку вместе с сигналами точнейших атомных часов. А затем суперкомпьютер сведет воедино все изображения одного объекта, полученные разными телескопами.

Такова генеральная идея. А пока осенью 2005 года из недр печи наружу была выставлена остывшая заготовка первого зеркала. Останется изготовить еще шесть. А на это, а также на шлифовку зеркал, металлоконструкции для их монтажа, компьютерное оборудование и т. д., потребуется не менее 500 млн. долларов.

Так или иначе, но по плану строительство самого телескопа «Магеллан» в Чили должно начаться в 2013-м и закончиться в 2016 году.

Помимо поиска края Вселенной, с его помощью исследователи хотят как следует разглядеть планеты у чужих звезд, а также обнаружить, наконец, те тайники, где скрыта загадочная темная энергия.

По материалам газеты «Нью-Йорк Таймс» публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ

СЕНСАЦИИ НАШИХ ДНЕЙ

Все это из воды?

Что можно сделать из чистой воды? Лед? Пар? Разложить ее на водород и кислород?

Да. А что вы скажете, узнав, что из воды можно получить к тому же висмут, железо, палладий, цинк, молибден и еще 13 различных элементов?

Работу, благодаря которой был получен этот результат, ученые Магнитогорского горно-металлургического института, ныне Магнитогорский государственный университет им. Г.И. Носова, начали еще в 60-е годы прошлого века под руководством тогда еще кандидата, а ныне доктора технических наук Николая Ивановича Иванова. О получении из воды новых элементов тогда не задумывались, а занимались упрочнением металлов, подвергая, в частности, расплавленную сталь действию электрических разрядов. Далеко не каждую научную работу венчает успех. Эксперименты со сталью прекратили. Но накопленный опыт ученые решили использовать для очистки сточных вод городов и промышленных предприятий.

Задача эта крайне важная. Знаменитый физик Нильс Бор сказал когда-то: «Человечество не погибнет от ядерной войны, гораздо раньше оно задохнется в собственном мусоре…»

Возможно, сказано слишком сильно, однако здравый смысл в этой фразе, несомненно, есть. Но вернемся к рассказу о работе магнитогорских ученых. Для нас грязь — это жирное пятно на брюках, для ученых — всего лишь комбинация определенных химических веществ и элементов. Ученые подвергли действию электрических разрядов различные образцы сточных вод и обнаружили, что вода становится заметно чище. Осадку же, который оставался после очистки воды, планировали найти полезное применение — использовать его, к примеру, для производства бетона или кирпичей. Но, сделав его химический анализ, удивились: осадок содержал химические элементы, которых в исходном веществе быть не могло! Чтобы исключить ошибки, для следующей серии экспериментов взяли чистейшую дистиллированную воду.

Впрочем, слово» чистейшая» — из языка бытового. Как показал предварительный анализ, в воде содержались В, Si, Cr, Mg, Fe, немного цинка, алюминия и висмута, а также тяжелая и сверхтяжелая вода. Но общее количество примесей не превышало 0,007 г на 1 кг.