Полная версия


Инфракрасный телескоп

Астрономия для любителей Виды телескопов Инфракрасный

Инфракрасный телескоп

Инфракрасные телескопы – это такой вид телескопов, которые применяются в астрономии для изучения теплового излучения космических объектов. Инфракрасное излучение - электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны 0,74 мкм) и микроволновым излучением (1-2 мм). По-другому назвать инфракрасное излучение можно как «тепловое». Как известно, абсолютно все тела, и жидкие, и твердые, нагретые до определенной температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. Длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем ниже температура, тем волна длиннее и ниже интенсивность ее излучения. Эксперименты в области изучения инфракрасного излучения проводились в конце 18 века. Тогда Уильям Гершель, английский ученый, впервые провел исследование нагревательных способностей лучей разных частей спектра. Обнаруженное невидимое излучение, способное, тем не менее, нагревать Гершель назвал инфракрасным.

Весь диапазон инфракрасного излучения делится на три составляющих:

  • коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;
  • средневолновая: λ = 2,5—50 мкм;
  • длинноволновая: λ = 50—2000 мкм.
Инфракрасный телескоп

Длинноволновую окраину этого диапазона некоторые ученые выделяют в отдельный диапазон – терагерцевое излучение (субмиллиметровое излучение).

Наукой доказано, что земная атмосфера пропускает инфракрасное излучение только определенного диапазона: 0,75-5 мкм. Для остальной части лучей она непрозрачна. Однако наблюдение за звездами в инфракрасном свете все равно активно используется в астрономии с 19 века. Инфракрасные телескопы позволяют фиксировать такие дейтсвия, которые невыполнимы с помощью обычной астрономической техники. Британского ученого Чарльза Пиацци Смита принято считать основателем инфракрасной астрономии. Именно он первым зарегистрировал тепловое излучение Луны в 1856 году.

Действие инфракрасного телескопа

Инфракрасный телескоп

Принцип действия такого телескопа состоит в принятии и обработке теплового излучения. В первых инфракрасных телескопах использовалась фольга, обладающая черной поверхностью. Если через полоску фольги пропустить ток, то при изменении температуры металла, меняется его сопротивление. Следовательно, изменяются и показатели тока. В зависимости от этих показателей можно рассчитать интенсивность теплового излучения.

Из чего состоит современный инфракрасный телескоп?

Сегодня важнейшим блоком любого инфракрасного телескопа является криостат. В отличие от обычных телескопов, которые мало зависят от температуры окружающей среды, инфракрасный телескоп при работе нужно постоянно охлаждать, иначе кроме излучения космических объектов он будет регистрировать тепловое излучение всех близлежащих объектов, а также самого себя, т.е. главный сигнал затеряется за шумом. Для охлаждения инфракрасных телескопов изначально использовался сухой лед, потом для лучшей защиты от помех разработчики телескопов перешли на жидкий азот. В настоящее время большинство телескопов охлаждают жидким гелием. В современных телескопах некоторые модули охлаждают до температуры 3 Кельвина.

В качестве собирающих устройств в инфракрасных телескопах используются вогнутые зеркала диаметром в среднем 2-4 м., причем точность обработки отражающей поверхности у них гораздо ниже, чем в обычном телескопе.

Блок управления – не менее важная деталь инфракрасного телескопа. Он оснащен высокоточной электроникой, которая отвечает за выполнение той или иной научной программы, контроль за жизненно важными функциями телескопа.

Инфракрасный телескоп

Существуют телескопы, которые одновременно являются оптическими и инфракрасными, например знаменитый Хаббл. Тепловые лучи отражаются обычным телескопическим объективом и фокусируются в одной точке, где размещается прибор, измеряющий тепло. Также существуют инфракрасные фильтры, пропускающие только тепловые лучи. С такими фильтрами происходит фотографирование.

«Достижения» инфракрасных телескопов

Инфракрасный телескоп

В первую очередь возможности инфракрасных телескопов были использованы для изучения планет Солнечной системы. С помощью тепловых наблюдений удалось уточнить структуру атмосфер некоторых планет, обнаружить водяной лед на поверхности спутников планет-гигантов, открыть собственное тепловое излучение Сатурна и Юпитера. С помощью инфракрасных телескопов ученым удалось составить новую «тепловую» карту вселенной, которая во многом отличается от привычной карты звездного неба. На ней можно увидеть как остывшие планеты, так и места возможного образования новых звезд.

Самые знаменитые инфракрасные телескопы

В настоящее время в мире существует множество инфракрасных телескопов, которые предназначены для наблюдений с высоких точек земной поверхности, стратостатов, высотных самолетов и даже космических спутников. В 1983 году на околоземную орбиту был выведен знаменитый телескоп IRAS. Он проработал на орбите больше года, и основным его назначением было исследование излучения центральной области Млечного Пути.

Другой знаменитый инфракрасный телескоп, Спитцер (Spitzer) является даже не телескопом, а полноценной обсерваторией. Он был выведен на орбиту в августе 2003 года. Наравне с телескопом Хаббл он используется для изучения самых далеких галактик. Телескоп оснащен 85-сантиметровым бериллиевым зеркалом, обеспечивающим разрешение до одной угловой секунды. Охлаждение аппаратуры производится жидким гелием. Обсерватория Спитцер уникальна тем, что движется не по геоцентрической, а по гелиоцентрической орбите. Это было сделано для того, чтобы аппаратура остывала вдали от нашей планеты и была способна более точно улавливать сигналы, избегая помех. С помощью Спитцера было открыто 2 внесолнечные планеты, несколько сверхмассивных черных дыр, а так же гигантские пылевые облака вокруг некоторых звезд.

Запуск новейшего телескопа «Гершель» состоялся 14 мая 2009 года с космодрома Куру с помощью ракеты-носителя «Ариан-5». «Гершель» — первая космическая обсерватория для полномасштабного изучения инфракрасного излучения в космосе. Телескоп имеет зеркало диаметром 3,5 метра, он предназначен для изучения инфракрасной части излучения от объектов в Млечном пути и Солнечной системе, а также от внегалактических объектов, находящихся в миллиардах световых лет от Земли. 17 июня 2013 года «Гершель» официально завершил свою научную миссию, он был выведен на орбиту вокруг Солнца, где и останется навсегда. Ученые получили всю необходимую информацию и собрали множество данных об объектах во Вселенной.

Будущее инфракрасной астрономии – телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST)

NASA готовит к реализации крупномасштабный проект по созданию уникального инфракрасного телескопа. В июне 2019 года планируется вывести на орбиту телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) с 6,5-метровым зеркалом. Новый телескоп рассчитан на поиск самых отдаленных и, следовательно, самых древних объектов Вселенной, которые физически невозможно обнаружить в оптическом диапазоне. Запуск этого телескопа постоянно откладывался (первоначально планировалось отправить его в космос еще в 2011 году, затем в 2013), это связано с техническими сложностями.

Инфракрасный телескоп
Процесс изготовления зеркала телескопа «Джеймс Уэбб»

«Уэбб» позволит нам увидеть Вселенную такой, какой мы никогда не видели ее раньше. По заявлению создателей телескопа, он будет работать лучше, нежели «Хаббл», сможет заглянуть дальше, чем «Спитцер», и в другие области, нежели «Гершель». Он заполнит пробелы и поможет создать целостную картину Вселенной. Обширные наблюдения в ИК-диапазоне помогут нам увидеть зарождающиеся звезды и планеты. Нам наконец-то откроются первые галактики, и это поможет сложить воедино всю космологическую историю.

Есть такое мнение, что телескопы — это машины времени. Это выражение как никакое другое подходит к ИК-телескопам. С их помощью мы видим прошлое, потому что свету и теплу требуется время, чтобы достигнуть Земли.

Принцип работы новейшего инфракрасного телескопа смотрите на видео:

Автор: Галетич Юлия, Татьяна Сидорова
Дата публикации: 15.10.2009, дата обновления: 11.10.2018
Перепечатка без активной ссылки запрещена


TRS 02.08.2009 22:48
Почему в третем абзаце вдруг пошла речь о радиотелескопе ?
Михаил 01.02.2009 11:22
Спасибо за замечание. Мы его учли.
Артур 25.01.2009 14:11 Рейтинг: 4Рейтинг: 4Рейтинг: 4Рейтинг: 4Рейтинг: 4
"В современных телескопах некоторые модули охлаждают до температуры -273° Кельвина. Это всего на 3 градуса выше абсолютного нуля."
Здесь мы видим явную ошибку,а именно: значение абсолютного нуля это -273 градуса по Цельсию,ниже быть не может. Градус Кельвина принимает лишь положительные значения,т.е. 0 по Кельвину = -273 по Цельсию. Так же знак 'градус' при измерении в Кельвинах не ставиться.