Орбитальные обсерватории с большими зеркальными телескопами

Размещение телескопов в космосе позволяет обнаруживать  электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна.

Основные задачи орбитальных телескопов:

  • выяснение механизма магнитного нагрева солнечной короны и выделения энергии при вспышках;
  • наблюдение процессов нагрева внешних оболочек звезд;
  • исследование эволюции активности звезд типа Солнца, сверхновых и происхождение пульсаров и черных дыр;
  • высокоэнергичные выбросы из ядер активных галактик и квазаров, плотные облака горячего газа в скоплениях галактик;
  • природа внегалактического рентгеновского фона;
  • структура и эволюция квазаров;
  • эволюция и рождение Вселенной;
  • многое другое.

Астрофизические обсерватории

В основном орбитальные телескопы запускали в конце XX — начале XXI века. Первым был телескоп «Хаббл», далее «Комптон», «Чандра»,  «Спитцер».

Хаббл

Хаббл

Комптон

Комптон

Чандра

Чандра

Спитцер

Спитцер

Орбитальный телескоп «Хаббл» в оптической области спектра был запущен 24 апреля 1990 года и на следующий день после вывода на расчётную орбиту решал многие задачи.

Эта гигантская астрофизическая обсерватория имеет диаметр главного зеркала  2,4 м.  Работает в широком диапазоне длин волн от 1216 А до 10 мкм, охватывающем ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области. Предельная чувствительность обнаружения слабых объектов — 29-я звездная величина. Отметим, что чувствительность самых мощных наземных таких обсерваторий в 100 раз ниже. Угловое разрешение  0,1, что на порядок лучше ныне достигнутого предела. Точность наведения 0,01 и стабилизации — 0,007. При такой точности наведения межконтинентальная ракета легко поразила бы цель размером с блюдце!

Для длительного сохранения в условиях полета столь высоких параметров предусматривалась автоматическая подъюстировка телескопа и даже корректировка формы поверхности главного зеркала. Расчетное время эксплуатации уже перекрыто и составляет более 28 лет, в течение которых  его неоднократно посещали астронавты с целью регулировки и замены отдельных приборов и узлов, а также периодическая перекомплектация приборов.

В мягкой рентгеновской области известна разработка специализированных орбитальных обсерваторий с большими зеркальными телескопами скользящего падения: ROSAT (Германия), GRIST (Великобритания),  AXAF (США). Диаметры зеркал этих телескопов около 80 см, а качество обработки поверхностей исключительно высоко. Так, у  ROSAT достигнута чистота обработки 2,3 А, что, вероятно, близко к теоретическому пределу — толщине одноатомного слоя. В телескопе GRIST отклонения формы зеркала от расчетной не превышают 0,1 мкм.

В области жесткого рентгеновского излучения и космического гамма излучения проводились проекты создания сверхбольших телескопов, оптическая система и детектор которых размещены на двух различных спутниках.
В области гамма-излучения высоких энергий (десятки мегаэлектронвольт и выше) большие надежды возлагался на орбитальный телескоп «Гамма-1», совместно разрабатываемый советскими и французскими учеными. Сердце этого телескопа — большая искровая камера площадью 400 см2. При пролёте через камеру гамма-квант  должен был взаимодействовать с материалом электродов, вдоль треков образовавшихся вторичных частиц которых проскакивала искра. Направление треков частиц прослеживался бортовой фототелевизионной аппаратурой, что позволяет восстановить направление прихода кванта с высокой точностью. Дополнительные электронные узлы точно определяли энергию кванта, а также вырабатывали сигнал «вето», чтобы исключить срабатывание камеры при пролетах фоновых заряженных частиц большой энергии. Однако информация, собранная «Гамма-1» за 2, 5 года работы не позволила решить важные научные задачи, в частности, уточнить распределение вещества в нашей Галактике, что необходимо для создания теории ее происхождения и эволюции.

В настоящее время идет работа с  орбитальным телескопом «Хаббл» и с 2021 года готовится его замена.