Кіріспе

Паломар обсерваториясындағы телескоп, Калифорния, АҚШ. Хейл телескопы – Сан-Диего округіндегі Паломар обсерваториясында орналасқан 3,3 метрлік рефлекторлық телескоп. Ол атақты астроном Джордж Эллери Хейлдің есімімен аталған. 1928 жылы Рокфеллер қорынан қаржыландырылып, Хейл обсерваторияның жоспарлауын, дизайнын және құрылысын ұйымдастырды. Алайда, жоба 20 жылға созылғандықтан, ол оның пайдалануға берілуін көре алмады. Хейл телескопы өз заманы үшін революциялық болды, оның диаметрі екінші ең үлкен телескоптан екі есе үлкен, сонымен қатар телескопты орнату дизайнында және оның үлкен алюминиймен жабылған, төмен жылулық кеңеюі бар "бал ұясы" пішіндес Pyrex айнасын жасауда көптеген жаңа технологияларды енгізді. Ол 1949 жылы аяқталды және бүгінге дейін белсенді түрде қолданылуда. Хейл телескопы 30 жылдан астам уақыт бойы үлкен оптикалық телескоптарды салудағы технологиялық шекті білдірді. 1949 жылы құрылысы аяқталғаннан бастап 1976 жылы КСРО-ның BTA-6 телескопы салынатынға дейін ол әлемдегі ең үлкен телескоп болды, ал 1993 жылы Гавайидегі Кек обсерваториясының Кек-1 телескопы салынатынға дейін екінші орында тұрды.

Тарих

Хейл Вашингтонның Карнеги институтының гранттарымен Маунт-Уилсон обсерваториясында телескоптар салуды қадағалады: 1908 жылы салынған телескоп және 1917 жылғы телескоп. Бұл телескоптар өте сәтті болды, 1920 жылдары Ғаламның масштабын түсінуде үлкен прогреске алып келді және Хейл сияқты болашақты көре білгендерге одан да ірі коллекторлардың қажеттігін көрсетті. Хейлдің бұрынғы 100 дюймдік телескопының бас оптикалық конструкторы Джордж Уиллис Ричи болды, ол жаңа телескопты Ричи-Кретьен дизайнында жасауды жоспарлады. Әдеттегі параболалық негізгі айнамен салыстырғанда, бұл дизайн көрініс өрісінің үлкен бөлігінде өткір суреттерді қамтамасыз ететін еді. Алайда Ричи мен Хейл арасында келіспеушілік туды. Жоба кешігіп, бюджеттен асып кеткендіктен, Хейл күрделі қисықтары бар жаңа дизайнды қабылдаудан бас тартты, ал Ричи жобадан шығып кетті. Паломар тауындағы Хейл телескопы параболалық негізгі айнасы бар соңғы әлемдік деңгейдегі телескопқа айналды. 1928 жылы Хейл Рокфеллер қорынан 6 миллион долларлық грант алды, ол "200 дюймдік рефлекторлық телескопты қоса, обсерватория салуға" бағытталған және Калифорния технологиялық институты (Caltech) басқаруына берілді, Хейл оның негіс қалаушыларының бірі болды. 1930 жылдардың басында Хейл АҚШ-тың Калифорния штатының Сан-Диего округіндегі Паломар тауындағы жерді ең қолайлы деп таңдады, себебі ол Лос-Анджелес сияқты қалалық орталықтардағы жарық ластануының артуына аз бейімделген. Корнинг шыны зауытына негізгі айна жасау тапсырылды. Обсерваторияның құрылысы мен күмбез 1936 жылы басталды, бірақ Екінші дүниежүзілік соғыстың салдарынан телескоп 1948 жылға дейін аяқталмады, содан кейін ресми түрде қолданысқа берілді. Суреттердегі шағын бұрмалануларға байланысты 1949 жыл бойы телескопқа түзетулер енгізілді. 1950 жылы ол ғылыми зерттеулер үшін қолжетімді болды. Телескоп 1949 жылдың 26 қаңтарында сағат 22:06-да америкалық астроном Эдвин Пауэлл Хабблдің басшылығымен алғашқы жарықты көрді, оның нысаны – NGC 2261, сонымен қатар Хабблдің өзгермелі тұмандығы деп те аталады. Телескопты әр ашық түні Caltech және оның серіктес ұйымдары – Корнелл университеті, Калифорния университеті және Реактивті қозғалыс зертханасы астрономдары ғылыми зерттеулер үшін пайдаланады. Ол заманауи оптикалық және инфрақызыл диапазонды бейнелеу құралдарымен, спектрографтармен және адаптивті оптика жүйесімен жабдықталған. Корнинг лабораториясының Хейл телескопы үшін шыныдан жасалған сынақ үлгілерінің бірі C. Дональд Шейн телескобының негізгі айнасын жасауға қолданылды. Айнаның жинақталатын ауданы шамамен 31 000 шаршы дюйм (20 шаршы метр) құрайды.

Монтаждау құрылымдары

Хейл телескопы "атжарғыш тау" деп аталатын экваторлық таудың ерекше түрін пайдаланады, бұл полярлық подшипникті толық аспанға, оның ішінде Полярлық жұлдызға және оған жақын жұлдыздарға толық қол жетімділік беретін ашық "атжарғыш" құрылымымен алмастырылған, өзгертілген мойынтұрық тау. Оптикалық түтік құралы (OTA) 1935 жылы Пасаденадағы Калтехтегі Марк У. Серрюрьер жаңадан ойлап тапқан Серрюрье торынан тұрады, ол барлық оптикалық элементтерді дұрыс бағытта ұстау үшін иілгіштікпен жасалған.

200 дюймдік айна

Бастапқыда Хейл телескопы General Electric компаниясы өндірген балқытылған кварцтан жасалған негізгі айнаны пайдалануға тиіс еді, бірақ оның орнына негізгі айна 1934 жылы Нью-Йорк штатындағы Corning Glass Works-те Pyrex (боросиликат шыны) деп аталатын Corning-тің жаңа материалынан құйылды. Айна 36 көтерілген қалып блогынан тұратын қалыпқа құйылды (формасы вафли теміріне ұқсас). Бұл Pyrex мөлшерін шамадан тыс азайтып, пайдалану кезінде тез суытатын және салмағын тегіс бөлу үшін артқы жағында бірнеше "монтаждау нүктелері" бар айнаны жасады (ескертпе: сызбалар үшін сыртқы сілтемелердегі 1934 жылғы мақаланы қараңыз). Орталық тесіктің пішіні де қалыптың бір бөлігі болды, сондықтан Cassegrain конфигурациясында қолданылған кезде жарық дайын айнадан өте алатын болды (бұл тесікке арналған Pyrex тығыны ұнтақтау және жылтырату процесінде пайдаланылды). Шыныны қалыпқа құйып жатқанда, 200 дюймдік айнаны құюға жасалған алғашқы әрекетте, қатты жылу бірнеше қалып блоктарын босатып, жоғары көтерілді, бұл айнаны бүлдірді. Бұзылған айна отқа жағу процесін сынау үшін қолданылды. Қалып қайта жасалғаннан кейін екінші айна сәтті құйылды. Бірнеше ай салқындатқаннан кейін, аяқталған айна теміржолмен Пасаденаға (Калифорния штаты) жеткізілді. Пасаденаға келген соң айна теміржол вагонынан арнайы жасалған жартылай тіркемеге ауыстырылып, жылтырату үшін жолмен тасымалданды. Пасаденадағы оптикалық шеберханада (қазіргі Калтехтегі Синхротрон ғимараты) стандартты телескоп айнасын жасау әдістері қолданылды. Айнаны ұнтақтап, жылтырату кезінде бес түрлі қозғалыс жасай алатын арнайы айна ұясы жасалды. 13 жыл бойы шамамен тонна шыны ұнтақталды және жылтыратылды, нәтижесінде айнаның салмағы азайды. Айна шағылыстыратын алюминий жабынымен қапталды (және әлі де әр 18–24 ай сайын қайта жабылады), бұл 1930 жылы Калтех физигі және астрономы Джон Стронг тапқан алюминийді вакууммен жабу процесі арқылы жасалды. Хейлдің айнасы бір ғана шыныдан жасалған негізгі айнаның технологиялық шегіне жақын болды. 5 метрлік Хейл немесе 6 метрлік БТА 6-дан әлдеқайда үлкен монолитті айнаны пайдалану тым қымбат, себебі айнаның өзі де, оны қолдауға қажетті алып құрылым да қымбатқа бағаланады. Мұндай айна телескопты әртүрлі позицияларға бұрғанда өзінің салмағынан сәл иіліп, бетінің дәлдігін өзгертпек, ол дюймнің 2 миллионнан бір бөлігіне (50 нм) дейін дәл болуы керек. 9 метрден асатын заманауи телескоптар осы мәселені шешу үшін басқа айна дизайнын қолданады, яғни бір жұқа, икемді айнаны немесе кіші сегменттерден тұратын айналар жиынтығын пайдаланады, олардың пішіні айнаның тіреу ұясына орнатылған актуаторлар арқылы компьютерлік бақыланатын белсенді оптика жүйесімен үздіксіз реттеледі.

Күмбез

Жоғарғы күмбездің қозғалмалы салмағы шамамен 1000 АҚШ тоннасын құрайды, және ол дөңгелектерде айналуға қабілетті. Күмбез есіктерінің әрқайсысы 125 тонна салмақты. Күмбез шамамен 10 мм қалыңдықтағы дәнекерленген болат пластиналардан жасалған. Өз алғашқы 50 жылында Хейл телескопы жұлдыз эволюциясы, космология және жоғары энергиялы астрофизика салаларына маңызды үлес қосты. Сол сияқты, телескоп және оған арналған технология жұлдыздардың спектрлерін, жұлдызаралық материяны, AGN-дерді және квазарларды зерттеуді дамытуға көмектесті. Квазарлар алғаш рет Хейл телескопымен алынған спектрлер арқылы жоғары қызыл жылжу көздері ретінде анықталды. 1986 жылы Күнге жақындап келе жатқан Галлей кометасы (1P) 1982 жылдың 16 қазанында астрономдар Дэвид С. Джуит және Г. Эдвард Дэниелсон CCD камерасымен жабдықталған 200 дюймдік Хейл телескопын пайдалана отырып алғаш рет анықталды. 1997 жылдың қыркүйегінде Уран планетасының екі серігі табылды, сол кезде планетаның белгілі серіктерінің саны 17-ге жетті. Олардың бірі – Калибан (S/1997 U 1), ол 1997 жылдың 6 қыркүйегінде Бретт Дж. Глэдман, Филипп Д. Николсон, Джозеф А. Бернс және Джон Дж. Кавеларс 200 дюймдік Хейл телескопын қолдана отырып тапты. Сол кезде табылған тағы бір Уран серігі – Сикорак (алғашқы белгілемесі S/1997 U 2) және ол да 200 дюймдік Хейл телескопы арқылы ашылды. Корнелл орта инфрақызыл астероид спектроскопиясы (MIDAS) зерттеуі 29 астероидтің спектрлерін зерттеу үшін спектрографпен бірге Хейл телескопын пайдаланды. 2009 жылы коронографты қолдана отырып, Хейл телескопы Ұлы Аюдағы Алкордың серігі – Алкор В жұлдызын ашты. 2010 жылы 200 дюймдік Хейл телескопымен Юпитер планетасының жаңа серігі табылды, ол S/2010 J 1 деп аталды, кейіннен Юпитер LI деп өзгертілді. 2017 жылдың қазан айында Хейл телескопы алғаш рет танылған жұлдызаралық нысанның – 1I/2017 U1 ("ʻOumuamua") спектрін тіркеді; нақты минерал анықталмаса да, ол келушінің беті қызғылт түсті екенін көрсетті. 2023 жылдың желтоқсанында Хейл телескопы NASA-ның Психе миссиясындағы Deep Space Optical Communications эксперименті үшін қабылдау антеннасы ретінде жұмыс ілеуге басталды.

Экзопланеталарды тікелей түсіру

2010 жылға дейін телескоптар экзопланеталарды тек ерекше жағдайларда ғана тікелей бейнелеуге мүмкіндік алды. Атап айтқанда, планета ерекше үлкен (Жопитерден әлдеқайда үлкен), ана жұлдызынан қашықта орналасқан және қызу болғандықтан, қарқынды инфрақызыл сәуле шығаратын болса, бейнелеу оңайырақ болатын. Дегенмен, 2010 жылы NASA-ның Jet Propulsion Laboratory командасы, вортекс коронографы кішкентай телескоптарға планеталарды тікелей бейнелеуге мүмкіндік беретінін көрсетті.

Салыстыру

"Хейл" телескопы 1949 жылы қолданысқа енген кездегі екінші ең ірі телескоптан төрт есе көп жарық жинауға арналған ауданға ие болды. Сол кездегі басқа телескоптар – Маунт-Уилсон обсерваториясындағы Хукер телескопы және Макдональд обсерваториясындағы Отто Струве телескопы. + 1949 жылғы ең үлкен үш телескоп # Атауы / Обсерватория Суреті Апертура Биіктігі Алғашқы Жарық Ерекше қолдаушылар 1 Хейл телескопы Паломар обсерваториясы 200 дюйм 508 см 1713 м (5620 фут) 1949 Джордж Эллери Хейл Джон Д. Рокфеллер Эдвин Хаббл 2 Хукер телескопы Маунт-Уилсон обсерваториясы 100 дюйм 254 см 1742 м (5715 фут) 1917 Джордж Эллери Хейл Эндрю Карнеги 3 Макдональд обсерваториясы 82 дюйм Макдональд обсерваториясы (яғни Отто Струве телескопы) 82 дюйм 210 см 2070 м (6791 фут) 1939 Отто Струве