Самый большой телескоп в мире китай. Крупнейший в мире китайский телескоп FAST совершил свое первое открытие

В моем далеком уже детстве попалась мне хрестоматия по астрономии с тех ещё более далёких лет, которых я не застал, когда эта астрономия была предметом в школе. Читал её до дыр и мечтал о телескопе, чтобы хоть одним глазком посмотреть в ночное небо, но не сложилось. Рос в деревне, где ни знаний, ни наставника для этого не было. Так и ушло это увлечение. Но с возрастом обнаружил, что желание то осталось. Прошерстил интернет, оказывается людей, увлеченных телескопостроением и собирающих телескопы, да ещё какие, и с нуля - масса. Из профильных форумов набрался информации, теории, и решил построить небольшой телескоп для начинающего.

Спроси меня ранее, что такое телескоп, сказал бы - труба, с одной стороны смотришь, вторую направляешь на предмет наблюдения, одним словом подзорная труба, но побольше размером. Но оказывается для телескопостроения используют в основном другую конструкцию, которую ещё называют ньютоновским телескопом. При массе достоинств она имеет не так много недостатков, по сравнению с другими конструкциями телескопов. Принцип его работы понятен из рисунка - свет далёких планет падает на зеркало, имеющее в идеале параболическую форму, далее свет фокусируется и выносится за пределы трубы с помощью второго, установленного под 45 градусами по отношению к оси, по диагонали, зеркала, которое так и называют - диагональное. Далее свет попадает в окуляр и в глаз наблюдающего.

Телескоп это точный оптический прибор, поэтому при изготовлении необходимо соблюдать аккуратность. Перед этим необходимо произвести расчёты конструкции и мест установки элементов. В интернете существуют онлайн калькуляторы расчёта телескопов и грех этим не воспользоваться, но азы оптики знать тоже не помешает. Мне понравился калькулятор.

Для изготовления телескопа в принципе ничего сверхестественного не надо, я думаю что у любого хозяйственного человека в подсобке есть небольшой токарный станочек хотя бы по дереву, а то и по металлу. А если есть ещё и фрезеровочный станок - завидую белой завистью. И уж совсем не редкость теперь домашние лазерные станочки с ЧПУ для вырезания по фанере и 3D печатающий станок. К сожалению, у меня в хозяйстве из всего выше перечисленного ничего нет, окромя молотка, дрели, ножовки, электролобзика, тисков и мелкого ручного инструмента, плюс куча банок, ванночек с россыпью трубок, болтиков, гаечек, шайбочек и прочего гаражного металлолома, который вроде и выкинуть надо, но жалко.

При выборе размера зеркала (диаметр 114мм) мне кажется выбрал золотую середину, с одной стороны такой размер ходовой и уже не совсем маленький, с другой стороны стоимость не такая огромная, чтобы в случае фатальной неудачи пострадать финансово. Тем более главная задача была пощупать, разобраться и научиться на ошибках. Хотя, как говорят на всех форумах, самый хороший телескоп это тот, в которой наблюдают.

И так, для своего первого, надеюсь не последнего, телескопа я выбрал сферическое главное зеркало с диаметром 114мм и алюминиевым покрытием, фокусом 900мм и диагональным зеркалом, имеющего форму овала с малой диагональю в один дюйм. При таких размерах зеркала и фокусного расстояния различия форм сферы и параболы ничтожны, поэтому можно использовать недорогое сферическое зеркало.

Внутренний диаметр трубы по книге Навашина, Телескоп астронома-любителя (1979), для такого зеркала должен быть не менее 130мм. Конечно, лучше побольше. Трубу можно делать и самому из бумаги и эпоксидки, или из жести, но грех не воспользоваться готовым дешёвым материалом - в этот раз метровая канализационная PVH труба DN160, купленная за 4.46 евро в строймагазине. Толщина стенок 4мм мне показалась достаточной, с точки зрения прочности. Пилится и обрабатывается легко. Хотя есть и с 6мм толщины стенкой, но мне показалась тяжеловатой. Для того, чтобы распилить, пришлось на неё брутально сесть, никаких остаточных деформаций на глаз не наблюдается. Конечно, эстеты скажут фи, как можно в трубу для овна звёзды смотреть. Но для настоящих рукопоповцев это не преграда.

Вот она, красавица

Зная параметры зеркала, можно делать расчёт телескопа на вышеупомянутом калькуляторе. Сразу не всё понятно, но по мере создания всё становится на свои места, главное, как всегда, не зацикливаться на теории, а совмещать её с практикой.

С чего начать? Я начал, по моему мнению, с самого сложного - узла крепления диагонального зеркала. Как уже писал, изготовление телескопа требует точности, но которая не отменяет наличие возможности регулировки положения того же диагонального зеркала. Без тонкой регулировки - никак. Схем крепления диагонального зеркала несколько, на одной стойке, на трёх растяжках, на четырёх и прочие. У каждого есть свои плюсы и минусы. Так как размеры, вес моего диагонального зеркала, а значит и его крепления, скажем прямо, малы, я выбрал трёхлучевую систему крепления. В качестве растяжек использовал найденный регулировочный лист нержавейки толщиной 0.2мм. В качестве арматуры использовал медные муфты под 22мм трубу с наружным диаметром 24мм, чуть меньшим размера моей диагоналки, а также болт М5 и болты М3. Центральный болт М5 имеет конусную головку, которая просунутая в шайбу М8 работает как шаровая опора, и позволяет наклонять регулировочными болтами М3 диагональное зеркало при регулировке. Сначала припаял шайбу, потом обрезал грубо под углом и подогнал под 45 градусов на листе грубой наждачки. На обе детали (одна залита полностью, вторая 5мм через отверстие) ушло меньше 14мл пятиминутного двухкомпонентного эпоксидного клея Момент. Так как размеры узла малы, очень трудно всё разместить и чтобы всё это нормально работало, плечо регулировки маловато. Но получилось очень и очень не плохо, диагональное зеркало регулируется достаточно плавно. Болты с гайками макал в горячий воск, чтобы не прилипла смола при заливке. Только после изготовки этого узла этого заказал зеркала. Само диагональное зеркало клеил на двухсторонний вспененный скотч.

Под спойлером некоторые фото этого процесса.

Узел диагонального зеркала

Манипуляции с трубой были следующие: отпилил лишнее, ну и так как труба имеет раструб большего диаметра, использовал его для усиления района крепления растяжек диагоналки. Вырезал кольцо и на эпоксидку посадил на трубу. Хотя жесткость трубы и достаточна, на мой взгляд лишним не будет. Далее по мере поступления комплектующих сверлил и вырезал в ней отверстия, снаружи обклеил декоративной плёнкой. Очень важный момент - окраска трубы изнутри. Она должна быть такая, чтобы как можно больше поглощала свет. К сожалению продающиеся краски, даже матовые, совсем не подходят. Есть спец. краски для этого, но они дорогие. Я сделал так - по совету из одного форума покрыл изнутри краской из баллончика, потом засыпал в трубу ржаной муки, закрыл два конца плёнкой, хорошо покрутил - потряс, вытряхнул то, что не прилипло и опять задул краской. Получилось очень прилично, смотришь как в печную трубу.

Крепление главного зеркала делал из двух дисков фанеры толщиной 12мм. Один с диаметром под трубу 152мм, второй с диаметром главного зеркала 114мм. Зеркало ложится на три кружка приклеенных к диску кожи. Главное, чтобы зеркало не было жёстко зажато, я прикрутил уголки, обматал их изолентой. Само зеркало удерживается штрапсами. Два диска имеют возможность двигаться друг относительно друга для регулировки основного зеркала с помощью трёх регулировочных болта М6 с пружинами и тремя стопорными болтами, тоже М6. По правилам в дисках должны быть отверстия, для охлаждения зеркала. Но так как у меня телескоп дома храниться не будет (будет в гараже), то и температурное выравнивание не актуально. Второй диск в таком случае заодно играет роль пылезащитной задней крышки.

На фото крепление уже с зеркалом, но без заднего диска.

Фото самого процесса изготовления.

Крепление основного зеркала

В качестве опоры использовал монтировку Добсона. В интернете масса различных модификаций, в зависимости от наличия инструмента и материалов. Состоит из трёх частей, первая в которой зажимается сама труба телескопа -

Оранжевые круги это отпиленные кругляки трубы, в которые вставлены круги из 18мм фанеры и залитые эпоксидной смолой. Получилась составная часть подшипника скольжения.

Вторая - куда ставится первая, позволяет двигаться трубе телескопа по вертикали. И третья - круг с осью и ножками, на который ставится вторая деталь, позволяющая вращать её.

В местах опирания деталей прикручены кусочки тефлона, позволяющие легко и без рывков перемещать детали одну относительно другой.

После сборки и примитивной настройки прошли первые испытания.

Сразу же появилась проблема. Я пренебрёг советами умных людей не сверлить отверстия под крепления основного зеркала без испытания. Хорошо ещё, что пилил трубу с запасом. Фокусное расстояние зеркала оказалось не 900мм, а около 930мм. Пришлось сверлить новые отверстия (старые заклеены изолентой) и отодвигать дальше основное зеркало. Просто не смог поймать в фокус ничего, приходилось поднимать сам окуляр из фокусёра. Минус этого решения - крепёжные и регулировочные болты с торца не прячутся в трубе. а торчат. В принципе не трагедия.

Снимал с руки мобильником. На тот момент был только один 6мм окуляр, степень увеличения это отношение фокусных расстояний зеркала и окуляра. В данном случае получается 930/6=155 раз.
Испытание номер 1. До объекта 1км.

Номер два. 3км.

Главный результат достигнут - телескоп работает. Понятно, что для наблюдения планет и Луны нужна более качественная юстировка. Для неё был заказан коллиматор, ну и ещё один 20мм окуляр, и фильтр для Луны в полнолуние. После этого все элементы с трубы были сняты и поставлены обратно уже тщательней, прочнее и точнее.

Ну и наконец цель всего этого - наблюдения. К сожалению звёздных ночей в ноябре практически не было. Из объектов, что успел понаблюдать всего два, Луна и Юпитер. Луна выглядит не диском, а величаво проплывающим ландшафтом. С 6мм окуляром вмещается только её часть. А Юпитер с его спутниками просто сказка, принимая во внимание расстояние, которое нас отделяет. Выглядит он как полосатый шарик со звёздочками-спутниками на линии. Цвета этих линий различить не получается, тут нужен телескоп с другим зеркалом. Но всё равно - завораживает. Для фотографирования объектов нужно как дополнительное оборудование, так и другой тип телескопа - светосильный с малым фокусным расстоянием. Поэтому здесь только фото с просторов интернета, точно иллюстрирующая то, что видно с таким телескопом.

К сожалению для наблюдения Сатурна придётся ждать весны, а пока в ближайшем будущем Марс, Венера.

Понятно, что зеркала далеко не все расходы на постройку. Вот далее список того, что было куплено кроме этого.

Вид с воздуха на телескоп FAST в удалённой местности уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Фото: Liu Xu / Xinhua

25 сентября 2016 года крупнейший в мире радиотелескоп Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST) направил рефлектор в сторону космоса и принял сигнал от далёких галактик . Сегодня состоялась торжественная церемония открытия FAST. До этого в тестовом режиме его запускали несколько раз. В один из тестовых запусков он уловил сигнал от пульсара на расстоянии 1351 световой год от Земли.

По мнению экспертов , этот гигантский научный инструмент демонстрирует амбиции Китая в исследованиях космоса и стремление добиться международного признания передовой китайской науки. Строительство телескопа с неофициальным названием 天眼, то есть Небесный глаз, заняло пять лет и обошлось в $180 млн.

Радиотелескоп FAST диаметром 500 метров превосходит по размеру 305-метровую обсерваторию радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, которая считалась крупнейшей в мире в течение последних 53-х лет. Здесь нужно заметить, что российский радиотелескоп РАТАН-600 имеет диаметр 576 метров, но его апертура не заполнена. Таким образом, именно Аресибо и FAST являются крупнейшими в мире радиотелескопами с заполненной апертурой.

Радиотелескоп в Аресибо

По информации китайских СМИ, у FAST вдвое большая чувствительность, чем у обсерватории в Аресибо, а также в 5-10 раз более высокая скорость исследования звёздного неба.

Сравнение тарелок Аресибо и FAST

Конструкция радиотелескопа FAST состоит из одного рефлектора, в котором соединены между собой 4450 треугольных отражающих панелей со стороной 11 метров, в форме геодезического купола.

Положение каждой панели можно регулировать с высокой точностью - для этого предназначена сетка из стальных канатов с гидравлическими приводами. Таким образом, радиотелескоп фокусируется на определённое направление. FAST может сфокусироваться на любом участке в пределах ±40° от зенита. При этом задействуется участок рефлектора диаметром только 300 метров из общей 500-метровой тарелки. То есть, получается, в названии телескопа FAST две фактические ошибки: ведь апертура телескопа составляет менее 500 метров, а телескоп не сферический.

Сооружение телескопа заняло пять лет. Инженерам и строителям пришлось годами жить в одном из горных ущелий вдали от цивилизации, где в первое время даже не было электричества. Именно это заброшенное место выбрали из 400 вариантов: природная долина в горах на высоте примерно 1000 м над уровнем моря идеально подходила по размеру и являлась естественной защитой от радиочастотных помех (фото чаши телескопа со спутника). Ради научного проекта власти распорядились переселить 65 жителей деревни в этой долине и отселили 9110 жителей из восьми деревень в окрестностях. В августе текущего года сообщалось, что отселённых жителей поселят в новые дома или выплатят большие компенсации из фонда помощи бедным, выдадут банковские кредиты.

Радиотелескоп FAST в сентябре 2015 года, за год до запуска

В радиусе пяти километров вокруг FAST не будет ни одного источника помех вроде . По условиям строительства, в радиусе 5 км должно соблюдаться полное радиомолчание.

Несмотря на необходимость полного радиомолчания, власти решили построить туристические объекты в окрестностях радиотелескопа, в том числе смотровую площадку на соседней горе. Китайские и иностранные туристы могут приехать и своими глазами увидеть это чудо. В таком решении есть резон: например, в Аресибо ежегодно приезжает около 90 000 туристов и 200 учёных.

Радиотелескоп FAST в сентябре 2016 года

На торжественную церемонию запуска FAST в провинцию Пинтан съехались сотни учёных и энтузиастов астрономии со всей страны. Президент Китая

На юге Китая, в провинции Гуйчжоу началось строительство нового чуда инженерной мысли - «Сферического радиотелескопа имеющего 500-метровую апертуру».

Подобно окрестностям «Аресибо», китайская провинция Гуйчжоу имеет множество карстовых впадин, образованных водой, которая на протяжении долгих лет разъедала известняк. После изучения данных спутниковой и аэрофотосъемки, Жэньдун Нань вместе со своими коллегами из Национальной астрономической обсерватории КНР смогли найти воронку диаметром около 800 метров, которая окружена горами и расположена достаточно далеко от радиочастотных помех.

Впрочем, местность оказалась не совсем безлюдной. На самом дне этой впадины была деревня, которую составляла большая семья из примерно 80 человек. Ежедневно людям приходилось подыматься на поверхность: взрослые пасли скот, а дети спешили в школу. Как заявил астроном Ди Ли, людям фактически каждый день приходилось взбираться на гору, а потом спускаться обратно. Естественно, все жители этой деревни были переселены в ближайший город.

Фото 3.

Строительство должно быть завершено в сентябре 2016 года. Для этого необходимо извлечь несколько миллионов кубических метров грунта, дабы придать воронке сферическую форму.

Несмотря на то, что проектировщиков вдохновлял пример «Аресибо», технологии не стоят на месте, и FAST будет иметь ряд принципиальных отличий. Например, антенна «Аресибо» выполнена с фиксированной сферической кривизной, поэтому входящие радиоволны фокусируются над «тарелкой» в линию, а висячие вторичные и третичные зеркала направляют радиоволны в точку, где их уже можно обработать с помощью приборов. Это приводит к тому, что одновременно можно использовать только 211 метр 305-метровой антенны.

500-метровая «тарелка» FAST, состоящая из 4 400 алюминиевых панелей треугольной формы будет самостоятельно фокусировать сигнал, без навесных зеркал. Для этого некоторые панели делают подвижными, чтобы они могли формировать параболическое зеркало диаметром 300 в любом месте 500-метровой поверхности антенны. Это позволит изучать более широкую часть неба. Благодаря этому, FAST одновременно может исследовать 19 областей неба, в то время как «Аресибо» одновременно может охватить только 7 участков неба.

«Радиотелескоп походит на высокочувствительное ухо, вслушивающееся в белый шум космического фона и выискивающее во всем этом значащие радиосигналы» - рассказывает Нэн Рендонг (Nan Rendong), руководитель исследовательских работ проекта FAST, который реализуется под руководством Национальной астрономической обсерватории (National Astronomical Observatory) китайской Академии наук (Chinese Academy of Sciences), - «Этот процесс походит на попытки услышать звуки стрекотания цикад на фоне бушующей грозы. Но большие габариты антенны и высококачественное электронное оборудование позволят нам принимать даже самые слабые сигналы, давая возможность астрономам и ученым SETI копать дальше и глубже в историю нашей Вселенной».

«Имея радиотелескоп со столь высокой чувствительностью, мы сможем принимать очень слабые сигналы от источников, находящихся очень далеко в глубинах космического пространства» - рассказывает Ву Ксиэнгпинг (Wu Xiangping), генеральный директор китайского Астрономического общества (Chinese Astronomical Society), - «Все это позволит нам произвести попытки поисков интеллектуальной жизни далеко за пределами нашей галактики и исследовать тайны происхождения Вселенной».

Огромная тарелка подвешена над землей и поддерживается кабелями и тысячами опорных столбов. Весь телескоп можно увидеть только с вершины одного из холмов, где сейчас строится смотровая площадка. Ее планируют открыть для посетителей.

«Новый телескоп очень чувствительный, панели тарелки могут перемещаться и принимать сигналы с разных точек. Мы можем контролировать их позицию с точностью до одного миллиметра», – сообщил главный инженер панельной части телескопа Чжэн Юаньпэн.

Не так давно в Китае завершили строительство самого большого в мире радиотелескопа FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope). Диаметр его рефлектора - полкилометра!

Телескоп FAST строили с 2011 года. Для его сооружения из горных районов вокруг строительной площадки пришлось переселить около 9 000 человек. На этапе строительства:

Китайский радиотелескоп состоит из 4 450 панелей, его чаша располагается в естественной впадине в горах провинции Гуйчжоу. Момент сборки “чаши-зеркала”:

Телескоп FAST будет наблюдать за объектами, расположенными на расстоянии до 11 млрд световых лет от Земли. В Национальном космическом агентстве Китая планируют, что радиотелескоп также сможет обнаружить сигналы внеземных цивилизаций.

Кстати, ранее самое большое зеркало с диаметром около 305 метров было установлено на радиотелескопе в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Напомним, что у телескопа FAST диаметр зеркала - 500 метров. Стоимость - 180 миллионов долларов.

Постройка этого телескопа - часть космической программы Китая. В ближайших планах Поднебесной - постройка собственной космической станции и создание космического телескопа, который будет мощнее американского телескопа «Хаббл» в 300 раз.

В Карачаево-Черкесии расположен радиотелескоп РАТАН, принадлежащий Астрофизической обсерватории РАН. Диаметр зеркала - 600 метров. Его также называют крупнейшим в мире. РАТАН использует параболический рефлектор, новый телескоп FAST в Китае и телескоп в Аресибо - сферические.

Телескоп FAST в Китае:

Радиотелескоп РАТАН-600:

Работы по созданию самого большого в мире телескопа шли 5 лет, а перед его постройкой, специалисты почти 10 лет занимались предварительными расчетами и исследованиями.

Работа шла интенсивно, тысячи ученых и инженеров были вынуждены жить в ущелье провинции Гуйчжоу с 2011 года и непрерывно трудиться. Одно радует - тут красиво.

Китайский телескоп в полкилометра July 27th, 2015

Да, мы уже с вами подробно рассматривали . Диаметр тарелки составляет 304,8 метров. Но китайцы были бы не китайцами, если бы не попытались построить что то больше … намного больше!

Фото 2.

Фото 3.

Фото 4.

Фото 5.

Фото 6.

«Радиотелескоп походит на высокочувствительное ухо, вслушивающееся в белый шум космического фона и выискивающее во всем этом значащие радиосигналы» — рассказывает Нэн Рендонг (Nan Rendong), руководитель исследовательских работ проекта FAST, который реализуется под руководством Национальной астрономической обсерватории (National Astronomical Observatory) китайской Академии наук (Chinese Academy of Sciences), — «Этот процесс походит на попытки услышать звуки стрекотания цикад на фоне бушующей грозы. Но большие габариты антенны и высококачественное электронное оборудование позволят нам принимать даже самые слабые сигналы, давая возможность астрономам и ученым SETI копать дальше и глубже в историю нашей Вселенной».

«Имея радиотелескоп со столь высокой чувствительностью, мы сможем принимать очень слабые сигналы от источников, находящихся очень далеко в глубинах космического пространства» — рассказывает Ву Ксиэнгпинг (Wu Xiangping), генеральный директор китайского Астрономического общества (Chinese Astronomical Society), — «Все это позволит нам произвести попытки поисков интеллектуальной жизни далеко за пределами нашей галактики и исследовать тайны происхождения Вселенной».

Фото 7.