Обращенные к звездам. Прошлое, настоящее и будущее астрономии

Их зеркала или тарелки должны быть идеально выверены математически, чтобы фокусировать собираемый свет с микроскопической допустимой погрешностью. Эта необходимость предельной точности диктуется законами физики: чтобы телескоп правильно отражал и фокусировал свет, его форма должна быть рассчитана с точностью до 5 % длины волны света, который он фокусирует. Для оптических телескопов это означает точность до 20 нанометров, что в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса. В этом масштабе даже, казалось бы, незначительная ошибка в кривизне зеркала способна исказить наши замечательные данные. Космический телескоп «Хаббл», как известно, был запущен с расфокусированным зеркалом, из-за чего потребовалось отправить к нему отдельную экспедицию, чтобы установить корректирующую оптику прямо на орбите, не спуская телескоп на Землю. Причина оказалась в том, что его 2,4-метровое основное зеркало имело сферическую аберрацию в 2,2 микрометра.

Удивительно, но именно зеркала обычно оказываются слабым местом телескопов. И совсем не по той причине, как вы могли бы подумать, — не потому, что это гигантские куски хрупкого стекла. Да, это стекло, но большинство зеркал телескопов сделаны из тонн толстого боросиликатного стекла — прочного, небьющегося материала, из которого раньше изготавливали жаропрочные формы для запекания. Хотя, строго говоря, разбить их все-таки можно. Джей Элиас — один из немногих неудачников, кто узнал об этом не понаслышке. Однажды днем он завтракал в обсерватории Маунт-Уилсон с двумя другими астрономами, Джорджем Престоном и Аннейлой Сарджент, и Джордж спросил, как у всех прошла предыдущая ночь. Джей, который вел наблюдение в относительно небольшой 24-дюймовый телескоп, ответил: «Ну… были кое-какие трудности»[14]. На него нажали, и он объяснил, что вторичное зеркало выпало из телескопа из-за неправильно затянутой опорной пластины. Встревоженные соседи по столу спросили, не разбилось ли зеркало.

Он на мгновение задумался и сказал: «Ну немного разбилось»[15]

.

Мое приключение с зеркалом, которое могло выпасть из телескопа «Субару», может послужить еще одной иллюстрацией этой проблемы. В тот вечер мне повезло — дневная смена была права и сообщение об ошибке телескопа оказалось ложной тревогой, так что все, что мне нужно было сделать, чтобы устранить проблему, — это просто «выключить его и снова включить». А если бы действительно отказали опоры 180-килограммового вторичного зеркала и оно рухнуло бы с двадцатиметровой высоты, стекло наверняка разбилось бы. Вероятно, еще бы и оставило серьезную вмятину в бетонном полу.

Однако самая большая проблема с зеркалами — это повреждение поверхности, так тщательно обработанной и отполированной, и поэтому астрономы всячески оберегают телескопы от снега, дождя, песка и ветра. Но даже при самом осторожном обращении современные зеркала телескопов все равно приходится периодически снимать, чтобы очистить, вымыть, отполировать и реалюминизировать — сделать новое тонкое покрытие из алюминия или серебра с целью восстановить первозданную поверхность и устранить последствия нормального износа. В одних обсерваториях есть оборудование для реалюминизации на месте, другие ненадолго закрываются каждые несколько лет, когда отправляют свои зеркала на чистку и восстановление. Тем не менее независимо от того, перемещают ли зеркало на десять метров или сотню километров, всегда страшно его вытаскивать из телескопа, надеясь, что огромное стекло не упадет.

Погода — главный, но не единственный виновник повреждения зеркал. Однажды вечером в камере, установленной в главном фокусе телескопа «Субару», произошла утечка, и ярко-оранжевая охлаждающая жидкость, используемая в камере (смесь воды и этиленгликоля, как в автомобильном антифризе), попала на нижние части телескопа, включая несколько других камер и основное зеркало. Цветные брызги на чистом зеркале выглядели жутковато, но, к счастью, утечка была локализована внутри купола, а жидкость не вызвала коррозии. Астрономам на другом телескопе повезло меньше, когда из внутренней трубки, используемой для балансировки и поддержки вторичного зеркала, вытекла ртуть. Сначала на ковре в куполе нашли каплю ртути; за этим последовали тщательная очистка и расследование (вкупе с обязательной инспекцией из Федерального управления по охране труда). Но самый неприятный сюрприз обнаружился, когда присмотрелись к зеркалу. Ртуть с алюминием не ладят, так что капли ртути, попавшие на зеркало, растворили большие участки алюминиевого покрытия.