В Чили открыли крупнейшую в мире обсерваторию

Начало строительства

Этот взрыв представляет собой первый этап в формировании плоской платформы размером 300х150 метров на вершине горы и удалении 220000 кубометров породы.

На сформированной платформе, Европейской Южной Обсерваторией ESO будет создан самый большой телескоп в мире, названый E-ELT (Экстремально Большой Телескоп).

Примечания

1. ↑ 123
   Закладка E-ELT. ESO (19 июня 2014). Проверено 11 апреля 2015.
2. https://www.eso.org/public/news/eso1419/
3. ESO Moves One Step Closer to the First Extremely Large Telescope (англ.)
4. В Чили к 2022 году будет построен самый большой в мире телескоп, РБК (12 июня 2012 года).
5. Стройку на месте установки сверхтелескопа E-ELT в Чили начнут в марте (11 декабря 2013).
6. «Europe’s E-ELT blast marks first step in new science mega-project», фото и видео взрыва (20 июня 2014). (англ.)
7. Самый большой телескоп начали строить в Чили.
8. Европейское окно в космос: ESO подписало контракт на строительство рекордного сверхтелескопа, Вести.Ru (26 мая 2016 года).
9. Успешно выполнена отливка первых сегментов главного зеркала телескопа ELT (09.01.2018).

Территория для телескопа

Территория выделенная для E-ELT

13 октября 2011 года, Республика Чили и ESO подписали соглашение о передаче земель для строительства Экстремально Большого Телескопа. Чили пожертвовала площадь в 189 квадратных километров вокруг горы Cerro Armazones для установки E-ELT, а также концессию на 50 лет на дополнительные 362 кв. км прилегающей территории, которая будет защищать E-ELT от светового загрязнения и исключать возможность добычи полезных ископаемых. При нынешней 719 кв. км. земли вокруг Cerro Paranal, общая охраняемая территория вокруг комплекса Paranal-Armazones достигает 1270 кв. км.!

Почему именно Чили?

Замедленная киносъемка (time-lapse) с вершины Cerro Armazones
Почему для строительства была выбрана именно Чили? Все дело в том, что на земле не так уж и много мест с идеальным астроклиматом. Наилучшим местом считаются Анды с Чили, в частности горное плато Паранал и его окрестности, где уже построены и работают 4-е телескопа VLT, гигантский радиотелескоп ALMA и другие телескопы, такие как VISTA. Воздух в этом районе сухой, а высота 3000 метров и большое количество солнечных дней делают это место одним из лучших для строительства, к тому же Чили входит в состав ESO. Другим интересным место с хорошим астроклиматом является вершина горы Маун Кеа на Гавайях, где уже функционируют несколько больших телескопов.

Чрезвычайно Большой Телескоп

Одним из таких объектов должен стать и Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT) Европейской южной обсерватории (ESO), массив следующего поколения, в котором будет использоваться сложное первичное зеркало диаметром почти 39 метров (128 футов). В этот самый момент его строительство ведётся на горе Серро Армазонес, где строительные команды заняты подготовкой фундамента для самого большого телескопа.

Строительство ELT началось в мае 2020 года и в настоящее время его планируется завершить к 2024 году. Первоначально, в 2012 году, ESO указало, что для строительства ELT потребуется около 1,12 миллиарда долларов. Учтя инфляцию, которая составила 201 миллиард долларов США к 2020 году и заложив уровень инфляции в 3% в будущем, стоимость проекта к 2024 году увеличилась до 1,47 миллиардов долларов.

В дополнение к высотным условиям, необходимым для эффективных астрономических наблюдений, где атмосферные помехи относительно низки, и отсутствует световое загрязнение, ESO также было необходимо огромное, плоское пространство, чтобы заложить фундамент для ELT. Поскольку такого места не существовало, ESO пришлось, сгладить вершину горы Серро Армазонес в Чили.

Ключом к невероятным возможностям визуализации ELT является его, похожее на соты первичное зеркало, которое само по себе состоит из 798 гексагональных зеркал, каждое из которых имеет диаметр 1,4 метра (4,6 фута). Такая мозаичная структура используется из-за того, что невозможно построить одно 39-метровое зеркало, способное создавать качественные изображения.

Для сравнения, Очень Большой Телескоп ESO (VLT) – самый большой и самый современный телескоп на сегодняшний день использует четыре телескопа-спутника, которые имеют зеркала диаметром 8,2 метра (27 футов) и четыре передвижных вспомогательных телескопа с зеркалами, около 1,8 метра (5,9 фута) в диаметре.

Однако 39-метровый ELT будет иметь значительные преимущества перед VLT, имея площадь зеркала, которая в сто раз больше, чем у VLT и способность собирать в сто раз больше света, новый телескоп сможет наблюдать за гораздо более слабыми объектами. Кроме того, ELT будет иметь одно цельное зеркало, и изображения, которые оно будет захватывать, не будут подвергаться серьёзной обработке.

ELT сможет собирать примерно в 200 раз больше света, чем космический телескоп “Хаббл”. С помощью мощных зеркальных и адаптивных оптических систем для коррекции атмосферной турбулентности ELT, как ожидается, сможет напрямую визуализировать экзопланеты, находящиеся в далёких звёздных системах.

Кроме того, ELT поможет измерить ускорение расширения Вселенной, что позволит астрономам разрешить ряд космологических загадок – например, роль тёмной энергии в космической эволюции. Исследуя глубокий космос, астрономы также смогут уточнить и дополнить имеющиеся на сегодняшний день модели эволюции Вселенной.

В обозримом будущем к ELT присоединятся и другие телескопы следующего поколения, такие как Тридцатиметровый Телескоп, Гигантский Магелланов Телескоп (GMT), Квадратный Километровый Массив (SKA) и Пятисотметровый Сферический Телескоп (FAST). В то же время космические телескопы, такие как TESS и Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), как ожидается, обеспечат ещё больше интересных открытий.

Грядёт революция в астрономии, и она случится очень скоро!

Параметры E-ELT

Галерея компьютерных рендеров E-ELT

Построенное в начале 2000 годов поколение больших (8-10 метров) телескопов принесло своим создателям множество открытий. На данный момент, астрономия испытывает золотую эру своего развития. Проектируемый телескоп E-ELT будет иметь возможности, которые в 10 раз больше, чем у его предшественников. Главное зеркало будет диаметром почти 40 м, что составляет почти половину футбольного поля. Оно будет собирать почти в 15 раз больше света, чем самые современные оптические телескопы на сегодня. Его площадь составит примерно 1000 квадратных метров из 800 шестиугольных сегментов, каждый из которых размером 1,4 метра, при толщине 50 мм и покрывающие поле зрения на небе 1/10 размера полной Луны.

Схема строения E-ELT

Телескоп E-ELT будет намного больше, чем все остальные большие телескопы, которые планируется построить в ближайшее время или уже построены, в том числе и Тридцатиметровый телескоп (Thirty Meter Telescope (TMT), который будет построен на Гавайях.

Для примера: размеры будущего E-ELT, уже существующих телескопов «VLT», диаметром 8-метров (справа от E-ELT) и пирамид на плато Гиза.

В Чили открыли крупнейшую в мире обсерваторию

Предмет исследования ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) — плотные облака космической пыли и газа, в которых «рождаются» звезды и планеты. Поэтому антенны ALMA работают как радиотелескопы. Они отличаются от традиционных оптических телескопов тем, что принимают волны миллиметрового и субмиллиметрового диапазона (примерно в тысячу раз длиннее волн света). «ALMA позволит рассмотреть «пыльные» области, куда не может проникнуть свет», — сказал Эвин ван Дисхок, член руководства ALMA из Голландии. Эксперт подчеркнул, что обсерватория не будет пытаться найти признаки жизни на других планетах, а собирается исследовать только сложные молекулы.

Астрономический комплекс построен на высоте 5 тысяч метров в чилийской пустыне Атакама, недалеко от туристического города Сан Педро и 1 700 км. севернее столицы страны Сантьяго. Это место достаточно близко к Экватору, чтобы с него можно было увидеть 73% северной части неба и 87% неба в целом. Минусы же такого расположения в том, что температура воздуха здесь колеблется от + 20 до — 20 градусов, поэтому придется постоянно поддерживать необходимую температуру и влажность.

Сегодняшнее торжественное открытие стало формальным началом исследований ALMA, первые снимки с которой получены еще в 2011 году. Тогда использовалась только треть антенн. Сегодня работают 57 из 66, а остальные будут введены в строй уже к октябрю. Диаметр большинства приборов составляет 12 м, у некоторых из них — 7 м, а общая длина системы антенн составит 16 км. Такое расстояние между ними позволит ALMAполучать детали с четкостью по крайней мере в 10 раз большей, чем космический телескоп Hubble, один из мощнейших телескопов NASA. Данные с приборов обсерватории обрабатывает специально разработанный суперкомпьютер, который способен выполнять до 17 квадрильонов (10 в 15 степени) операций в секунду.

Амбициозный проект разработан Европейской организацией астрономических исследований в Южной полусфере (ESO), в которую входит 14 европейских государств, а также при участии США, Канады, Японии, Тайвани, Бразилии и Чили как принимающей стороны. Его стоимость составила около $ 1,5 млрд. Первый договор между ESO и Соединенными Штатами был заключен в 2003 году. Через год к нему присоединилась Япония.

В Чили расположены еще два объекта ESO. Один из них — самый большой наземный оптический телескоп мира, «Очень Большой Телескоп» (Very Large Telescope). Однако ESOпланирует постройку нового прибора, который заберет его титул: он будет называться «Европейский чрезвычайно Большой Телескоп» (TelescopioEuropeoExtremadamenteGrande), а диаметр его сегментного зеркала составит 39,3 м.

Сравнение размеров телескопа

Сравнение размеров крупнейших телескопов

На фоне гигантских размеров главного зеркала, все остальные элементы этого оптического прибора выглядят незначительными. Например его вторичное монолитное зеркало имеет диаметр “всего” 4,2 метра. Однако еще совсем недавно такую “вторичку” не зазорно было использовать в качестве первичного зеркала. Также у телескопа E-ELT будет целых 5 адаптивных зеркал, которые будут корректировать искажения, вносимых нашей атмосферой. Все это не удивительно, ведь стоимость проекта оценена в 1 миллиард евро! Ожидается, что в 2022 году Экстремально Большой Телескоп будет запущен и мы увидим его первые снимки.

Крупнейшие оптические телескопы-рефлекторы современности

1) Большой Канарский телескоп

. Этот знаменитый оптический телескоп-рефлектор, расположенный на острове
Ла-Пальма Канарского архипелага (Испания)
на высоте
2400 метров
над уровнем моря. Диаметр его первичного зеркала составляет
10,4 метра
, оно разделено на сегменты-шестиугольники.

Телескоп начал свою работу в июле 2007 года

и на сегодняшний день остается одним из крупнейших рабочих оптических телескопов. Телескоп позволяет видеть в миллиард раз лучше, чем невооруженный глаз.

2) Обсерватория Кека

. Эта астрономическая обсерватория расположена на
Большом острове Гавайского архипелага
, на вершине горы
Мауна-Кеа
, там, где началось строительство нового крупнейшего телескопа планеты. Обсерватория включает два зеркальных телескопа с диаметром первичных зеркал
10 метров
. Телескопы начали работу
в 1993 и 1996 годах соответственно.
Обсерватория находится на высоте 4145 метров

над уровнем моря. Она прославилась тем, что позволила открыть большинство экзопланет.

3) Большой южно-африканский телескоп (SALT)

. Этот оптический телескоп, крупнейший телескоп Южного полушария, расположен в полупустыне ЮАР недалеко от
города Сутерланд
на высоте
1783 метра
. Диаметр первичного зеркала —
11 метров
, он был открыт
в сентябре 2005 года
.

4) Телескоп Хобби-Эберли

. Еще один крупный телескоп с диаметром первичного зеркала
9,2 метра
расположен в
Техасе, США, в обсерватории Мак Дональда
, которая принадлежит Техасскому Университету в городе Остин.

5) Большой Бинокулярный Телескоп

. Этот телескоп считается одним из самых мощных и технологически передовых в мире. Он был открыт в
штате Аризона, США, на горе Грэхем
в
октябре 2005 года
. Расположен на высоте
3221 метр
. Два зеркала телескопа имеют диаметр
8,4 метра
, они установлены на общем креплении. Такая двойная конструкция позволяет фотографировать объект одновременно в разных фильтрах, что облегчает работу астрономам и существенно экономит время.

Что ждать от телескопа E-ELT?

Одна из самых интересных задач будущего телескопа это исследование экзопланет. Даже не столько их открытие, сколько получение прямых изображений больших экзопланет, а также их спутников. С помощью E-ELT мы сможем узнать параметры их атмосфер, а также вести наблюдения за их орбитами. Множество фундаментальных вопросов ждут своего решения и один их них это формирование планетарных систем, процессы возникновения и развития протопланет. С помощью своершенного оптического прибора можно будет обнаружить молекулы воды или органические вещества в протопланетных дисках вокруг звезд.

Исследование экзопланет

Планета у звезды HR 8799, открыта непосредственным наблюдением в ИК спектре. HR 8799 располагается на расстоянии 129 световых лет от нас, в созвездии Пегаса.

На сегодня мы гораздо больше знаем о звездах, чем о их экзопланетах, а все из-за того, что современные инструменты дают хорошую возможность наблюдать звезды, но мало пригодны для исследования экзопланет.

Планета у звезды Бета Живописца в обоих элонгациях

Главный плюс прямого наблюдения экзопланет состоит в том, что в отличие от космического телескопа «Кеплер» мы сможем исследовать экзопланеты, лежащие вне плоскости орбит своих звезд. Экзопланет, у которых орбита не совпадают с лучом зрения, обнаружится намного больше. Так ближайшие к нашему Солнцу 53 звезды в окружности диаметром 10 парсек – весьма любопытны для прямого поиска экзопланет размером с Землю. Из этих 53-х звезд, пять это двойные системы с невидимыми спутниками, и вероятно, с возможными планетами. Лет через 20 мы вероятно сможем получить доказательства существования внеземной жизни – анализирую спектры планетных атмосфер. При условии что жизнь на этих планетах существует.

Предельная звездная величина

У планеты типа Юпитера, звездная величина, на расстоянии 1 а.е. от звезды похожей на наше Солнце, при исследовании с расстояния 10 парсек, будет около 24. Так в 8-метровый телескоп VLT мы можем наблюдать объекты вплоть до 27 звездной величины. Используя E-ELT для непосредственного наблюдения мы можем рассчитывать увидеть объекты до 30-31 звездных величин.

Другие объекты исследования

Диск Бетельгейзе

Кроме внеземных планет, с помощью E-ELT можно увидеть диски у звезд-гигантов, двойные взаимодействующие звезды, а также аккреционные диски у загадочных черных дыр.

Теоретический предел разрешения E-ELT будет около 0,003 сек, в видимом диапазоне. Для примера, у звезды Бетельгейзе размер диска около 0,055 сек.

Диск Бетельгейзе с разрешением 0,037 сек, поле зрения около 0,5 сек. Изображение получено с помощью телескопа VLT

Самый большой телескоп в мире

Первичное сегментированное зеркало телескопа будет иметь диаметр примерно 30 метров. Оно позволит охватить огромную площадь, превышающую площадь самого крупного современного телескопа в 9 раз

. Четкость изображений, полученных с помощью нового телескопа, будет превышать четкость современных телескопов
в 3 раза
.

Строительство самого большого в мире телескопа начинается уже в этом месяце. Для него выбрали подходящее место – вершину вулкана Мауна-Кеа на Гавайях

. Группа, занятая в новом проекте, заключила договор на субаренду земли под строительство с
Гавайским Университетом.

Жители этих мест выступили против строительства телескопа, объясняя свое недовольство тем, что проект может навредить священной горе. Эти места известны захоронениями святых. Защитники природы также выступают против строительства

, пытаясь остановить проект, который может плохо отразиться на здоровье природы, например, разрушить среду обитания некоторых редких видов живых существ.

Канадский департамент земель и природных ресурсов

все же одобрил проект, но выставил около двух десятков условий, в том числе требование, чтобы все рабочие обучались бережно обращаться с хрупкой природой этих мест и
знали все культурные особенности местных жителей.

Знаете ли Вы?

E-ELT будет собирать в 100 000 000 раз больше света, чем человеческий глаз, 8 000 000 раз больше, чем телескоп Галилея, и в 26 раз больше, чем один телескоп VLT, диаметром 8,2 метра. E-ELT будет собирать больше света, чем все существующие телескопы диаметром 8-10 метров вместе взятые.

Как будет работать E-ELT

При работе адаптивной оптики лазерные лучи сформируют в атмосфере так называемые «лазерные звезды», изображения которых будут использоваться для последующей коррекции атмосферных искажений возникающих из-за турбулентности в атмосфере. Хотя E-ELT это поистине гигантское сооружение, максимальное отклонение поверхности его главного зеркала от идеальной формы не будет превышать каких-то сотых долей микрона.

Лазеры в действии

Столь сложная задача этим отнюдь не исчерпываются. Существует еще множество трудностей, которые предстоит решить инженерам и ученым. Для управляемой деформации и перемещения каждого отдельного сегмента зеркала предусмотрено 15 электромоторов. На каждом сегменте размещено шесть сенсоров, в задачу которых входит регистрировать его положение по отношению к соседним.

Управление

Всего сегментов — 800 и получается, что необходимо считывать данные с около 5 тысяч датчиков со скоростью до 1000 раз в секунду. Эти элементы активной оптики, которые задают форму зеркала при наведении. Еще существует адаптивная оптика, для которой также требуется производить множество измерений для 600 исполнительных устройств — актуаторов, в задачу которых входит в реальном времени изменять поверхности 5-и адаптивных зеркал. Эти зеркала при наблюдении будут непрерывно вибрировать с килогерцовой частотой, исправляя турбулентные фазовые искажения, вызванные нашей атмосферой.

Официальный трейлер