همه چیز دربارۀ تلسکوپ‌ها- قسمت اول

0
639

بیگ بنگ: تلسکوپ‌ها از زمان‌های قدیم تاکنون تحولات بسیاری زیادی به خود دیده‌اند، از اولین تلسکوپ ساخته شده توسط گالیله تا تلسکوپ جیمز وب که تحول و پیشرفت تکنولوژی را در طی این سال‌ها نشان می دهد. در این مقاله به بررسی انواع تلسکوپ‌ها می پردازیم.

abfbfecfebbبه گزارش بیگ بنگ، بیشتر اطلاعاتی که تا کنون از ستارگان و دیگر اجرام فضایی به دست آورده‌ایم، از نوری است که از آن بدست آمده و یا به زمین می رسد. در حقیقت ما برای آنکه چیزی را ببینیم ابتدا لازم است نور آن جسم به چشم ما برسد، آن موقع است که جسمی را می بینیم، در این حالت در واقع اگر شما با شخصی تنها ۳۰ سانتی‌متر فاصله داشته باشید، یعنی شما در حال مشاهده یک میلیاردم ثانیه پیش آن شخص هستید، زمان بسیار کوتاهی است اما زمانی که پای مقیاس‌های طولانی به میان می آید این زمان ِ بسیار کوتاه به عددی با تعداد صفرهای دیوانه کننده می رسد، در حالی که نور خورشید مدت ۸ دقیقه و ۱۹ ثانیه طول می کشد تا به کره زمین برسد، نور ِ نزدیک‌ترین کهکشان به کهکشان راه شیری یعنی کهکشان آندرومدا ۲.۵ میلیون سال نوری طول می کشد تا به کره زمین برسد، این یعنی شما با رصد کهکشان آندرومدا در حقیقت در حال مشاهده گذشته این کهکشان هستید. برای همین است اگر ما از کره زمین فاصله زیادی بگیریم و با تلسکوپ پیشرفته ای به کره زمین نگاه کنیم شاهد حضور دایناسور ها هستیم.

با این عظمت جهان سرعت نور نیز بسیار سرعت کمی است، اما اگر خوب دقت کنید این سرعت در برابر عظمت جهان سرعت کمی است اما اگر با همین سرعت نور توانایی حرکت داشتیم قادر بودیم تقریبا هشت بار دور کره زمین را تنها در یک ثانیه طی کنیم. اطلاعاتی که از نور به دست می آوریم مربوط به مواد شیمیایی موجود در ستاره دمای سطحی آن و جز این ها را فراهم می آورد، از مطالعه‌ی دقیق این نور اطلاعاتی دربارۀ جرم و سرعت ستاره و مقدار زیادی آگاهی‌های دیگر به دست می آید. در این جست و جو وسیله‌ی مهمی به نام تلسکوپ به کار می آید.

در این جست و جو تلسکوپ سه کمک مهم به اخترشناسان می کند. اول آن که نوری که ستاره ساطع می شود را جمع می کند و باعث می شود ستاره پر نور تر به نظر آید این ویژگی تلسکوپ‌ها را توان جمع‌آوری نور می نامند. دوم آن که جزئیات را مشخص می کند به طور مثال مؤلفه‌های یک ستاره دوگانه را از هم جدا می سازد، این خاصیت را “توان تفکیک” می نامند. و سوم بخشی از آسمان که مورد مطالعه است بزرگ می کند و این توانایی تلسکوپ را نیز “توان بزرگنمایی” تلسکوپ می نامند.

به صورت کلی تلسکوپ‌ها به دو نوع اصلی تقسیم می شوند: تلسکوپ‌های شکستی و تلسکوپ‌های بازتابی. در اصل این دو نوع تلسکوپ از نظر ساختار با یک دیگر تفاوت دارند.

تلسکوپ‌های شکستی

ساده‌ترین نوع تلسکوپ شکستی فقط از دو عدسی تشکیل می شود. عدسی که به سمت شی است، شیئی نامیده می شود. کار آن ایجاد تصویری از شی مورد نظر است و عدسی که ناظر یا بیننده از آن تصویر را می بیند، چشمی نام دارد. اجرام فضایی مورد توجه در فواصل دوری قرار دارند. نوری که از نقاط جسم وارد شیئی می شود به صورت شعاع‌های متوازی است. تصویری که این شعاع‌های موازی ایجاد می کند بر صفحه‌ی کانونی ایجاد می شود. صفحه کانونی صفحه‌ای است که از کانون می گذرد و عمود بر محور عدسی است. تصویری که عدسی اول ایجاد می کند، تصویر اول نام دارد.

عمل چشمی بزرگ نمودن تصویر اول است. برای دست یافتن به بزرگ نمایی باید چشمی در جایی قرار گیرد که تصویر اول درست داخل کانون آن (یعنی بین چشمی و کانون ولی بسیار نزدیک به کانون) باشد. باید توجه داشت که تصویر نهایی در چشم ناظر مقابل به زاویه‌ای است که بزرگ‌تر از زاویه مربوطه به جسم است. بزرگ‌تر کردن این زاویه به بزرگ نمایی زاویه‌ای معروف است.

telescopeیکی از کارهای یک تلسکوپ ایجاد بزرگنمایی زاویه‌ای است. نوع تلسکوپ نجومی که شرح داده شد و از دو عدسی تشکیل شده است تنها برای بزرگنمایی های کم به کار می رود. چنین تلسکوپی را می توان تا ۱۰ مرتبه بزرگنمایی به ازای هر ۲.۵ سانتی‌متر گشودگی شیئی مورد استفاده قرار داد. به این ترتیب اگر قطر گشودگی عدسی شیئی برابر ۶ سانتی متر باشد تلسکوپ برای ۲۰ تا ۲۵ مرتبه بزرگ نمایی زاویه‌ای قابل استفاده خواهد بود. “گشودگی” یک شیئی بخش شفاف شیئی است و قسمتی از کنارۀ عدسی را که در گیره کار گذاشته شده است و نور از آن عبور نمی کند شامل نمی شود.

برای بدست آوردن بزرگنمایی بیشتر (مثلا ۴۰ تا ۶۰ مرتبه) به ازای هر ۵ در ۲ سانتی متر قطر شیئی باید چنان ساخته شود که از دو نقیصه متداول عاری باشد. این نقیصه ها به “کجنمایی” معروف اند و معمولا در عدسی های ساده وجود دارند. یکی از آنها به کجنمایی رنگی موسوم است و دیگری کجنمایی کروی نام دارد. چشمی نیز باید ساخت پیچیده تری داشته باشد.

توان‌های سه گانه تلسکوپ

به صورت کلی تلسکوپ سه کار انجام می دهد:

۱- روشنی ظاهری شی را افزایش می دهد. این افزایش روشنی به توان جمع‌آوری نور تلسکوپ بستگی دارد.

۲- جزئیات را که با چشم غیر مسلح نمیتوان دید واضح می سازد. این که تلسکوپی این کار را با چه کیفیتی انجام میدهد به توان تفکیک تلسکوپ بستگی دارد.

۳- شی را بزرگتر می نماید یا موجب می شود که نزدیکتر به چشم آید. چگونگی انجام این کار در تلسکوپ بسته به توان بزرگنمایی تلسکوپ است.

توان جمع‌آوری نور یک تلسکوپ

احتمالا مهمترین کار یک تلسکوپ جمع‌آوردن مقدار زیادی نور از یک ستاره است. تلسکوپ (این نور را به هم می فشرد) و به صورت تابه باریکی در می‌ آورد که وارد مردمک چشم می شود. توان جمع‌آوری نور رویت ستارگانی را ممکن می سازد که قدرشان از ۶ بیشتر است یعنی ستاره‌های کم فروغی که با چشم غیرمسلح دیده نمی شوند. توان جمع‌آوری نور فقط به عدسی شیئی بستگی دارد و با مساحت آن متناسب است با: توان جمع‌آوری نور با مجذور قطر عدسی شیئی متناسب است.

قطر مردمک چشم در هنگام شب تقریبا ۶ میلی‌متر است. به تلسکوپی که قطر شیئی آن ۴ در ۲ سانتی متر است ۱۶= ۴۲

مرتبه بیشتر از چشم غیرمسلح نور وارد می شود به یک تلسکوپ ۸ در ۶ سانتی‌متری ۶۴= ۸۲ بار بیشتر نور وارد می شود و… تجربه این نظر را تایید می کند. بنابراین با یک تلسکوپ ۵ سانتی‌متری ستارگانی را می توان رصد کرد که ۶۴ بار کم نورتر از یک ستاره قدر ششم‌اند.

این ستاره‌ها از ردیف قدر ۵ در ۱۰ خواهند بود. به همین ترتیب می توان حساب کرد که با یک شیئی ۱۵ سانتی‌متری ستارگان قدر ۹ در ۱۲ را می توان رصد کرد و با یک شیئی ۳۸ سانتی‌متری ستاره‌های قدر ۹ در ۱۴ را می توان دید.

توان تفکیک یک تلسکوپ

توان تفکیک رابطه‌ای نزدیک با رویت واضح جزئیات دارد. هرچه توان تفکیک تلسکوپی بیشتر باشد جزئیات واضح‌تر خواهند بود. بنابراین نقطه‌ای نورانی که به چشم غیرمسلح یک ستاره می آید چون با تلسکوپی که توان تفکیکش زیاد است مشاهده شود ممکن است به دو یا چند ستاره تفکیک شود. داشتن درک روشنی از توان تفکیک مهم است و از این رو ما بیشتر به بررسی آن می پردازیم.

Telescopesدو نقطه‌ی نورانی مثلا دو شمع را در نظر بگیرید. در فاصله چند متری این دو شمع به صورت چشمه‌های نور جدا از هم به نظر می رسند. چون فاصله بیشتر شود این دو یکی شده به صورت نقطه نورانی نسبتا محو و غیر واضحی در می آیند. آزمایش نشان می دهد که دو نقطه نورانی را نمی توان از یکدیگر تفکیک کرد هرگاه زاویۀ A که آن دو در چشم می سازند کمتر از تقریبا ۱ دقیقه باشد: توان تفکیک چشم معمولی ۱ دقیقه است.

عدم توانایی در تفکیک نقاطی که زاویۀ کمتر از ۱ دقیقه می سازند معلول یکی از خواص بنیادی نور است که پراش نام دارد. بر اثر پراش هر نقطه قرص کوچکی در می آید. برای هر نقطه از جسم یک قرص تصویر وجود دارد. این قرص که معمولا آن را تصویر “جعلی” یا “الگوی پراش” می نامند ساختمان نسبتا پیچیده‌ای دارد و دارای یک لکه مرکزی پر نور است که تقریبا ۸۵ درصد کل نور را شامل می شود و با حلقه‌هایی تاریک و روشن یکی در میان احاطه شده است. روشنی حلقه‌های روشن از داخل به سمت لبه قرص به سرعت کاهش می یابد.

به این ترتیب نوری که از نقطه C ساطع می شود در واقع نقطه C را پدید نمی آورد بلکه تصویر “جعلی” C  را بر شبکیه تشکیل می دهد. اگر نقطه دوم E زاویه‌ای کمتر از ۶ دقیقه با نقطه C بسازد تصویر جعلی آن E  تا حد زیادی بر C  منطبق می شود. مغز دیگر نمی تواند میان این دو نقطه جدا از هم تمیز قایل شود. چشم نمی تواند E را از C تفکیک کند و هر دو را به صورت یک نقطه نورانی که اندکی دراز شده است می بیند.

رابطه “نقطه به نقطه” بین جسم و تصویر واقعیت را بیش از حد ساده جلوه می دهد. در حقیقت رابطه رابطه “نقطه به قرص” است. به آسانی می توان دید که هر چه اندازه این قرص ها کوچکتر باشد جزئیات بیشتری دیده خواهد شد. نظریه نور شناختی ثابت می کند که هرچه عدسی شیئی بزرگتر باشد قطر قرص کوچکتر خواهد بود.

نظریه نور شناختی و نیز تجربه نشان می دهد که توان تفکیک یک تلسکوپ فقط به قطر شیئی بستگی دارد. بنابراین ستاره‌هایی که در یک تلسکوپ کوچک به صورت یک واحد به چشم می آیند تنها وقتی که با تلسکوپی رصد شوند که عدسی شیئی آن بزرگتر است ممکن است به دو یا چند همسایه نزدیک به هم تفکیک شوند. بنابراین تلسکوپی با شیئی ۵ سانتی‌متر می تواند دو ستاره را که در چشم رصد کننده زاویه‌ای برابر ۵ در ۲ ثانیه قوس با هم می سازند تفکیک کند.

توان بزرگ نمایی یک تلسکوپ

تلسکوپ زوایا را بزرگ می کند یکی از کارهای اصلی این وسیله بزرگ نمودن زوایایی است که اشیای مورد مشاهده تحت آنها رویت می شوند این کار بزرگ نمایی زاویه‌ای نامیده می شود. به این ترتیب اگر بدون تلسکوپ جسمی تحت زاویه ۳ درجه  دیده شود و با تلسکوپ تصویر آن تحت زاویه ۴۵ درجه رویت شود بزرگ نمایی ۱۵ مرتبه است.

بزرگ نمایی زاویه‌ای تنها بزرگ نمایی‌ای است که یک تلسکوپ انجام می دهد. افزایش زاویه تصور نزدیک شدن را سبب می شود و به این ترتیب موجب می شود که تصویر نزدیکتر از شی به چشم آید. توان بزرگ نمایی هر تلسکوپ به فاصله کانونی عدسی شیئی و به فاصله کانونی چشمی بستگی دارد.

روش‌های استقرار تلسکوپ

یکی از مهمترین قسمت‌های یک تلسکوپ و چیزی که در آن مهارت مهندسی و استادی بسیار به کار می‌رود پایه تلسکوپ است. انتخاب یک پایۀ خوب برای یک تلسکوپ کمک بسیار زیادی به داشتن رصدی فوق‌العاده می کند به طور مثال تصور کنید با دوربین گوشی هوشمندتان در حال عکاسی هستید در آن هنگام تصویر ثابت به نظر می رسد اما وقتی زوم می کنید لرزش بسیار زیاد می شود. حال در تلسکوپ این لرزش به صورت آزار دهنده‌ای زیاد است اما با داشتن پایه‌ای خوب می توان از لرزش تصویر جلوگیری کرد.

farطرح پایه تلسکوپ باید چنان باشد که بتوان تلسکوپ را به هر نقطه‌ای در آسمان از افق تا سمت‌الراس و به هر زاویه‌ای از ۰ درجه تا ۳۶۰ درجه قراول رفت. ساده‌ترین سیستمی که این کار را انجام می دهد ترکیبی از محورهای افقی و قائم است. تلسکوپ از طریق محوری افقی به دو شاخه متصل می شود و در نتیجه می تواند از افق تا سمت‌الراس دوران کند و ارتفاع‌های مختلف را اختیار کند. دو شاخه به نوبه خود می تواند حول محوری قائم دوران کند و دایره افقی ۳۶۰ درجه‌ای را بپیماید. این طرز استقرار سمت – ارتفاعی است. توجه شود که روش‌های استقراری را که در این بخش شرح داده شده‌اند در هر دو مورد تلسکوپ‌های شکستی و بازتابی می توان به کار برد.

استقرار سمت- ارتفاعی اغلب برای تعیین فوری مقادیر ارتفاع و سمت ستارگان یا اجرام سماوی دیگر به کار می رود. آن را نمی توان به آسانی در رصد دراز مدت یا عکسبرداری طولانی به کار بست زیرا ارتفاع و سمت ستاره ها پیوسته تغییر می کند. تلسکوپی را که استقرار آن سمت – ارتفاعی باشد باید پیوسته از حیث زوایای قائم و افقی تنظیم کرد.

استقرار دابسونی نوعی استقرار سمت – ارتفاعی است که در آن پایه ثابت تلسکوپ مستقیما روی زمین قرار می گیرد. جان دابسون تلسکوپ‌ساز آمریکایی مخترع آن است. این نحوۀ استقرار مناسب تلسکوپ‌های بازتابی بزرگ آماتوری از نوع نیوتنی است. پایه استقرار دابسونی معمولا از تخته چندلایی است و از یاتاقان‌های تفلونی به جای محورها استفاده می شود. تخته ارتعاشات ناشی از زمین را تضعیف می کند. یاتاقان‌های تفلونی حرکت تلسکوپ را نرم می سازد. تلسکوپ‌های دابسونی را می توان با میزچه‌های استقرار معدل النهاری هم مجهز کرد. این میزچه‌ها شیب دارند و شیب آنها مانع حرکت تلسکوپ در گستره کامل زوایا می شود.

استقرار استوایی یا معدل النهاری به منظور آن طرح شده است که یک ستاره را برای مدتی دراز در میدان دید نگه دارد. فقط لازم است که یک زاویه به طور دائم تنظیم شود. این تنظیم کردن معمولا به کمک موتور کوچکی انجام می گیرد. در این طرز استقرار نیز دو محور وجود دارد. این دو محور نیز عمود بر یک دیگر هستند. یکی از این دو به محور قطبی موسوم است و چنان تعبیه می شود که موازی محور عالم باشد. محور دیگر که به محور میل موسوم است حول محور قطبی دوران می کند. محور تلسکوپ بر محور میل منطبق است و می توان تلسکوپ را حول این محور به هر زاویه میلی چرخاند. همین که ستاره‌ای با زاویه میل معین در معرض دید قرار گرفت قید تلسکوپ را به محور میل میتوان محکم کرد، زیرا میل یک ستاره کمیتی است که تغییر نمی کند.

برای آنکه ستاره در میدان دید بماند باید تلسکوپ همراه محور میل حول محور قطبی دوران کند. هرگاه این حرکت به درستی به وسیله موتوری تنظیم شود تلسکوپ پیوسته ستاره را در مسیر خود دنبال خواهد کرد و همواره ستاره را در میدان دید خود خواهد داشت. موتور باید چنان تنظیم شده باشد که در یک شبانه روز یک دور کامل بزند.

با تلسکوپی که استقرار آن استوایی است می توان ستاره‌ای را که اطلاعات مربوط به زاویه میل و زاویه ساعتی نجومی آن معلوم است پیدا کرد. تلسکوپ را حول محور میل می چرخانیم تا میل داده شده به دست آید. آنگاه قید تلسکوپ را در این وضعیت محکم می کنیم. سپس تلسکوپ و محور میل را حول محور قطبی دوران می دهیم تا به زاویه ساعتی نجومی مورد نظر برسیم.

تلسکوپ‌های بازتابی

نام نیوتن با اختراع این تلسکوپ قرین است. در تلسکوپ بازتابی کار عدسی شیئی را یک آینه انجام می دهد. به جای عدسی آینه‌ای کاو موجب همگرایی نور ورودی می شود. تصویری که توسط آینه تشکیل می شود با یک چشمی که اساسا همان چشمی تلسکوپ شکستی است مشاهده می شود. تقریبا آنچه درباره تلسکوپ شکستی گفته شد در اینجا نیز قابل اطلاق است.

reflective telescopeنقره اندود کردن آینه

برخلاف آینه‌های خانگی بر روی تلسکوپ یعنی بر سطح کاو آن یک لایه نقره قرار داده می شود و شیشه صرفا تکیه‌گاه نقره به شما می رود. قرار گرفتن نقره بر سطح پیشین شیشه جذب نور را از میان می برد. نور از شیشه نمی گذرد و بر اثر جذب قسمتی از شدت خود را از دست نمی دهد. اشکال کار این است که لایه نقره بی‌حفاظ پس از مدتی کدر می شود و باید هر از چند گاه آینه را مجددا نقره اندود کرد.

در سال‌های اخیر فرایند “آلومینیومی کردن” به تدریج جانشین نقره اندود کردن شده است. اخیرا پی‌برده‌اند که بخار آلومینیوم چون بر شیشه بنشیند سطح درخشانی را پدید می آورد که از بسیاری لحاظ بر سطح نقره‌ای برتری دارد. اندودن باید در خلاء انجام گیرد. آلومینیومی که به این طریق اندود شود کدر نمی شود. در نخستین برخورد با هوا روی آن را لایه نازک شفاف و بسیار سختی از اکسید آلومینیوم می پوشانند که آلومینیوم زیری را از هر برهم‌کنشی با هوا مانع می شود.

خصیصه برتر دیگر اندود کردن آلومینیوم آن است که نور فرابنفش را منعکس می کند. نقره منعکس کننده بسیار بدی برای این اشعۀ کوتاه موج است. ولی نقره نور سرخ را بهتر منعکس می کند. نقره به طور کلی از نظر بازتاب تا حدودی بهتر است. نقره در بهترین حالت ۹۵ درصد کل نور و آلومینیوم فقط ۹۰ درصد آن را منعکس می کند.

طرح نورشناختی تلسکوپ

آینه در انتهای لوله سوار می شود. نور باز تابیده تصویر را در وسط اشعه ورودی تشکیل می دهد. برای آن که بتوان این تصویر را مشاهده کرد باید آن را نقل مکان داد. معمولا این کار به یکی از دو راه زیر که به وسیله نیوتن و هم عصر فرانسوی‌اش کاسگرین ابداع شده‌اند انجام می شود.

Light passing of telescope lensesدر روش نیوتن اشعه همگرای نور پیش از رسیدن به صفحه کانونی به وسیله آینه‌ای تخت قطع می شود. این آینه اشعه را از بدنه لوله به چشمی هدایت می کند. در بعضی موارد به جای آینه منشور منعکس کننده به کار می رود. در روش کاسگرین آینه‌ای کوژ کار منحرف کردن نور را انجام می دهد.

شعاع‌های همگرا توسط آینه‌ای کوژ قطع می شود و از سوراخی که در آینه شیئی ایجاد شده است به کانون آورده می شود. یکی از امتیازات این روش قابلیت انعطاف در فاصله کانونی شیئی است. چون مجموعه کاملی از آینه‌های کوژ به همراه شیئی به کار می رود فواصل کانونی متعددی در اختیار ما قرار دارد می گیرد.

برخی از تلسکوپ‌های بازتابی هم به سیستم نیوتنی و هم به سیستم کاسگرین مجهز است. آینه یا منشور کوچک لاجرم مانع قسمتی از نور ورودی می شود. این کاهش نور نسبتا اندک است و کسر بسیار کوچکی از کل نور ورودی را تشکیل می دهد که بر شیئی می تابد. این مانع را نمی توان در چشمی دید و همانطور که می توان حدس زد مزاحم تصویر نمی شود.

تلسکوپ اشمیت

آینۀ تلسکوپ‌های بازتابی باید سهمی‌وار باشد تا کجنمایی کروی از بین برود. در سال ۱۹۳۱ برنارد اشمیت سیستمی مرکب از عدسی و آینه اختراع کرد که در آن از آینه کروی که ساختن آن آسان است استفاده می شود. انحراف شکل کروی از سهمی‌وار توسط عدسی نازکی که «تیغه تصحیح کننده» نام دارد و در مرکز انحنای آینه جای می گیرد تصحیح می شود.

observing the sky throughتیغه تصحیح‌کننده موجب واگرایی شعاع‌هایی می شود که نزدیک به لبه تیغه‌اند به طوری که پس از بازتاب به همان نقطه‌ای می آیند که شعاع‌های نزدیک به محور بدان می رسد. اندازه تلسکوپ اشمیت را قطر تصحیح‌کننده مشخص می کند که معمولا دو سوم گشودگی آینه شیئی است.

تلسکوپ ماکسوتف- باورز

در این تلکسوپ نیز مانند تلسکوپ اشمیت از آینه کروی استفاده می شود که ساختن آن آسان است. واگرایی لازم برای آن که شعاع‌ها به درستی کانونی شوند، با استفاده از عدسی ضخیمی به نام عدسی هلالی که سطوح آن کروی است حاصل می شود. ساختن سطوح کروی بسیار ساده‌تر از ساختن سطح پیچیده تیغه تصحیح کننده تلسکوپ اشمیت است. در اینجا صفحه کانونی تخت است.

بازتابی یا شکستی؟

جز شیئی و روش تغییر مسیر نور بازتابیده تفاوت عمده‌ای میان تلسکوپ شکستی و تلسکوپ بازتابی وجود ندارد. توان جمع‌آوری نور توان تفکیک و توان بزرگ‌نمایی و فرمول‌های آنها در هر دو مورد یکسان است. استقرار پایه‌ها نیز برای هر دو به یک صورت است. هر تلسکوپ مزایا و کاستی‌های خود را دارد. هر کدام از این دو برای پژوهش خاصی که مناسب آن است به کار می رود. از نظر تاریخی ابتدا تلسکوپ شکستی اختراع شد. در عمل نیز هنوز به دلایل زیر مورد استفاده است.

۱- داشتن وضوح در تصویری که از عدسی‌ها به دست می آید.

۲- داشتن دید وسیع تر

۳- به هنگام کار کمتر در معرض صدمه دیدن است.

۴- آمادگی برای استفاده فوری

ولی تلسکوپ بازتابی که شیئی آن به جای عدسی آینه است بسیار متداول‌تر است. این محبوبیت به علت‌های زیر است:

۱-عالی بودن از کجنمایی نوری

۲- کوتاه‌تر بودن لوله تلسکوپ. در تلسکوپ‌های شکستی برای اجتناب از بازمانده مزاحم کجنمایی رنگی باید به نسبت کانونی ۱۵ را به کار برد. تلسکوپ‌های بازتابی با نسبت کانونی ۵ نتایج قابل قبولی به دست میدهند در حالی که طولشان فقط یک سوم تلسکوپ‌های شکستی است.

۳- نیازی نیست که شیشه آینه کامل و بی نقص باشد زیرا نور از سطح اندوده منعکس می شود.

۴- فقط یک سطح باید با دقت تمام شکل داده شود.

۵- هیچ نوری به خاطر عبور از شیشه جذب نمی شود.

۶- هزینه آن کمتر است.

تلسکوپ‌های بزرگ

اخترشناسان در جست و جوی خود برای علم و دانش تلسکوپ‌هایی هرچه بزرگتر طرح می کنند. این تلسکوپ‌ها آنان را به رویت ستاره‌هایی قادر می ساز که به علت نور کم آنها با دستگاه‌های کوچکتر دیده نمی شوند. تلسکوپ‌های بزرگ جزئیات بیشتری از کهکشان‌های دور دست را آشکار می سازند که مطالعه آنها به فهم کهکشان ما کمک می کند. به این ترتیب اخترشناسان امیدوارند با استفاده از این امکانات و تکنولوژی‌ها به سوالهای بی پاسخ در علم جواب درستی دهند. این دانش شواهد با اهمیتی از تاریخ گذشته و از آینده متحمل جهان را در اختیار ما می گذارد.

بررسی تلسکوپ‌های بزرگ و معروف جهان

تلسکوپ معروف مونت پالومار که در سال ۱۹۴۸ تکمیل شد بر کوه پالومار در ایالت کالیفرنیا ایالات متحده واقع است. شیئی آن آینه‌ای به قطر ۵ متر است. این تلسکوپ به مدت ربع قرن بزرگ ترین تلسکوپ نوری دنیا بود. این تلسکوپ را به نام ستاره‌شناس معروف آمریکایی جورج الری هیل تلسکوپ هیل نامیده‌اند.

P Dome Openساختمان تلسکوپ بزرگتری در اوایل دهه ۷۰ قرن بیستم در اتحاد شوروی سابق کامل شد. این تلسکوپ در شمال غربی تفلیس قرار دارد. قطر آن آینه شش متر است و در لوله‌ای ۲۵ متری کار گذاشته شده است. استقرار آن سمت- ارتفاعی است و رایانه رقمی پیچیده‌ای دنبال کردن اجرام سماوی را کنترل می کند. این تلسکوپ متاسفانه به دلایل نقیصه‌های اپتیکی چندان کارآمد از آب در نیامده است.

ساخت تلسکوپ‌هایی با آینه‌های بزرگ تا دهه ۱۹۸۰ بسیار گران بود. امروزه روش‌های ساخت و طراحی‌های جدید امکان ساختن تلسکوپ‌های بسیار بزرگ را میسر ساخته است. اکنون دیگر ساختن آینه‌ای به قطر ۵ یا ۶ متر کار سخت و دشواری نیست. متخصصان می توانند آینه‌های بزرگی بسازند که بسیار سبک‌تر از آینه‌های نسل قبل است. به علاوه به یاری تکنیک‌های پیشرفته اپتیکی و الکترونیکی می توان با ترکیب تعداد زیادی آینه کوچک‌تر آینه‌ای ساخت که معادل یک تکه آینه بسیار بزرگ تر است.

یکی از بزرگترین تلسکوپ‌های این نوع بر فراز ماوناکی در هاوایی جای گرفته است. دو تلسکوپ ده متری که تلکسوپ های کک ۱ و کک ۲ نام دارند در ارتفاع ۴۱۰۰ متری این کوه استقرار یافته اند. هر کدام از ۳۶ قطعه آینه ۸ در ۱ متری تشکیل شده‌اند. کک ۱ کار خود را از اوایل دهه ۱۹۹۰ آغاز کرد. کک ۱ و کک ۲ با هم در پژوهش‌های تداخل سنجی نجومی به کار می روند. این دو تلسکوپ برای مطالعه اجرام نجومی در حوزه موج‌های فرو سرخ هم بسیار کارآمد هستند.

چهار تلسکوپ عظیم ۲ در ۸ متری نیز در رصدخانه سروپارانال در کوهستان‌های شیلی مستقر اند و مجموعا تلسکوپ بسیار بزرگ نامیده می شوند. توان جمع‌آوری نور آنها مجموعا برابر با یک تلسکوپ ۴ در ۱۶ متری است و توان تفکیک آنها بسی بیشتر از تلسکوپ‌های کک است. این چهار تلسکوپ به تلسکوپ‌های کمکی با خط مبنای بسیار بلند برای رصدهای تداخل سنجی مجهز هستند.

بالاخره باید از تلسکوپ‌های غول‌آسای ماژلان نام برد. تلسکوپ‌های ماژلان نام دو عدد از بزرگترین تلکسوپ‌های نوری جهان هستند که در رصدخانه لاس کامپاناس در شیلی قرار گرفته‌اند. این دو تلسکوپ مشابه در سال ۲۰۰۰ شروع به کار کردند و هر یک با آینه‌های مقعری ۶ر ۵ متر تشکیل شده‌اند. و بالاخره به بررسی تلسکوپ هابل می پردازیم:

تلسکوپ فضایی هابل

جو زمین اثرات محدود کننده‌ای بر دید تلسکوپ‌های مستقر بر سطح زمین دارد. تلاطم‌های خرد جوی وجود غبار و رطوبت و آلودگی‌های نوری کیفیت دید با تلسکوپ‌های بزرگ را کاهش می دهد. به علاوه جو زمین برخی از طول موج‌های نور را کاملا جذب می کند. از این رو تلسکوپ‌های بزرگ را در ارتفاعات بلند و در نقاطی که جو نسبتا پایدار است مستقر می کنند. جو زمین سبب می شود که توان تفکیک بهترین تلسکوپ‌های زمینی از یک ثانیه قوس کمتر نباشد (در سال‌های اخیر با بهره‌گیری از تکنیک‌های اپتیکی تطابقی توان تفکیک برخی از تلسکوپ‌های بزرگ به کمتر از ۰٫۵ قوس رسیده است و با روش‌های تداخلی می توان به توان تفکیک کمتر از این هم دست یافت).

hubble in orbitبرای رهایی از اثرات محدود کننده جو باید تلسکوپ را در مداری بیرون جو زمین یا بر سطح ماه قرار داد. و از سطح زمین آن را کنترل کرد. تلسکوپ فضایی هابل بزرگترین تلسکوپی است که تا کنون بیرون جو زمین مستقر شده است (فعلا). حد تفکیک آن فقط ۰٫۵ ثانیه قوس است؛ یعنی عالم را با ظرافت و حساسیتی بیست برابر تلسکوپ‌های زمینی می نگرد و هیچ دریچه‌ای از نور مرئی بر چشم تیزبین آن بسته نیست.

تلسکوپ فضایی هابل که از سال ۱۹۹۰ در مداری به ارتفاع ۵۸۹ کیلومتر هر ۹۵ دقیقه یک دور به دور زمین می چرخد. آینه شیئی تلسکوپ فضایی هابل ۲٫۴ متر است و گسترۀ تابش‌های مرئی فرابنفش و فروسرخ کارآمد است. تلکسوپ و تشکیلات آن با وزنی در حدود ۱۲ تن در سال ۱۹۹۰ به وسیله یک شاتل فضایی در ارتفاع ۶۰۰ کیلومتر از سطح زمین بر مدار قرار داده شد. تلسکوپ فضایی هابل از کارآمدترین ابزارهای نجومی است که تاکنون ساخته شده است.

این تلکسوپ چشم‌انداز ما را نسبت به عالم در همه مقیاس‌های آن دگرگون کرده است. به کشفیات زیادی تقریبا در همۀ حوزه‌های پژوهش نجومی از منظومه‌شمسی گرفته تا کیهان‌شناسی منجر شده است. آرشیو این تلسکوپ تا کنون مشتمل بر ۴۵ ترابایت داده نجومی است. از یافته‌ها و نتایجی که به کمک این تلکسوپ به دست آمده می توان از رویت طوفانی عظیم در جو زحل تصویر برخورد دنباله‌دار شومیکر – لوی ۹ با سیاره مشتری کشف قمرهای سیاره‌های منظومه شمسی رصد دورترین ابرنواخترهای کشف شده و کشف نخستین قرص برافزایش یک سیاهچاله ابر پر جرم در کهکشان – ، تفکیک کهکشان‌های میزبان اخترنماها، تدوین کاتالوگ‌های مربوط به کهکشان‌ها و اجرام بسیار دور دست، داده‌هایی که به کشف شتاب‌دار بودن آهنگ انبساط عالم و نظریه انرژی تاریک انجامید و بسیاری چیزهای دیگر.

و حالا به بررسی ساخت گران‌ترین و قوی‌ترین تلسکوپ جهان به نام تلسکوپ جیمز وب خواهیم پرداخت:

تلسکوپ فضایی جیمز وب

تلسکوپ جیمز وب یک تلسکوپ فضایی بسیار پیشرفته است، که پس از ساخته شدن بزرگترین تلسکوپ فضایی جهان محسوب می شود. جیمز وب قرار است که وضوح و حساسیت بی‌سابقه‌ای برای کشف‌هایی بزرگ را ارائه دهد. این تلسکوپ به همکاری سازمان فضایی امریکا(ناسا) و سازمان فضایی اروپا در حال ساخت است. تلسکوپ جیمز که یک جانشین برای تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی اسپیتزر است قرار است تا سال ۲۰۲۱ تکمیل گردد و به وسیله موشک آریان ۵ به فضا پرتاب شود.

webbتلسکوپ فضایی جیمز وب در حال حاظر ۱۰ میلیارد دلار هزینه ساخت داشته و ۱۰۰ بار از هابل تیزبین است و می تواند به زمان پدیداری کیهان بازپس نگرد و پرده از رازهای ناگشوده کهکشان های اولیۀ پیدایش ستارگان اتمسفر سیاره‌ای فراخورشیدی و شاید وجود حیات در دیگر نقاط عالم بردارد.

از ماموریت‌های مهم این تلسکوپ می توان از جست و جو برای یافتن پرتوهای مادون قرمز حاصل از بیگ بنگ مطالعه بر روی زایش ستاره‌ها و چگونگی تشکیل و گسترش کهکشان است. امید است در سالهای آینده با پیشرفت تکنولوژی همراه با پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب و پرتاب اولین فضاپیمای سرنشین‌دار به مریخ راهی جدید به سوی آینده‌ای زیباتر داشته باشیم.

در حال حاظر با کشف بزرگترین کشفیات تاریخ به وسیله تلسکوپ فضایی هابل به بسیاری از سوالات بی‌پاسخ جواب درستی دادیم، باید منتظر باشیم تا ببینیم در آینده با پرتاب و قرارگیری تلسکوپ جیمز وب در مدار چه تصویرهای بی‌مانندی از این ابر تلسکوپ را نظاره‌گر باشیم.

نویسنده: امیرمهدی زمانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع: نجوم به زبان ساده – نویسنده: مایردگانی / ستاره‌شناسی با تلسکوپ‌های کوچک اثر مایکل کی گینر


دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.