IX.6. Телескоп-гигант

Собрать пучок лучей в точку может не только линза, но и вогнутое зеркало. Так почему бы не построить в таком случае зеркальный телескоп, основанный не на преломлении, а на отражении света? Первый зеркальный телескоп построил в 1668 году Исаак Ньютон. Это был совсем маленький инструмент, — его вогнутое зеркало было меньше спичечного коробка. Всё же в этот телескоп были отчетливо видны очень далекие от нас спутники Юпитера. Зеркальные телескопы назвали рефлекторными: слово «рефлектор» означает: «отражатель». Чем больше «световая воронка» телескопа, тем больше света в него попадает и тем телескоп сильнее. В телескопе-рефлекторе «световой воронкой» служит вогнутое зеркало. Понятно, что строители телескопов старались сделать зеркало как можно больших размеров. Астроном Гершель построил полтораста лет назад исполинский по тем временам телескоп: поперечник его зеркала был больше метра. Зеркало было сделано не из стекла, а из сплава меди и олова. Медь, как известно, сильно расширяется от тепла. Стоило притронуться к зеркалу пальцем — и оно под влиянием теплоты уже меняло свою форму. Конечно, такое ничтожное изменение формы не было заметно. Но его было достаточно для того, чтобы световые лучи отклонились в сторону и изображение в телескопе стало неясным, так что сам же Гершель предпочитал наблюдать небо не через этот большой телескоп, а через другие, меньшие. Стеклянное зеркало было бы несравненно лучше металлического. Но делать совершенно чистое, однородное стекло тогда еще не умели. После того как научились варить оптическое стекло, стали строить телескопы со стеклянными зеркалами. Зеркальные телескопы имеют даже некоторые преимущества перед линзовыми. В линзовых телескопах на краях изображения появляются радужные полосы благодаря тому, что при преломлении белый свет разделяется на составляющие его отдельные цветные лучи. Устранение этих радужных полос требует значительного усложнения конструкции телескопа. В рефлекторных телескопах цветных полос не возникает, потому что свет в них не преломляется, а только отражается. Требования к качеству стекла для зеркала значительно слабее, чем к стеклу для линзы, так как в зеркале работает только поверхность стекла, на которую наносится отражающий слой серебра или алюминия. Желая проникнуть всё дальше в глубины вселенной, астрономы всё время стремились строить телескопы со всё большими размерами зеркал. Самый большой телескоп-рефлектор был построен в Америке. Поперечник его зеркала — 5 метров. Изготовить такое огромное зеркало оказалось не менее сложно, чем самый большой линзовый рефрактор. Прежде всего нужно было каким-то способом уменьшить вес зеркала, — ведь стеклянный диск такой величины должен весить сорок тонн. Он стал бы прогибаться от собственной тяжести. Как бы ничтожно мал ни был прогиб, всё равно форма зеркала исказится и изображение сразу станет неясным. Чтобы избежать этого, решили отлить диск не сплошным, а в виде тонкой пластины с ребрами на задней стороне. Это облегчило вес зеркала ровно вполовину. Надо было также принять меры к тому, чтобы зеркало не меняло своей формы от колебаний температуры. Для этого его отлили из такого сорта оптического стекла, которое почти не расширяется при нагревании. Отлить такой огромный диск из стекла было очень трудно. Рабочие целый день черпали стекло из печи большими ковшами и переливали его в форму, а потом отлитый диск остывал целый год. Шлифовку и полировку стекла решили произвести в городе Пасадена в Калифорнии. Для этого потребовалось перевезти диск через всю Америку. Но как провезти такой огромный кусок стекла по железной дороге? Если его поставить на ребро, — он заденет арки мостов, под которыми будет проходить поезд. А если положить,— его край высунется далеко из вагона и будет мешать встречным поездам. Пришлось построить для этого куска стекла специальный вагон-платформу с низко опущенным полом. Диск положили в круглую стальную коробку на толстый слой пробки и войлока. Коробку поставили на ребро. И поезд тронулся. Это был особый поезд в составе трех вагонов. Его пассажиром был самый большой в мире кусок стекла. Впереди шел поезд с технической инспекцией, которая проверяла, в полном ли порядке путь, не тряхнет ли где-нибудь хрупкого пассажира. Весь караван передвигался очень медленно и только днем. Несколько лет ушло на шлифовку и полировку зеркала. Ведь требовалась точность до одной десятитысячной миллиметра. А что такое десятитысячная миллиметра? Паутинная ниточка в пятьдесят раз толще. Наконец кончили и полировку. Теперь огромное вогнутое стекло, похожее на блюдце, надо было превратить в зеркало: нанести на его отполированную сторону слой алюминия. Это сделали в особой камере, из которой выкачали воздух, как из электрической лампочки. Алюминиевый слой получился ровным и тонким: «толщиной» всего в несколько молекул. Наконец зеркало было готово и установлено в гигантском телескопе, построенном на горе Паломар, в 75 километрах от города Сан-Диего. Зеркальный рефлектор укреплен на дне трубы высотой с пятиэтажный дом. Астроном-наблюдатель помещается в кабине у верхушки трубы. Гигантский рефлектор собирает света в миллион раз больше, чем хрусталик человеческого глаза. Значит, такой телескоп показывает звезды, в миллион раз более слабые, чем те, которые можно увидеть невооруженным глазом. У зеркальных телескопов, так же как и у линзовых, есть свои недостатки. Прежде всего, если поверхность зеркала сделать просто шаровой, то изображение будет получаться расплывчатым. Для того, чтобы изображение было отчетливым, поверхность зеркала должна быть не шаровой, а более сложной — параболической. Изготовление таких поверхностей значительно более сложно, чем шаровых. А точность поверхностей зеркала должна быть много больше, чем линзы-рефрактора. Очень важно и то, что зеркала более чувствительны к прогибам, чем линзы. Ничтожный прогиб зеркала сразу делает изображение нечетким. Борьба между линзами и зеркалами велась с тех пор, как были изобретены зеркальные телескопы. Спор между астрономами о том, какие телескопы лучше, продолжался бы и сейчас, если бы не были найдены пути их примирения.