Некоторые современные супертелескопы

Развитие всеволновой астрономии обусловлено, прежде всего, конструированием и эксплуатацией новейших телескопов, которые позволяют исследователям найти ответы на ключевые вопросы космологии: о возникновении первых звезд и галактик во Вселенной, природе темной материи и темной энергии и т. д. Какими же супертелескопами располагает современная мегафизика и какие телескопы планируется создать в ближайшие десятилетия? Приведем лишь несколько примеров.

LOFAR (Low Frequency Array—"Низкочастотная решетка") — новейший радиотелескоп, введенный в действие в 2010 г. Он представляет собой гигантский массив, состоящий из 25 000 небольших антенн (от 50 см до 2 м в поперечнике). Антенны телескопа расположены на территориях нескольких стран: Германии, Франции, Великобритании, Швеции. Диаметр LOFAR составляет примерно 1000 км. Результирующий сигнал от всех антенн формируется с помощью суперкомпьютера Stella. LOFAR предназначен для исследования истории первых звезд, изучения магнитного поля галактики и возможного открытия неизвестных источников космических лучей большой энергии. С помощью этого радиотелескопа осуществляются астрономические наблюдения на низких радиочастотах — 10−240 МГц.

MERLIN (MultiElement Radio Linked Interferometer Network — «Многоэлементная интерферометрическая сеть с радиосвязью») — радиоинтерферометр из 7-ми радиотелескопов, рассредоточенных по территории Англии с интервалом до 217 км. MERLIN работает на частотах от 151 МГц до 24 ГГц. Все радиотелескопы связаны в единую сеть путем передачи сигналов в центр по радиолиниям. Максимальное угловое разрешение MERLIN составляет 0,05″ на волне 6 см. Под таким углом будет видна монета диаметром 2 см с расстояния ~ 100 км!

E-ELT (European Extremely Large Telescope — «Европейский чрезвычайно большой телескоп») — один из самых ожидаемых супертелескопов, главным инструментом которого станет 40-метровое сегментное зеркало. Оно позволит собирать в 15 раз больше света, чем любой из существующих на сегодняшний день телескопов. E-ELT будет работать в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах. В качестве площадки для строительства телескопа выбрана гора Сьерро Армазонес (Чили). В его задачи входят поиск признаков жизни на планетах у звезд, ближайших к Солнечной системе, измерение ускорения расширения Вселенной. Проект планируется запустить к 2020 г.

ALMA (The Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array — «Атакамская Большая Миллиметровая/Субмиллиметровая Решетка») — самый мощный в мире телескоп, работающий в миллиметровом и субмиллиметровом (терагерцовом) диапазонах. Первое изображение, зарегистрированное ALMA, которое еще строится, показывает нам вид на Вселенную, который невозможно получить с помощью действующих оптических или инфракрасных телескопов. Для обработки данных установку снабдят самым мощным невоенным компьютером на планете!

К 2013 г. ALMA достигнет размера 16 км, на которых расположатся 66 сверхточных радиоантенн миллиметрового и субмиллиметрового диапазона. Они составят единый телескоп, над конструированием которого работают ученые и инженеры Европы, Северной Америки и Восточной Азии. ALMA предназначен для поиска холодных космических объектов, излучающих в миллиметровом диапазоне, пыли, возникшей при взрывах звезд на самых ранних стадиях эволюции Вселенной. Телескоп.

«погрузит свой взгляд» в плотные газовые облака, наблюдая процессы формирования звезд и планет.

SKA (Square Kilometre Array — «Квадратная километровая решетка») — самый большой телескоп в истории, который будет иметь собирающую площадь около 1 км², что позволит достичь чувствительности в 50 раз большей, чем у любого другого существующего радиотелескопа. Как и ALMA, SKA будет радиоинтерферометром, состоящим из 4000 антенн, распределенных на площади около 3000 км в поперечнике. При этом все антенны соединят с мощным суперкомпьютером, который будет строить изображение на основе собранных данных. SKA будет построен в южном полушарии земного шара (Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии), где обеспечиваются наилучший обзор нашей Галактики и низкий уровень радиопомех. SKA сможет уловить космический «шепот» от первых звезд и галактик, возникших сразу после Большого взрыва, зафиксировать гравитационные волны, возникающие при слиянии черных дыр, раскрыть тайну темной энергии. Завершение строительства телескопа планируется на 2022 г.

FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope — «Радиотелескоп с пятисотметровой апертурой») — гигантский радиотелескоп, строящийся в провинции Гуйчжоу (Китай). Он станет самым большим радиотелескопом в мире с диаметром антенны 500 м! По конструкции он будет схож с Аресибо и будет располагаться в естественной впадине. Однако по сравнению со своим пуэрториканским «коллегой», он сможет заглянуть в космос в 3 раза дальше и проводить обзор неба в 10 раз быстрее. Ожидается, что FAST будет полностью готов к работе в 2016 г. Астрономы рассчитывают, что высокая чувствительность телескопа станет хорошим дополнением к проекту SKA. FAST будет заниматься поисками темной материи, слабых сигналов экзопланет размером с Юпитер, новых пульсаров, радиосигналов искусственного происхождения (признаков существования внеземных цивилизаций).

Достижения, описанные в этом разделе, подтверждают тот факт, что физика являясь лидером среди наук, стимулирует прогресс человечества в целом, обеспечивая, в конце концов, улучшение качества жизни человека. Связь физики с другими науками во многом обеспечивается через ее достижения в научном приборостроении. Преподавая современную физику будущим учителям, мы не можем не сообщить им исчерпывающих сведений о тех научных приборах, которые определяют уровень развития современной физики и ее связь с жизнью человечества.

Резюмируя, отметим, что мы, как и в начале прошлого столетия, стоим на пороге фантастических открытий в макро-, микрои мегафизике. В настоящее время научные исследования ведутся широким фронтом различными международными коллаборациями (организациями, объединенными для совместной деятельности). Несомненно, что запуск новых лазерных и криогенных установок, космических аппаратов, внедрение квантовых компьютеров в повседневную жизнь, продолжающиеся работы на коллайдере ШС и др. преподнесут нами еще много новых сюрпризов!

На этом завершается исторический обзор основных направлений исследований и открытий периода развития современной, или постнеклассической, физики.