Текст книги "Открытия и изобретения ХХ века. Энциклопедия"

Глава 77

Самые большие телескопы

Если практическое освоение ближнего космоса главная забота конструкторов космический кораблей и космонавтов, то изучение звездных скоплений, галактик и иных бесконечно далёких космических объектов – дело учёных-астрономов. В ХХ веке техника визуального наблюдения за космосом продвинулась настолько далеко, что не специалисту это трудно оценить. О космическом телескопе «Хаббл» мы уже говорили. Сейчас настало время поговорить о наземных телескопах. О самых больших в мире инструментах для наблюдения за звёздным небом.

Но сначала очень небольшой «ликбез». Телескопы строятся по двум основным оптическим схемам – рефракторы или телескопы системы Галилея, напоминающие «подзорные» (наблюдательные) трубы, и рефлекторы или телескопы с отражающим вогнутым зеркалом. По схеме рефрактора строятся любительские телескопы. Они очень прочны, долговечны, но дают относительно небольшое увеличение. Рефлекторы позволяют получить практически неограниченное (в рамках реального, разумеется) увеличение. Но сложны в изготовлении, бояться повреждений, вибраций, пыли. Именно по системе рефрактора и строятся самые мощные телескопы мира.

Добавим, что этими двумя схемами дело не ограничивается. Есть и другие конструкции телескопов, например с промежуточным зеркалом или зеркально-линзовые. Они тоже предназначены для любительских астрономических наблюдений (об этом поговорим обязательно – интереснейшая тема!), но также дороги и сложны, как и рефлекторы.

Итак, крупнейшие телескопы мира. Начнём с конца – с самого «маленького» но всё же очень большого телескопа. Это Британский инфракрасный телескоп, установленный в Обсерватории на горе Мауна-Кеа, что на Гавайях. Этот телескоп имеет зеркало диаметром 3,8 метра и является самым крупным в мире, применяемым для наблюдений за космосом исключительно в инфракрасном диапазоне.

Самый большой австралийский телескоп с 3,9-метровым зеркалом построен в начале 70-х годов прошлого века в рамках совместного проекта Австралии и Великобритании. «Англо-Австралийский телескоп» находится в Обсерватории Сайдинг-Спринг в штате Южный Уэльс, Австралия. Наблюдения начались в 1975 году. И это был первый в мире телескоп с компьютерным управлением.

В 1973 году в Национальной обсерватории Китт-Пик, США, был введён в строй телескоп-рефлектор с 4-метровым зеркалом. Он получил название – «телескоп имени Николаса Майолла».

В 1987 году Великобритания, Нидерланды и Испания построили на Канарских островах «телескоп Уильяма Гершеля» с 4,2-метровым зеркалом. Он располагается в Обсерватории дель Рок де лос Мучачос на острове Ла-Пальма. Этот телескоп используется Королевской Гринвичской обсерваторией и доступен учёным стран, принимавших участие в его возведении.

В Калифорнии в Паломарской обсерватории установлен 5 метровый телескоп-рефлектор. Его строительство началось в 1930 году по инициативе учёного Джорджа Эллери Хейла, а закончилось через десять лет после его смерти – в 1948 году. Телескоп получил имя основателя и называется «телескоп имени Джорджа Хейла».

Самый большой российский телескоп носит название БТА – «большой телескоп азимутальный». Он имеет 6-метровое зеркало и установлен на Северном Кавказе на высоте 2070 метров возле горы Пастухова. Такое расположение позволяет наблюдать звёздное небо без атмосферных помех.

Два замечательных 8-метровых телескопа-близнеца «Джемини» для оптических и инфракрасных наблюдений установлены в уже упомянутой Обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях и в Сьерра-Пачин, в Чили, рядом с Межамериканской обсерваторией Сьерро-Тололо. Это совместный проект США, Великобритании, Канады, Чили, Бразилии и Аргентины. А примечательны эти телескопы тем, что один располагается в Северном полушарии, другой – в Южном. Благодаря этому телескопы полностью охватывают всё звёздное небо. Гавайский телескоп был построен в 1998 году, а чилийский – в 2000 году.

Самый большой японский телескоп – 8.3-метровый «Субару» – установлен всё в том же Мауна-Кеа, на вершине горы в 4139 метрах над уровнем моря. Этот телескоп строился целых 8 лет – с 1991, по 1999 годы. Этот телескоп считается самым совершенным оптическим наземным телескопом, поскольку даёт самоё качественное изображение.

«Телескоп Хобби-Эберли» установлен в Обсерватории Мак-Дональда в штате Техас, США. Этот любопытный телескоп используется для спектроскопии космоса и построен усилиями ряда американских и немецких университетов в 1997 году. Телескоп оснащён 11-метровым сегментированным (состоящим из сегментов зеркальной сферы) зеркалом, установленным под углом 35 градусов к зениту. Зеркало вращается по азимуту для наблюдения в любом направлении время наблюдений работает центральная часть зеркала диаметром 9,2 метра.

Первый «двойной телескоп» – это «большой бинокулярный телескоп» ещё только строится в Маунт-Грэхемской международной обсерватории в Аризоне, США. Это совместный американо-итальянский телескоп, состоящий из двух 8,4-метровых зеркал, которые по силе светового потока будут эквивалентны телескопу с 11,8-метровым зеркалом. А разрешающая способность этого гигантского сооружения будет соответствовать телескопу с 23-метровым зеркалом.

Один из самых больших телескопов мира установлен всё на той же горе Мауна-Кеа на Гавайях (эту гору можно назвать подлинным храмом мировой астрономической науки). Это два одинаковых телескопа Уильяма Кека, построенные в 1992 и 1996 годах. Один телескоп принадлежит Калифорнийскому технологическому институту, второй – Калифорнийскому университету. Каждый телескоп содержит 36 сегментов, которые образуют 10-метровое зеркало (оптическая система Ричи-Кретьена). Эти телескопы, получившие имена «Кек-1» и «Кек-2», установлены в 85 метрах друг от друга. Благодаря активной компьютеризированной системе управления и особой конструкции опор, оба телескопа работают с разрешением, эквивалентным разрешению телескопа с 85-метровым зеркалом.

Наконец, самый большой в мире телескоп так и называется – «Очень большой телескоп» (Very Large Telescope). Он установлен в Чили и состоит из четырёх отдельных телескопов с 8,2-метровыми зеркалами. Вместе эти телескопы дают такое же разрешение, что и гипотетический телескоп со 130-метровым зеркалом…

Представьте огромное восьмиметровое вогнутое зеркало с идеальной сферической поверхностью. Качество обработки, буквально, микронное. Сколько весит такая махина? Как сохранить это зеркало? И как с ним управляться во время наблюдений?

А казалось бы, астрономия такая тихая, такая древняя наука. И вдруг – технологии высочайшего уровня…

Глава 78

Современные любительские телескопы и астрономические наблюдения энтузиастов

Давно прошли времена, когда открытия в физике, химии, математике совершались и учёными-профессионалами, и энтузиастами-любителями. Кем был, скажем, Леонардо да Винчи? Живописцем и скульптором? А его занятия хирургией, исследованиями человеческого тела? Врачом? А как же его машины и механизмы, на столетия опередившие время – парашют, танк, самолёт? Инженером? Или он был любителем во всех перечисленных областях, но любителем таким, что ни один профессионал не мог с ним сравниться…

Любителю научных изысканий сегодня не просто. Заниматься теоретической физикой или химией между делом невозможно. Эти науки требуют вдумчивой работы и не допускают отвлечений. Работа – суть жизни учёного. «Посидеть вечерком над разгадкой строения атома» уже не получится. Но остаются науки, в которых важнейшую роль играют наблюдения и анализ. К ним относится множество гуманитарных наук – история, археология, палеонтология. К ним относится и астрономия, хотя это наука точная и тесно связана с физикой и математикой. Дело в том, что многие астрономические явления уникальны и происходят в очень короткий промежуток времени. Находиться круглосуточно у телескопа невозможно. Но даже если допустить и это, невозможно не отрываясь следить сразу за всеми объектами звёздного неба, фиксируя все изменения. И на помощь профессиональным учёным-астронома приходят любители.

Возможно, именно вот эта доступность астрономической науки для любительских наблюдений и вызвала всплеск интереса к астрономии у многих тысяч людей. Именно на середину ХХ века пришёлся бум производства любительских телескопов. А в конце столетия телескопы стали едва ли ни бытовым товаром, как фотоаппараты и бинокли.

Астроном-любитель имеет шанс на собственное открытие. История науки знает такие случаи, и немало. Но сначала надо разобраться, кто такой астроном-любитель и чем он отличается от любителя астрономии. Как только мы взяли в руки обычный бинокль и устремили взор в ночное небо, как только взяли в руки популярную астрономическую книжку или отправились на астрономический сайт, мы уже стали любителями астрономии. Таких в мире насчитывается миллионы – как, скажем, и любителей истории. Но астроном-любитель – это больше, чем любитель астрономии. Он не просто интересуется наукой, новейшими открытиями и не прочь провести час-другой у небольшого телескопа. Он настоящий доброволец науки. Он знает о звёздах всё, умеет и любит наблюдать за звёздным небом. Более того, он проводит свои наблюдения регулярно, стараясь не пропустить самых интересных событий (о них напоминают астрономические календари и ежегодники).

Есть и её одна категория астрономов-любителей, для которых важны не столько сами наблюдения, сколько аппаратура для их проведения. Они месяцами вручную шлифуют зеркала рефлекторов, наносят на них серебрянную амальгаму, настраивают монтировку (проще говоря – штатив телескопа), юстрируют оптику. А закончив работу и насладившись плодами своего труда, приступают к строительству следующего. Среди любителей наблюдателей много таких, которые не сумеют самостоятельно построить хороший телескоп. Но среди любителей-конструкторов не бывает тех, кто не наблюдает небо…

Астрономия достаточно сложная наука. Поэтому количество астрономов-любителей по сравнению с любителями астрономии не так велико. Но их количество постоянно растёт, в том числе и благодаря современной технике для любительских астрономических наблюдений.

Самый доступный прибор для наблюдения за крупными объектами Солнечной системы и большими звездными скоплениями – бинокль. Именно с него следует начинать свой путь к астрономии. Но при этом надо выбирать бинокли не столько максимального увеличения, сколько наибольшей светосилы (с большим диаметром передней линзы). Ночное небо не так ярко освещено, чтобы не приходилось напрягать зрение, пытаясь разглядеть тусклые объекты. А слишком большое увеличение бинокля может быть и вредно, поскольку требует хотя бы простейшей монтировки. Но установив бинокль на штатив, мы обнаружим, что наблюдаемые объекты очень быстро уходят из поля зрения из-за вращения Земли. Оснащать бинокль экваториальной или азимутальной монтировкой смысла нет – это прибор не того класса…

Если наблюдения ночного неба через бинокль доставляют вам удовольствие и вызывают интерес, можно переходить к более совершенным инструментам – к настоящим любительским телескопам. Выбор достаточно велик – от простейших рефракторов с увеличением в 40—60 раз, до мощных зеркальных рефлекторов с увеличением в 200 и более раз. Но следует помнить, что стоимость любительских астрономических инструментов бывает весьма ощутимой. Чем совершенней оптика и монтировка, тем дороже телескоп. Мощный и в то же время компактный телескоп-рефлектор с компьютерным управлением может стоить, как автомобиль.

Что можно наблюдать в любительский телескоп-рефрактор? Очень многое. Поверхность Луны и ближайшие к нам планеты Солнечной системы. Звездные скопления, галактики, дальние объекты, обладающие относительно большой яркостью. С помощью недорогого рефрактора можно наблюдать кометы. Кстати, именно кометы привлекают наибольшее внимание астрономов-любителей, поскольку появляется шанс внести свой вклад в астрономическую науку и оставить в ней свой след.

Астрономы-профессионалы относятся к опытным астрономам-любителям, как к своим коллегам и помощникам. Интернет сближает научное сообщество с сообществом любителей. Более того, в Интернете можно получить ответ на множество вопросов, которые возникают у начинающего наблюдателя, спросить совета у более опытных астрономов-любителей и даже пообщаться со светилами науки (если вам есть что им сказать, разумеется).

Но и это ещё не всё. Благодаря персональному компьютеру и астрономы-любители, и любители астрономии получили возможность пользоваться большими телескопами. Фотографии звёздных объектов, полученные при помощи больших телескопов, размещаются в Интернете для всеобщего обозрения и с поясняющими комментариями. Загляните на сайт «Астронета» и вы тоже получите доступ к этим фотографиям.

Персональный компьютер изменил и саму технологию ведения наблюдений. Такие программы, как популярнейшая Celestia – интерактивная электронная карта звёздного неба и «путеводитель» по множеству астрономических объектов, поможет отыскать на небе нужный объект. А компьютеризированная монтировка телескопа позволит вести наблюдения в течение долгого времени без трудоёмких подстроек монтировки… Немного поясним. Из-за вращения Земли наблюдаемый в телескоп объект постоянно выходит из поля зрения телескопа. Для компенсации этого эффекта применяются механизированные монтировки – с часовым механизмом или электрическим приводом. Электрический привод в сочетании с компьютерным управлением позволяет, во-первых, держать объект в поле зрения, и во-вторых, быстро и безошибочно находить объекты по компьютерной карте звёздного неба (телескоп будет направлен на нужный объект автоматически).

Что же касается астрономических любительских открытий, то стоит лишь взглянуть на карту Луны, каталог комет и астероидов, чтобы понять – их очень много. Астрономия сегодня едва ли ни единственная наука, в которой учёный-профессионал и исследователь-любитель идут рядом. И это тоже один из важнейших итогов минувшего столетия…

Глава 79

Интернет – Глобальная коммуникационная сеть

У главного изобретения ХХ века весьма расплывчатая внешность. Это не прибор, не устройство и даже не средство связи. Это целый комплекс устройств, соединённых между собой линиями связи. И имя ему – Интернет. Или Глобальная коммуникационная сеть, объединяющая все в мире компьютеры, которые, конечно, к этой Сети подключены.

Как устроен Интернет? (Кстати, это слово мужского рода, склоняется и пишется с заглавной буквы, так же, с заглавной же буквы, принято писать и все прочие названия Интернета). Проще всего сравнить его с паутиной, с ловчей сетью, которую плетут хищные пауки.

А Интернете нити паутины это «толстые» каналы связи, а соединительные узелки – серверы (центральные компьютеры, которые накапливают и упорядочивают передаваемый информацию). Если одна из паутинок (линий связи) разрывается, сигнал от узелка-сервера идет обходными путями через другие узелки и паутинки. Собственно, он всегда идет иными путями, мы не можем даже узнать, какими именно. Сигнал сам находит свободный канал связи и направляется по нему. Поэтому соединение двух компьютеров, находящихся в соседних домах, через Интернет может производиться весьма замысловатым образом. Сигнал может идти через линии связи других городов и даже стран. И мы этого не заметим.

От каждого узелка отходят тысячи волосков. Волоски это наш канал связи с сервером провайдера, с тем самым узелком. Наш канал «тонкий», это всего лишь телефонная линия (телевизионный кабель, беспроводной радиоканал сотовой связи и так далее). Поэтому скорость передачи информации по «паутине» достаточно велика, а по «волоскам» в десятки раз меньше. Одна из наиболее животрепещущих проблем Глобальной сети – увеличение пропускной способности «тонких» каналов (так называемая «проблема последней мили»). С её решением коммуникационная Сеть сможет заменить собой все ныне используемые типы связи – телевизионную вещательную, радиовещательную и телефонную сети. При этом способов реализации увеличения пропускной способности множество. Это и прокладка оптоволоконных или коаксиальных кабелей к каждому дому, разработка высокоэффективных алгоритмов компрессии информации, применение новых технологий уплотнения эфирных каналов связи (Интернет через сотовый телефон) и, между прочим, не только эфирных. Уже сегодня в некоторых городах России (в Москве в частности) мы можем использовать обычную телефонную линию и для высокоскоростного доступа в Интернет по технологии ADSL, и для подключения телевизора к кабельной системе доставки телесигнала. И это по обычной медной паре проводов! Существуют и совсем экзотические способы решения «проблемы последней мили». Это подключение к Интернету через… обычную электрическую сеть (в этом случае основной проблемой являются обмотки понижающих трансформаторов электрических подстанций, которые разрывают единую проводную цепь на отдельные участки, имеющие индукционную, но не физическую связь). Или спутниковый Интернет. В последнем случае исходящий сигнал (запроса на получение информации) идёт по любому самому низкоскоростному (например, телефонному) каналу, а основной информационный сигнал передаётся на компьютер с наземной станции через спутниковый ретранслятор и антенну (спутниковую тарелку) абонентского приёмника. Это называется несимметричным решением, которое давно применяется в тех местах, где проложить «толстые» линии связи невозможно – в небольших населённых пунктах, в дачных посёлках или отдельно стоящих домах. Ничто не мешает пользоваться спутниковым доступом и в городах, тем более что скоростной Интернет в российской провинции пока ещё редкость.

Вернёмся к нашей паутине… Каждый её волосок заканчивается маленьким утолщением. Это персональные компьютеры, подключенные к Интернету. У каждого компьютера свой почтовый адрес. Он нужен для того, чтобы электронное письмо попало именно к нам, а не к кому-нибудь другому. Адрес уникален, пишется только по-английски и состоит из четырех частей. Например, [email protected] – где «nikj» имя пользователя, «mail» – имя сервера или домен, «ru» – доменное расширение, указывающее, в какой зоне Интернета находится сервер. Расширение ru относится к российской зоне, de – к немецкой, ua – к украинской и так далее. Все доменные расширения распределены между разными странами. Что касается знака «@», то это обычный разделитель, предназначенный для того, чтобы адреса не были перепутаны. Этот значок называется «амперсанд». А мы называем его проще – «собачка», поскольку значок и в самом деле на неё немного похож.

Другой тип адреса – адрес www-страницы. Это наша персональная страница, пожелай мы ее иметь, или страница какого-либо человека, службы, организации, кого угодно. Выглядит адрес так – www.sait.ru – где «www» обозначение протокола описания страниц, слово «sait» – название страницы, а про доменное расширение мы уже говорили. Для подключения к Интернету и реализации его сервисов (их достаточно много – электронная почта, обмен файлами, просмотр веб-страниц и так далее) используется набор специальных протоколов, которые стандартны для всех компьютеров и коммуникационных программ.

Как можно подключиться к Интернету? Для этого нужно иметь компьютер, модем (модулятор-демодулятор, переводящий цифровую информацию в аналоговый электрический сигнал и обратно) и телефонную линию. Подойдет обычный домашний телефон. Только во время подключения к Интернету вам никто не сможет позвонить – линия будет занята. Ну и, разумеется, вы должны оплатить услуги провайдера по обеспечению доступа к ресурсам Интернета (при этом оплачивается либо время подключения, либо объём принято информации – трафик).

Но можно пойти и более простым путём – подключиться к Глобальной сети без компьютера. Для этого используется сотовый телефон, который поддерживает подобное подключение (подавляющее большинство современных моделей). Дело в том, что маленький сотовый телефон тоже компьютер. Модем в него уже встроен, а вместо телефонной линии используется радиоканал связи. Правда, Интернет через сотовый телефон пока удовольствие относительно дорогое. При обычном подключении, как при голосовой связи, пользователю придётся оплачивать время соединения. А если в телефоне реализована технология пакетной передачи данных GPRS (и, добавим, оператор сотовой связи поддерживает этот сервис), то проблема в значительной степени упрощается. В этом случае мы оплачиваем только трафик, а не время соединения. То есть сотовый телефон может находится в подключенном к Интернету состоянии сколь угодно долго, платить мы будем только в случае поступления или отправки какой-либо информации – за просмотр страниц (в телефонах можно просматривать специально адаптированные к их дисплеям WAP страницы), приём и передачу электронных писем, закачку цифрового контента (картинок, звуковых файлов, просмотр телевизионных трансляций).

Впрочем, возможности сотового телефона этим не исчерпываются. Сотовый телефон можно использовать в качестве беспроводного модема для подключения к Интернету через сотовые каналы связи. Тогда на экране компьютера (например, ноутбука) мы можем просматривать обычные веб-страницы и, вообще, пользоваться Интернетом как при обычном проводном подключении. Если в телефоне реализована поддержка протокола GPRS, то и в этом случае мы будем платить за трафик, а не за время подключения к Сети.

Как появился Интернет? Кто его изобрёл? Вот краткая хронология возникновения Глобальной сети, которая многое объясняет.

Всё началось в 1958 году, когда при Министерстве обороны США было создано «Агентство Передовых Исследовательских Проектов» (Advanced Research Projects Agency – ARPA). Это агентство занималось исследованиями в области обеспечения безопасности связи и коммуникаций.

В 1961 году студент Массачусетского технологического института Леонард Клейнрок придумал технологию, способную разбивать файлы на части и передавать их различными путями через сеть.

В 1963 году руководитель компьютерной лаборатории агентства ARPA Джон Ликлидер предложил первую детально разработанную концепцию компьютерной сети.

В 1967 году Ларри Робертс предложил связать между собой компьютеры военного агентства ARPA. Началась работа над созданием сети ARPANET.

В 1969 году сеть ARPANET заработала. К ней были подключены компьютеры ведущих научных лабораторий и исследовательских центров США.

В 1971 году программист Рэй Томлисон разработал систему электронной почты и предложил использовать значок «@».

В 1974 году открылась первая коммерческая версия ARPANET – сеть Telenet.

В 1976 году Роберт Меткалф, сотрудник исследовательской лаборатории компании Xerox, создал первую локальную компьютерную сеть Ethernet. Изобретатель самой технологии Ethernet – другой сотрудник Xerox Алан Кей, который помимо этого ещё в 1968 году разработал концепцию портативного компьютера с плоским экраном (проект Dynabook), да ещё и с беспроводным подключением к компьютерным сетям (для 1968 года абсолютная фантастика), создал систему «клиент-сервер», изобрёл лазерный принтер и разработал первый графический пользовательский интерфейс (эта разработка легла в основу и Mac OS, и Windows).

В 1977 году число объединённых в общую сеть компьютеров достигло 100.

В 1982 году появился современный Интернет. ARPA создала единый сетевой язык TCP/IP.

В 1984 году число подключенных к сети компьютеров достигло 1000.

В 1986 году Национальный фонд науки США создал сеть NSFNET, связавшую научные центры с суперкомпьютерами. Эта сеть была доступна лишь пользователям университетов.

В 1989 году число подключенных к сети компьютеров достигло 10000.

В 1991 году европейская физическая лаборатория CERN создала известный всем протокол – www – World Wide Web. Эта разработка была сделана, прежде всего, для обмена информацией среди физиков. В этом же году (!) появляются первые компьютерные вирусы, распространяемые через Интернет.

В 1993 году выпущен первый Интернет-браузер Mosaic, созданный Марком Андреесеном в Университете штата Иллинойс. Число подключенных к сети Интернет компьютеров достигло 2 миллионов, а в Глобальной сети располагалось 600 сайтов.

В 1996 году началось конкурентное противостояние между браузерами Netscape, созданным под руководством Марка Андреесона, и Internet Explorer, разработанным компанией Microsoft. После отчаянного многолетнего сопротивления Netscape эту «битву» проиграл. Число подключенных к сети компьютеров достигло 12,8 миллионов.

В 2002 году сеть Интернет связала 689 миллионов человек…

Изобретение Интернета настолько изменило нашу действительность, что сегодня без этой гигантской компьютерной паутины невозможно представить нашу действительность. Миллиарды людей на планете получили возможность свободно общаться, получать доступ к свободно распространяемой, а потому объективной информации, работать дома, приобретать любые товары вне зависимости от того, есть ли они в наличии в ближайших магазинах. Через Интернет люди заказывают билеты и путёвки, оплачивают счета и товары, ведут свои дела и развлекаются. Более того – Интернет удивительным образом содействует строительству поистине свободного человеческого сообщества. Любая диктатура – это, прежде всего, система запретов. А цензура и Интернет вещи несовместимые.

В последнее время очень часто можно услышать мнение, что Интернет – это всемирная «свалка». Больше всего об этом говорят политики и чиновники, озабоченные утратой влияния на людей. Возразить им очень просто. Интернет – всего лишь одно из средств связи и средств массовой информации одновременно. И «свалкой» он является не в большей степени, чем телеграф, телефон или та самая газета, которая издаётся на деньги политиков и чиновников.

В конце концов, быть свободным – это возможность свободно выбирать. Кто что выбирает, тот это и получает. И Глобальная сеть здесь абсолютно ни при чём.