Солнечная астрономия. Часть 5

Телескопы кривых зеркал

Любители вы зеркала так, как люблю их я или как царица-мачеха из пушкинской «Мертвой царевны»? Перефразируем: что вы знаете о зеркалах? Нет, не о тех, что висят у вас в ванной комнате или лежат в сумочке, а о самых что ни на есть рентгеновских. О тех, из которых и строятся солнечные телескопы из нашей предыдущей статьи.

Кстати, не спешите отвечать и на вопрос о простых, домашних зеркалах. Многие думают, что их делают из стекла. Это и так и не так одновременно. Действительно, твердой основой зеркал является стекло. Но оно выступает только в роли носителя, каркаса. Стекло почти не отражает видимый свет.

Что должно делать зеркало? Отражать свет, падающий на него от предметов. А стекло отражает только 4% такого света. Возьмите простой кусок стекла (не зеркало) и посмотритесь в него. Можно посмотреться в окно. Да, в стекле можно увидеть свое отражение, но слабенькое.

Гораздо сильнее отражают свет отполированные поверхности металлов. Например, алюминий 90%, а химически осажденное серебро даже 95%. Именно такие металлы и наносят на заднюю сторону стекла. Именно металлы и дают отражение, которое мы видим в зеркале.

Спросите: при чем тут солнечная астрономия?

Резонный вопрос. Вспомним, в предыдущей части мы говорили, что солнечные телескопы являются зеркальными, то есть рефлекторами. В телескопе, выполненном на основе схемы Ричи-Кретьена, имеется два зеркала. Только они должны отражать не видимый свет, а рентгеновское излучение короны Солнца (о ней мы тоже уже говорили).

Но вот в чем беда. Одна из особенностей рентгеновского излучения заключается в плохой его отражаемости от любых поверхностей. Хоть металлов, хоть стекла, хоть дерева. Важная оговорка: речь идет об углах падения излучения, близких к перпендикулярному (в физике говорят: к нормальному).

Возьмем для примера тот же алюминий. Хорошо отполированный, даже не до зеркального блеска, а до атомной гладкости. То есть ни один атом не отклоняется ни вверх, ни вниз от прямой линии (это называется нулевой шероховатостью). Коэффициент отражения излучения солнечной короны от такой поверхности составит около 0,1%. Всего! Прописью: ноль целых одну десятую процента.

А если в схеме телескопа два зеркала, да от каждого по 0,1%, то на выходе мы будем иметь 0,0001% (второе зеркало отразит 0,1% от 0,1% излучения, отраженного от первого зеркала). Много в такой телескоп вы не насмотрите. Знаете, как привидения и вампиры не отражаются в зеркале? Так вот, это тот самый случай.

Спрашивается: как быть?

Ответ: использовать не бытовые, а рентгеновские зеркала. Их предложили еще в конце 1970-х годов. Практически параллельно в СССР и США. Одни из первых успешных экспериментальных образцов создали в СССР, в городе Горький.

Идея рентгеновского зеркала проста. Пусть у нас от одной границы отражается 0,1%. А если таких границ будет 100? 200? Да если подобрать параметры зеркала так, чтобы лучи не гасили друг друга, а складывались? Так возникло многослойное рентгеновское зеркало, схематическое изображение которого приведено на рисунке ниже:

Берется гладкая (очень гладкая – почти до атомов гладкая) стеклянная заготовка (она называется подложкой). На нее наносятся слои двух материалов. Много слоев. Большие десятки или сотни. И от каждой границы отражаются доли (а если материалы подобраны правильно, то и единицы) процента. Лучи суммируются и получается уже вполне приличное итоговое отражение. В рекордных случаях до 70%.

Дальше всё просто. Вспоминаем, что астрономов интересует не всё излучение солнечной короны, а излучение определенных ионов на определенных длинах волн. Подбираем параметры зеркал телескопа так, чтобы они отражали только эту длины волны.

И что тогда? И тогда в телескопе будет строиться изображение только одного какого-то слоя Солнца. Помните? У Солнца есть слои (у рентгеновского зеркала, кстати, тоже).

Но зеркало должно не просто отражать излучение. Оно должно его еще и фокусировать. Как добиться этого? Очень просто! Наносить такое многослойное зеркало на сферическую (кривую!) подложку.

Из этих сферических зеркал мы собираем наш солнечный телескоп. Ставим телескоп на спутник и запускаем на орбиту. И, как мы договаривались, телескоп получает рентгеновские изображения короны Солнца с детализацией до 130 км.

Кстати, отдельный и небезынтересный вопрос: за счет чего мы продвинулись в детализации с 10 тысяч километров до 130? Об этом предлагаю поговорить в следующей статье.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!