В 1909 году американский физик Роберт Вуд, которого часто называют «отцом современной физической оптики», опубликовал отчет о своей работе с телескопом нового типа. Некоторые его современники восприняли этот рассказ не иначе как шутку. В устройстве не было ни огромной линзы, ни даже обычного в таких случаях стеклянного зеркала. Лучи света отражались от ртутной лужи. Вуд создал так называемый «телескоп с жидким зеркалом» (ТЖЗ). Сам он довольно скоро отказался от дальнейших работ в этом направлении, но идея оказалась жизнеспособной. В наши дни она получила второе дыхание...


Астрономы изучают космос, наблюдая за находящимися там источниками света. Все вроде бы предельно просто, однако лучи нужно улавливать правильно, иначе изображение не будет отличаться четкостью. Благодаря Исааку Ньютону в моду вошли изогнутые зеркала, имевшие параболическую форму. Они фокусировали весь поступающий свет в одну точку. Чем больше была собирающая поверхность, тем больше деталей можно было разглядеть в глубинах космоса.

Век за веком размеры телескопов увеличивались, и с какого-то момента обращаться с их компонентами стало невероятно хлопотно.

Большие зеркала трудно транспортировать, они хрупкие и очень дорогие. В течение всего срока эксплуатации их нужно полировать. Именно поэтому многие современные телескопы используют сегментированные зеркала, которые собираются, как кусочки пазла. Однако уже в середине 19 века астрономы начали изучать другую возможность работы со светом.


Метод подразумевал заполнение неглубокой емкости жидкостью и последующую раскрутку этого контейнера. При этом поверхность зеркала принимает форму параболоида, которую можно регулировать с помощью изменения скорости вращения. Чем быстрее крутится емкость, тем больше изгиб отражающей поверхности.

Одной из самых сложных задач, ставших перед первыми конструкторами ТЖЗ стал поиск подходящей жидкости. Вода, например, тоже отражает солнечный свет, но с её помощью изучать ночное небо не получается.

Уже в самых ранних экспериментах использовалась обладающая великолепной отражающей способностью жидкая ртуть. Несмотря на то, что о её вреде для здоровья было прекрасно известно. В 1875 году астроном Генри Скей, работавший в обсерватории Данидин, что в Новой Зеландии, в доказательство жизнеспособности данной концепции создал жидкое зеркало диаметром 35 сантиметров. Ему удалось сделать несколько изображений космоса, но целенаправленные наблюдения он не проводил.

Герой этой истории Роберт Вуд построил ТЖЗ с полуметровой тарелкой и пытался использовать его по прямому назначению. Он смог ясно разглядеть Млечный Путь и несколько отдельных звезд, но, к сожалению, его телескоп оказался очень неудобным инструментом.


Ртутное зеркало было чрезвычайно восприимчиво к внешним воздействиям, в том числе таким нелепым, как дрожь от проезжающего по улице конного экипажа. Внутри емкости возникала рябь, которая искажала изображение, а двигатель, раскручивавший контейнер, не мог обеспечить постоянную скорость вращения, что приводило к аналогичным последствиям. Все эти препятствия можно было, наверное, преодолеть, но изобретатель прекратил работу, так как увидел ещё более серьезную проблему. И исправить её, по его искреннему убеждению, не было никакой возможности.

Из-за того, что форма жидкого зеркала непосредственно зависит от силы тяжести, телескоп может быть направлен только вертикально вверх. По мнению Вуда, это недопустимо ограничивало его возможности как ученого. При этом надо понимать, что в 1909 году астрономия была далеко не той наукой, какой она является сегодня. В то время считалось, что вся Вселенная умещается внутри одной галактики, а интересных небесных тел там не то чтобы очень много.

Тем не менее сейчас некоторые телескопы работают именно таким образом. Они называются «зенитными» и просматривают очень узкие полосы неба, собирая со временем исчерпывающие данные о наблюдаемом участке. С их помощью изучаются сверхновые, гравитационные линзы и квазары.

В принципе, если ученым не удается зарезервировать время для работы на мощной обсерватории общего назначения, вроде «Хаббла» или «Джеймса Уэбба», зенитные телескопы являются неплохим выходом из положения.


Как бы то ни было, идея ТЖЗ была реанимирована в восьмидесятых годах прошлого века – как «бюджетная» альтернатива огромным наземным телескопам. Так, например, шестиметровый зенитный телескоп, проработавший в Британской Колумбии (Канада) с 2003 по 2016 год, стоил всего полмиллиона долларов. Кому-то эта цена покажется довольно высокой, но телескоп с цельным зеркалом такого е размера стоил бы в десять раз дороже.

Сегодня проблемы, остановившие в свое время Роберта Вуда, уже решены. Ртуть не воздействует непосредственно на ученых, а рябь удалось убрать с помощью создающего что-то вроде воздушной подушки сжатого газа и глицериновой прослойки, покрывающей жидкий металл. Если на ртуть попадает загрязнитель, её можно слить и отфильтровать, что намного проще и быстрее бесконечной полировки твердых зеркал.

Несмотря на то, что пасмурная Канада не очень годится для астрономических наблюдений, упомянутый телескоп превосходно зарекомендовал себя, и, похоже, ТЖЗ уже не будут преданы забвению.

В 2022 году в индийских Гималаях был построен четырехметровый зенитный телескоп.Источник: "Научпоп. Наука для всех"