Прежде всего, уясним для себя, что не «как далеко» и не «какое увеличение». Телескопы работают не так.
Мы уже видим так далеко во Вселенной, как только возможно. Вспомните, что свету требуется время, чтобы распространиться. Самый старый свет, который мы видим, исходит от самого далёкого источника. Эти самые далёкие источники — это отдаленные уголки Вселенной, которые мы видим такими, какими они были, когда вся Вселенная была заполнена горячим, светящимся (раскалённым) газом, который в процессе остывания становился прозрачным для собственного света.
Имейте в виду, хотя вначале он был видимым светом, из-за огромного космологического красного смещения он достигает нашей точки наблюдения в виде радиоволн. (Помните, что и свет, и радиоволны являются электромагнитным излучением: они отличаются только длиной волны). Длина волны этого света, который изначально был в основном белым светом (мало чем отличающийся от света обычной лампы накаливания), увеличилась примерно в 1100 раз, и мы определяем его как космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение).
Свет, более древний, чем реликтовое излучение, не виден, потому что газ, испускавший реликтовое излучение, сам по себе был непрозрачным, поэтому всё, что находится за ним, остаётся скрытым.
Реликтовое излучение возникло повсюду, когда Вселенной было около 385 000 лет, плюс-минус. Сегодня, когда мы смотрим в определённом направлении, мы видим этот свет, поскольку он был испущен участком газа примерно в 13,8 миллиарда световых лет отсюда. Завтра, глядя в том же направлении, мы по-прежнему будем видеть реликтовое излучение, но сегодняшний участок газа станет прозрачным, поэтому мы увидим реликтовое излучение из чуть более отдалённой точки в том же направлении. (Вот почему реликтовое излучение никогда не прекращается; мы просто видим его из всё более отдалённых частей Вселенной.)
Итак, это расстояние. Как насчет увеличения?
Телескоп выполняет две функции. Он усиливает свет (собирает свет на большой площади, например, с помощью большой линзы или зеркала, и фокусирует его на небольшой площади, например, на участке плёнки или светочувствительном датчике) и позволяет различать объекты, расположенные близко друг к другу.
Усиление света телескопа пропорционально площади сбора света. Телескоп диаметром 20 км с круглой апертурой сможет собрать в 100 миллионов раз больше света, чем телескоп диаметром 2 метра.
Угловое разрешение телескопа также определяется размером его апертуры, а также длиной волны света. Типичная длина волны видимого света составляет около 0,0000005 метра (0,5 микрона). В сочетании с апертурой 20 км формула показывает, что такой телескоп (после перевода из радиан) может различать объекты, расстояние между которыми составляет менее 8 микросекунд дуги.
Насколько это мало? Предположим, вы смотрите на ближайшую солнечную систему, скажем, на Альфу Центавра. Этот 20-километровый телескоп сможет различить два объекта, которые находятся примерно в 2000 километрах друг от друга.
Таким образом, если бы вокруг Альфы Центавра вращалась планета, похожая на Землю, то 20-километровый телескоп в абсолютно идеальных условиях мог бы получить её изображение размером 7 на 7 пикселей. Что-то вроде этого:
Как упомянул Дуглас Адамс в одной из своих книг, космос невероятно велик. Расстояния поистине непостижимы. Даже с помощью 20-километрового телескопа мы не сможем получить чёткие изображения планеты в солнечной системе, ближайшей к нашей.