Как вы думаете, каким образом астрономы изучают далёкий космос? Самый далёкий и самый изначальный? Правильно, они выводят на орбиту телескопы. Чтобы земная атмосфера не искажала и не гасила даже самые слабые сигналы. Всего на сегодняшний день таких телескопов восемь: Hubble, Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), Chandra X-ray Observatory, Fermi Gamma-ray Space Telescope, Kepler Space Telescope, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), Spitzer Space Telescope и James Webb Space Telescope. У каждого из них свои задачи, принцип работы и конструкция. Но есть нечто общее и главное для каждого телескопа. Это зеркало. Огромное, чувствительное, чистое и надёжное. Способное принять самый тонкий и слабый сигнал в условиях открытого космоса.
Вы знаете, какая температура пространства в открытом космосе? Почти абсолютный ноль - минус 270,45 градусов по Цельсию. И вот в таких жёстких условиях главное зеркало телескопа не должно деформироваться, должно сохранять свои размеры и свойства. Согласитесь, для такой серьёзной задачи нужен особый материал.
Совсем недавно, в декабре 2021 года на земную орбиту был выведен самый молодой из телескопов - Джеймс Уэбб. Он располагается в точке Лагранжа L2 системы Солнце - Земля, это 1,5 млн км от Земли в противоположную Солнцу сторону. Его главное зеркало представляет собой 18 шестиугольных сегментов, которые в сумме дают диаметр зеркала 6,5 м. Сделаны эти сегменты из бериллия, покрытого золотом. Опорная конструкция, на которой закреплено зеркало - из углерода.
А особенность бериллия, благодаря которой он незаменим в космосе заключается в том, что он не сжимается и не деформируется, а остается однородным при крайне низких температурах. По той же причине оптика космического телескопа Спитцер полностью построена из металлического бериллия. И если учесть другие свойства бериллия - легкость, прочность, упругость, высокую прозрачность в рентгеновских лучах - то становится понятна безусловная ценность этого металла.
Интересен процесс производства бериллиевого зеркала. Мелкодисперсный бериллий помещают в контейнер из нержавеющей стали и прессуют в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1,3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента.
Процесс формирования зеркала начинается с вырезания излишков материала на оборотной стороне бериллиевой заготовки таким образом, что остаётся тонкая рёберная структура. Передняя же сторона каждой заготовки сглаживается с учётом положения сегмента в большом зеркале.
Затем поверхность каждого сегмента стачивается для придания формы, близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра делают измерения размеров сегмента. Затем зеркало окончательно полируют. А после этого его переднюю сторону покрывают тонким слоем золота. Это делается для наилучшего отражения инфракрасного излучения в нужном диапазоне.
Главное зеркало Джеймса Уэбба было развёрнуто 8 января 2022 года. И космос стал для нас ярче, чётче и ближе. Ведь так?
