Самое главное в телескопе - зеркало, собирающее лучи света. Вернее, его размеры. Во времена Ньютона, который изобрел рефлекторный телескоп, да и много позже зеркала у телескопов были небольшие, а значит, и мощность их была невелика. Только в нашем веке научились строить телескопы-гиганты, позволяющие видеть чуть ли не край Вселенной. Самый большой телескоп установлен на Гавайях. Диаметр его параболического зеркала - 10 метров. На втором месте телескоп, построенный на юге России, с зеркалом 6-метрового диаметра. И на третьем - телескоп в Калифорнии, на горе Маунт-Паломар (5 метров).
Зеркала делают из особого стекла, покрывая его алюминием. Очень дорогое удовольствие. И чем больше зеркало, тем оно дороже, причем если размеры растут в арифметической прогрессии, то стоимость - в геометрической. Та же закономерность возникает при перевозке зеркала, при сборке телескопа. Ньютон, поскольку он был гений, да и денежкам счет знал, все это отчасти предвидел и придумал, как удешевить зеркала. Он предложил делать их не твердыми, а жидкими. Вот суть его идеи.
В большую тарелку наливается жидкая ртуть. Тарелку устанавливают на телескопе, ее вращают, и ртуть вращается вместе с ней. Центробежная сила противостоит силе тяжести, и ртуть, слегка приподнимаясь, прижимается к краям тарелки. Получается идеальный параболоид. Варьируя скорость вращения, а следовательно, изгиб поверхности ртути, можно создать любое фокусное расстояние.
Просто, изящно и дешево. Никаких сложностей с изготовлением стекла, его перевозкой и прочим. В 1908 году великий изобретатель и физик Роберт Вуд провел целое лето на Лонг-Айленде под Нью-Йорком, сооружая обсерваторию с вертящимся жидким зеркалом. Зеркало было небольшое - всего полметра в диаметре. Укреплено оно было на подшипниках, а подшипники - на бетонном основании, на дне глубокой ямы. Крутил тарелку с ртутью электромотор, с которым она была соединена шкивом. Изображения звезд попадали в фокус зеркала, а оттуда на фотопластинку. Снимки были мутноваты, но все же компоненты двойных звезд различить на них было можно.
Первый блин не вышел комом. Но развития телескопы с жидким зеркалом тогда не получили. Уж на что у Вуда были золотые руки, но и он ничего не мог поделать с легкими вибрациями, к которым были чувствительны подшипники и мотор. А от вибраций поверхность жидкой ртути покрывалась едва заметной рябью, искажавшей изображение. Другая проблема заключалась в том, что такой телескоп должен стоять строго вертикально, иначе зеркало перельется через край. Поэтому он не может следовать за движущейся по небосклону звездой и фотографирует небесные тела только тогда, когда они проплывают мимо его неподвижного зеркала. Стоило ли конструировать такие жестко фиксированные телескопы?
В начале века, конечно, не стоило. Но в конце века их начали сооружать сразу в нескольких странах.
В сентябре 95-го года на Аляске, близ Фербенкса, в 160 километрах от Полярного круга начал работать телескоп Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, имеющий ртутное зеркало диаметром 2,6 метра. Телескоп предназначен для изучения северных сияний, которые рождаются в ионосфере от столкновения солнечного ветра, то есть летящих от Солнца заряженных частиц, с магнитным полем Земли. Его строительство обошлось всего в 50 тысяч долларов - намного дешевле, чем телескоп такого же размера с зеркалом из стекла. Половину этой суммы заплатило военное ведомство, рассчитывающее испробовать телескоп для проверки своих гипотез. Речь идет о посылке в ионосферу радиоволн, которые, отразившись, вернутся обратно и проникнут как под землю, так и под воду. Под землей с их помощью можно будет обнаружить скрытые военные объекты, а под водой - связаться с подводной лодкой, находящейся на большой глубине. По замыслу военных специалистов, ртутный телескоп может стать одним из звеньев подобной системы зондирования и связи.
Но пока телескоп служит исключительно мирным задачам. С его помощью университетские астрофизики исследуют ионизированный азот, который концентрируется на высоте 100 километров, где солнечный ветер сдирает с нейтральных атомов электроны и превращает их в заряженные частицы. Установленный около телескопа лазер посылает в далекое небо короткие импульсы света, заставляющие ионизированный азот в свою очередь испускать свет. Этот свет, собираемый ртутным зеркалом, разлагается на спектральные составляющие, и ученые получают по ним представление о составе верхних слоев атмосферы.
В Санспорте (штат Нью-Мексико) построен телескоп с жидким зеркалом еще большего диаметра - 3 метра. С его помощью НАСА будет следить за обломками отработавших свое или не долетевших до расчетной орбиты спутников, ракет, автоматических станций. Засорение космоса представляет собой реальную угрозу для космических кораблей, и каждый плавающий там кусочек металла или пластика должен быть поставлен на учет. Новый телескоп может зафиксировать находящийся на орбите объект размером в полтора сантиметра. Чтобы ускорить инвентаризацию космического мусора, НАСА решило построить точно такой же телескоп на экваторе.
Один за другим появляются телескопы с жидкими зеркалами и в Канаде.
Современный телескоп с жидким зеркалом напоминает вудовский разве что с общим контуром и принципом действия. Тарелка для зеркала представляет собой параболоид. Сначала параболоид приблизителен: это скорлупа из жесткой эпоксидки и кевлара - материала, из которого делают пуленепробиваемые жилеты. В скорлупу наливают жидкий полиуретан, вертят его, как потом будут вертеть ртуть, и он быстро затвердевает в форме уже точного параболоида. Вот теперь туда можно наливать ртуть. Для каждой тарелки - своя порция. В аляскинском телескопе, например, где диаметр зеркала 2,6 метра, 137 килограммов ртути образуют слой толщиной чуть больше трех миллиметров.
Ртутные пары, как известно, ядовиты. Но когда жидкое зеркало начинает вращаться, его поверхность мгновенно покрывается пленкой окисла. Ничуть не влияя на отражательную способность зеркала, пленка эта дает парам улетучиваться. Защитные маски не нужны. Управление ртутным зеркалом сопряжено с кое-какими ручными операциями: тяжелое зеркало надо сначала крутануть, ртуть - размазать по тарелке, пока она не попадет под действие центробежных сил, и так далее. Оператор, который делает все это, ощущает, как тяжела ртуть. Но Борра считает, что дни ртути сочтены. Жидкий галлий, с которым он экспериментирует, намного легче ртути, и массивной тарелки для него не понадобится. Может быть, галлий и будет крутиться в зеркале телескопа-гиганта, который астрономы мечтают построить на Луне или на Марсе.