Антон Первушин - Космос. Прошлое, настоящее, будущее

Конструкции телескопов постоянно совершенствуются и усложняются, поскольку астрономы предъявляют к ним все более высокие требования. Идеальный телескоп должен одновременно видеть все небо, различая все самые мелкие детали у всех сколь угодно удаленных и тусклых объектов во всем диапазоне электромагнитного спектра. Понятно, что это фантастическое требование никогда не будет выполнено в полном объеме. Поэтому конструкции телескопов эволюционируют в каждом из этих направлений по отдельности, подобно живым существам. Одни животные хорошо плавают, другие хорошо бегают, третьи хорошо летают. Так же и телескопы: одни из них видят большие области неба, но не очень четко; другие видят четко, но лишь крохотные клочки небосвода; одни видят в оптическом диапазоне, другие – в инфракрасном, третьи – в рентгеновском, и т. д.

Специализация телескопов сейчас настолько велика, что некоторые из них уже ничем не напоминают классический телескоп с его трубой, системой наведения (монтировкой), объективом и окуляром. Особенно это касается астрофизических инструментов. Ведь разные физические процессы проявляют себя разными видами излучений и частиц: одни испускают оптические кванты, другие – рентгеновское или гамма-излучение, третьи – радиоволны. В одних процессах рождаются протоны и нейтроны, в других – электроны и нейтрино, в третьих – гравитационные волны. Телескопы всех типов важны для астрофизики, но все же наибольший объем информации о Вселенной мы до сих пор получаем от оптических телескопов. О них и продолжим разговор.

Чтобы созданное объективом телескопа изображение зарегистрировать и запомнить, нужна камера с памятью. У человека эту роль исполняют сетчатка глаза и мозг. У современной электронной фотокамеры – светочувствительная пластинка (ПЗС-матрица из фотодиодов) и компьютер с его памятью (например, на флеш-карте), а в XIX и XX веках для этой цели служила фотографическая эмульсия, которая и регистрировала изображение, и хранила его.

В наших домашних альбомах еще сохранилось множество снимков, полученных на фотоэмульсии, а развитие астрофизики вообще было бы невозможно без ее использования. Люди давно мечтали научиться фиксировать моментальное изображение объектов в оптических лучах, и впервые это удалось сделать в первой половине XIX века с использованием фотографической эмульсии, нанесенной на твердую или эластичную поверхность. В середине XIX века этот метод быстро получил широкое распространение благодаря дешевизне и простоте применения.

Фотоэмульсия состоит из микроскопических (1 мкм) кристаллов бромистого серебра с небольшой примесью йодистого серебра, взвешенных в желатиновой основе. Фотон, поглощенный кристаллом, освобождает электрон, превращающий ион серебра в атом. Для получения отдельного стабильного кристалла необходимо образование от 10 до 20 атомов серебра, подобная группа атомов формирует отдельный центр чувствительности (зерно) в скрытом изображении. Чтобы изображение стало видимым, после экспонирования фотоэмульсию нужно проявить, то есть с помощью химического процесса из бромистого серебра выделить чистое серебро. Любопытно, что катализатором этого процесса служат атомы самого серебра. Таким образом, кристаллы, имеющие центры чувствительности, проявляются быстрее (полностью превращаясь в серебро), нежели неэкспонированные кристаллы бромистого серебра. Разумеется, весь процесс проявления организуется в полной темноте, на ощупь.

Поскольку в дальнейшем с фотоэмульсией работают на свету, необходимо после проявления сделать ее нечувствительной к свету. Поэтому, смыв остатки проявителя чистой водой, фотоэмульсию фиксируют при помощи другого химического процесса, во время которого происходит растворение и удаление из эмульсии непроявленного бромистого серебра. После этого эмульсию окончательно промывают дистиллированной водой и высушивают. Полученное фотографическое изображение воспроизводит объект съемки, причем большая плотность проявленных зерен серебра соответствует большей яркости объекта. Поэтому, поскольку металлическое серебро поглощает свет, фотографическое изображение оказывается негативным. Для получения нормального (позитивного) изображения необходимо перефотографировать негатив, то есть изготовить негатив негатива. Этот процесс называют фотопечатью. Обычно в быту позитивное изображение печатают на фотобумаге, то есть бумаге, покрытой слоем фотоэмульсии. Однако для большинства астрономических применений используются непосредственно негативы, полученные на фотопластинках.