Бернхард Вольдемар Шмидт (11 апреля [ OS 30 марта] 1879, Нарген, Эстония — 1 декабря 1935, Гамбург ) был эстонским [1] оптиком . В 1930 году он изобрел телескоп Шмидта , который исправлял оптические ошибки сферической аберрации , комы и астигматизма, что позволило впервые создать очень большие широкоугольные отражательные камеры с короткой выдержкой для астрономических исследований.
Шмидт был сыном Карла Константина и Мари Элен Кристин ( урожденной Розен) Шмидт. Он родился и вырос на острове Нарген (Найссаар), у берегов Ревеля (Таллинн), Эстония , входившая тогда в состав Российской империи . Жители этого острова, в основном эстонские шведы , в основном говорили по-шведски или по-эстонски , но семья Шмидтов говорила и по-немецки . Бернхард был старшим из шести детей: трех мальчиков (один из которых умер в младенчестве) и трех девочек.
Найссаар был небольшим сельским островом, население которого в основном поддерживало себя рыбной ловлей и проводкой кораблей в порт Ревеля. Вместе со своим младшим братом Августом Фредриком Бернхард Шмидт пережил множество детских приключений на острове. Он был чрезвычайно любознательным, изобретательным и творческим молодым человеком и взрослым. Например, в молодости он построил свою собственную камеру из купленного объектива и старого меха-гармошки и преуспел в фотографировании окрестностей и различных членов семьи и даже продал некоторые из своих фотографий. Он также увлекся ночным небом и созвездиями.
Одно несчастье оказалось трагическим и оставило след Шмидта на всю оставшуюся жизнь. Когда ему было 15 лет, он экспериментировал с порохом . Он набил зарядом железную трубку, но из-за ошибки с запалом трубка взорвалась, и он лишился большого и указательного пальцев правой руки. Несмотря на попытки его матери очистить и перевязать раны, хирурги в Таллинне позже ампутировали ему всю руку. Это событие, похоже, углубило его сдержанность и самоанализ - качества, которые хорошо отмечали его современники в более поздней жизни.
Несмотря на потерю, Шмидт вскоре снова начал экспериментировать и изобретать. Он также сделал больше фотографий и научился их проявлять и печатать. В 1895 году он переехал в Таллинн и некоторое время занимался ретушью фотографий. Позже он работал на заводе электродвигателей Вольта и приобрел навыки черчения. В 1901 году он поехал в Гетеборг , Швеция , чтобы учиться в Технологическом университете Чалмерса , но вскоре после этого перешел в Университет Митвайды в Королевстве Саксония, чтобы продолжить свое образование.
В этот период возрос его интерес к астрономии и оптике. В Митвейде он надеялся учиться у доктора Карла Штреля, известного теоретика оптики. Однако Штрель недавно уехал. Постепенно Шмидт нашел свое истинное призвание — шлифовку и полировку высокоточной оптики для астрономических приложений. Кажется, он начал шлифовку зеркал примерно в 1901 году, а после этого начал продавать часть своей продукции астрономам-любителям. К марту 1904 года он добился настолько больших успехов в своем новом начинании, что после окончания учебы вскоре начал общаться с профессионалами в крупнейших обсерваториях Германии. Его бизнес быстро пошел в гору, когда такие известные астрономы, как Герман Карл Фогель и Карл Шварцшильд, осознали превосходство зеркал Шмидта для своих исследований.
Между 1904 и 1914 годами бизнес Шмидта процветал, и он приобрел огромную репутацию в Германии. Он не только изготовил некоторые из самых сложных и точных зеркал, когда-либо созданных до того времени, но ему было поручено корректировать и улучшать линзы, первоначально поставляемые известными оптическими домами, например, 50-сантиметровый визуальный рефрактор Штайнхайля в Потсдамской астрофизической обсерватории. По мере роста его бизнеса он нанял нескольких помощников, двое из которых оставили ценные отчеты о методах работы Шмидта. Шмидт также купил автомобиль, что в то время было редкостью, и нанял друга шофером. Используя длиннофокусное горизонтальное зеркало и плоский целостат собственного производства, он сделал впечатляющие фотографии Солнца, Луны и крупных планет.
Первая мировая война положила конец этому буму. Шмидт был арестован как враг-иностранец, так как Эстония принадлежала Российской империи , и отправлен в лагерь для интернированных примерно на полгода. После освобождения он остался под контролем полиции, а часть его подозрительного астрономического оборудования была конфискована. Он попытался продолжить свой бизнес, но по мере того, как война затягивалась и обернулась поражением Германии, экономика стала мрачной, и у ученых не было денег на астрономию. Ситуация не улучшилась после войны из-за политических потрясений в Германии и необходимости выплаты военных репараций. В 1923 году инфляция вышла из-под контроля, и многие люди потеряли все свои сбережения. К середине 1920-х годов бизнес Шмидта был разрушен, и ему пришлось ликвидировать оставшееся оборудование как хлам.
С 1916 года Шмидт поддерживал контакты с профессором Рихардом Шорром , директором Гамбургской обсерватории , учреждения, расположенного за пределами Гамбурга, в сельской местности недалеко от деревни Бергедорф . Шорр заинтересовался горизонтальным зеркалом и целостатом телескопа Шмидта и приказал построить одно из них для своей обсерватории. После войны, когда экономическое положение Шмидта становилось все более трудным, Шмидт начал предлагать Шорру какую-то работу в обсерватории. Шорр мог предложить лишь немногое: Шмидт мог приехать в Бергедорф и поселиться бесплатно; предстоял ремонт горизонтального телескопа, за который ему заплатили небольшую плату. Это было в 1926 году. Какое-то время Шмидт не соглашался. На его счету ряд патентов, один из которых касался использования гребного винта с ветряным приводом для движения лодок вперед. Шмидт надеялся превратить это изобретение во что-то прибыльное. Он также вернулся в Эстонию, чтобы навестить семью и изучить возможности в области оптики, поскольку после Первой мировой войны Эстония стала независимой республикой.
Из этих усилий ничего не вышло, и к 1927 году перспективы Шмидта были настолько плохими, что он принял предложение Шорра. Он начал обустраивать мастерскую в подвале Главного служебного корпуса обсерватории и ремонтировать горизонтальный телескоп. В 1927 и 1929 годах Шмидт участвовал в двух экспедициях Гамбургской обсерватории по солнечному затмению: первой на север Швеции и второй на Филиппины . Именно во время этой второй поездки Шмидт объявил своему спутнику, астроному Вальтеру Бааде , о самом важном изобретении жизни Шмидта, действительно об изобретении, которое произвело революцию в астрономии и оптическом дизайне во второй половине 20-го века, а именно о его широкоугольном отражателе. камера.
Астрономы давно мечтали найти способ быстро фотографировать большие участки неба с целью изучения видимого содержимого Вселенной и наблюдения крупномасштабных структур. Обычные телескопы до времен Шмидта показывали узкие поля зрения, обычно диаметром 1 или 2 градуса. Обследование всего неба с помощью таких телескопов требовало огромных затрат времени и ресурсов на протяжении многих лет и (из-за узкого обзора) имело тенденцию упускать из виду крупные структуры. Можно было увидеть большие полосы с помощью маленьких объективов камеры, но тогда слабые (и, следовательно, далекие) объекты оставались бы невидимыми. Что было необходимо, так это камеры с большой апертурой, обладающие широким полем зрения, хорошими характеристиками изображения («разрешением») и быстрым фокусным расстоянием для уменьшения времени экспозиции.
К сожалению, до Шмидта единственными широкоугольными телескопами с большой апертурой были обычные телескопы-рефлекторы с коротким фокусным отношением (около f/3), и они давали изображения, которые, хотя и были резкими в середине поля зрения, быстро теряли четкость вдали от дальнего поля зрения. полевой центр. Изображения звезд стали раздутыми и приобрели форму кометы, причем голова «кометы» указывала в середину фотографического поля. Это раздувание возникает в основном из-за оптических аберраций (то есть ошибок), называемых «кома» и «астигматизм». До Шмидта было невозможно построить большой и быстрый телескоп-рефлектор, который не страдал бы этими ошибками.
Шмидт хорошо знал об этом и обдумывал возможные решения в конце 1920-х годов. По словам Бааде, он уже отказался по крайней мере от одного решения, когда наконец наткнулся на свою окончательную конструкцию, которая включала в себя новый и действительно смелый отход от традиционных оптических схем. Шмидт понял, что, используя большое сферическое зеркало (вместо обычного параболоидного зеркала телескопа-рефлектора) и диафрагму с меньшим отверстием, расположенную в центре кривизны зеркала, он может одним махом устранить кому и астигматизм. Однако у него останется сферическая аберрация, которая столь же вредна для резкости изображения.
Шмидт понял, что можно устранить сферическую аберрацию, поместив тонкую, очень слабо изогнутую асферическую линзу (теперь называемую « пластинкой корректора Шмидта ») в том же центре кривизны, что и диафрагма с отверстием. Эта асферическая линза имеет сложную кривую, выпуклую ближе к середине и вогнутую ближе к периферии, что создает сферическую аберрацию, противоположную сферическому зеркалу, с которым она соединена, компенсируя сферическую аберрацию зеркала. Таким образом, очень аккуратно и просто он смог сконструировать большую камеру с диафрагмой f/1,75 или даже выше, которая давала бы четкие изображения в поле зрения диаметром более 15 градусов, позволяя снимать большие участки неба с короткой выдержкой ( порядка нескольких минут по сравнению с часом и более с обычным рефлектором). Его первая камера имела апертуру около 360 мм или 14,5 дюйма в диаметре и фокусное число f/1,75. Сейчас она находится в музее Гамбургской обсерватории . Комбинация Шмидтом разнообразных оптических элементов (специального зеркала, диафрагмы) в определенном месте и «корректирующую пластину») в простую катадиоптрическую систему, основанную на рассуждениях на основе основных принципов, было эпохальным событием. В последующие десятилетия появился поток новых катадиоптрических конструкций.
Шмидт построил свой первый «Шмидшпигель» (который стал известен как камера Шмидта) в 1930 году, и это прорыв, вызвавший сенсацию во всем мире. [2] Он применил очень хитрый метод (так называемый метод «вакуумной кастрюли»), чтобы сделать сложную «корректирующую пластину», так что система давала превосходные изображения. Вакуумный поддон включал в себя тщательное деформирование параллельной стеклянной пластины под частичным вакуумом до легкой провисающей кривой, а затем плоскую полировку верхней кривой. После сброса вакуума линза снова приняла «форму Шмидта», необходимую для камеры. Никто раньше не делал объектив таким способом.
Шмидт опубликовал краткий отчет (на немецком языке ) о своем изобретении в профессиональных изданиях и предложил построить свои камеры для профессиональных обсерваторий. К сожалению, его известность была слишком малой, а его дизайн был слишком новым. Более того, изобретение совпало с началом Великой депрессии . Никаких заказов не поступало, и до конца своей жизни он оставался зависимым от Шорра и Бергедорфа, получая скромный доход от случайных заработков. В 1934 году он изготовил камеру большего размера, а также перешлифовал 60-сантиметровый фоторефрактор Бергедорфа-Штайнхайля.
Шмидт заболел в конце ноября 1935 года после командировки в Лейден в Нидерландах . Несмотря на попытки лечения, он умер 1 декабря 1935 года в Гамбурге в возрасте 56 лет. Вскрытие показало, что он страдал от легочной инфекции.
Во второй книге «Я бы хотел быть там, европейская история», выпущенной в 2008 году американскими историческими публикациями, Фримен Дайсон написал: «Он (Шмидт) купил достаточный запас коньяка и тихо упился до смерти».
Шмидт не был женат и не имел детей. Вскоре после его смерти, благодаря поддержке Вальтера Бааде, когда он прибыл в обсерваторию Маунт-Вилсон в Соединенных Штатах, идея телескопа Шмидта получила распространение. 18-дюймовый телескоп Шмидта был произведен в 1936 году, а двенадцать лет спустя в обсерватории Маунт-Паломар был построен знаменитый 48-дюймовый (122 см) телескоп Шмидта Сэмюэля Осчина . Этот последний телескоп дал массу новых наблюдений и информации.
Впоследствии в Бергедорфе в 1955 году был посвящен большой, хорошо построенный Шмидт. 2-метровый телескоп Шмидта обсерватории Карла Шварцшильда был построен позже и остается самой большой камерой Шмидта в мире, хотя с тех пор были произведены и более технологически продвинутые версии. Бергедорф Шмидт был перенесен в обсерваторию Калар-Альто в 1976 году.
Шмидт также является главным героем биографического романа Вастутуулелаев: Бернхард Шмидти романа ( «Плавание против ветра : Роман Бернхарда Шмидта ») эстонского писателя Яана Кросса .
Шмидт - главный герой оперы Домини Клементса « Просвещенный ученик тьмы», рассказывающий о его воспитании, истории жизни и наследии. [3]