Hiiglasliku Magellani teleskoobi massiivsete, uskumatult täpsete peeglite valmistamine

Hiiglaslik Magellani teleskoop

Hiiglaslikul Magellani teleskoopil on seitse tohutut peeglit (ja üks varu) - igaüks täpselt konstrueeritud klaasitükk, mille läbimõõt on 27,4 jalga (8,4 meetrit). (Pildikrediit: Giant Magellan Telescope - GMTO Corporation. Tootja Todd Mason, Mason Media Inc.)



Suurimad üheosalised astronoomilised peeglid, mis eales tehtud, hakkavad aeglaselt kotkasilmse maapealse teleskoobi jaoks kokku tulema.

Tšiilis ehitatava hiiglasliku Magellani teleskoobi (GMT) kujutiste fokuseerimiseks peavad 27, 6 jalga laiad (8, 4 meetrit) nõgusad peeglid olema täpselt kõverdatud, kuni 20 nanomeetri täpsusega-ühe klaasimolekuli laiusega. Kui see on valmis, tagastab teleskoop 10 korda teravamad pildid kui Hubble'i kosmoseteleskoop.

Jaanuari alguses toimunud Ameerika Astronoomiaühingu talvisel koosolekul jõudis demokratija.eu GMT direktori Pat McCarthy ja Buiz Jannuzi, Arizona ülikooli astronoomiajuhi ja selle Stewardi vaatluskeskuse direktori kätte, kelle peeglilabor pöörab välja 20-tonnised (18 tonni) klaaspeeglid. Duo arutas tohutu optilise teleskoobi ehituse edenemist ja nõudlikku peeglite valmistamise protsessi ning teadust, mida nad teleskoobi töö algusest kõige enam ootavad, mis võib juhtuda juba 2023. aastal. [ demokratija.eu Tšiilis: hiiglaslik Magellani teleskoop, murranguline reisikiri ]



Hiiglaslik Magellani teleskoop

Giant Magellani teleskoobi kolmas peegel on peeneks jahvatatud ja poleeritud Arizona ülikooli peegellaboris.(Pildi krediit: Richard F. Caris Mirror Lab, Arizona ülikool)

Kaks võrreldavat maapealset megateleskoopi, millel on veidi suuremad vaateväljad - kolmekümne meetri teleskoop, mis on Hawaiil ehitamisel, ja Euroopa äärmiselt suur teleskoop , mida ehitatakse Tšiilis - kasutab kosmose valguse fokuseerimiseks sadu pisikesi peegleid. GMT seevastu kasutab teadlaste sõnul vaid seitset tohutut (pluss üks varu), et luua samaväärne 25-meetrise fookuspinnaga. Neli peeglit on juba valatud ja ainult üks on täielikult poleeritud.



Isegi enne kõigi peeglite lisamist saab GMT -st maailma suurim teleskoop. Selleks ajaks, kui see hakkab tulemusi andma, on eeldatavasti mitu peeglit paigas.

'Kui ma vaatan praegust ajakava, siis ma kahtlustan, et selleks ajaks on meil teleskoobis neli, võib -olla viis peeglit,' ütles McCarthy demokratija.eu -ile. 'Isegi nelja peegliga on see kahekordne maailma suurim teleskoop. See on omamoodi suur asi. Ja kui me selle täidame, on see umbes kuus korda suurem. Isegi nelja peegli korral jõuame täisnurga eraldusvõimele üsna lähedale. '

Isegi varajases staadiumis saavad teadlased teleskoobi abil süvitsi vaadata universumi minevikku, uurida teiste tähtede ümber asuvate planeetide atmosfääri ja otsida märke tumeaine mõjust teistele galaktikatele.

Tagasi lihvimise juurde



Iga peegel on toodetud Stewardi vaatluskeskuse peeglilaboris protsessi abil, mida nimetatakse tsentrifuugimiseks, mille puhul kasutatakse vormi, nii et viimane peegel on õõnes, mis hoiab selle kerge ja õhutemperatuurile lähemal, et vältida moonutusi. Sulatatud klaas ja vorm kedratakse, tekitades kumera pinna ja jahutatakse seejärel väga aeglaselt, enne kui vormimaterjal keskelt eemaldatakse. See protsess loob kergeid, kuid tugevaid peegleid, millel saate joosta, kõndida või hüpata: 'Sa lihtsalt ei viska haamrit nende peale,' ütles McCarthy.

Jannuzi ja McCarthy kirjeldasid peegli loomise üksikasjalikku ajakava. Tsentrifuugimisprotsess kestab 12 kuni 14 kuud ja seda rakendatakse ühele peeglile korraga. Igaüks neist väljub sümmeetriliselt ümber keskpunkti ja pinna erinevaks kõverdamiseks kulub keeruline poleerimisprotsess-sümmeetriline ümber kogu peeglimassiivi keskpunkti, mis tähendab keskpunktivälist kumerust kõigile peale ühe. Peeglid kiirgavad valgust nende kohale riputatud väikesele kumerale peeglile, mis suunab valguse mõõta ja registreerida läbi keskse peegli augu.

'Kuigi [segmendid igaüks] näevad välja nagu lihtne ümmargune peegel, oli nende valmistamine keerulisem kui ükski suur optika, mis kunagi tehtud,' ütles Jannuzi demokratija.eu -ile. „Üks võimalus sellele mõelda on see, et kui meil oleks üks suur 25-meetrine [82 jalga] peegel-mõelge sellele kui ring-ja siis on teil ümmargune küpsiste lõikur ning lõikate sellest peeglist välja seitse ketast- see on meie teleskoop. Kuid igaüks neist ringidest on osa kumerast pinnast, mis on keskel. ” [ Fotod: Hiiglasliku Magellani teleskoobi kolmas peegel ]

Hiiglaslik Magellani teleskoop uurib pärast selle valmimist Tšiili Andidest pärit tähti. Pärast 2015. aasta murrangulist teleskoobi enda ehitust pole objektil veel alustatud, kuid infrastruktuur ja ettevalmistused on projekti alustamiseks valmis.

Hiiglaslik Magellani teleskoop uurib pärast selle valmimist Tšiili Andidest pärit tähti. Pärast 2015. aasta murrangulist teleskoobi enda ehitust pole objektil veel alustatud, kuid infrastruktuur ja ettevalmistused on projekti alustamiseks valmis.(Pildikrediit: Giant Magellan Telescope - GMTO Corporation. Tootja Todd Mason, Mason Media Inc.)

Jannuzi ja McCarthy ütlesid, et peeglilabor kasutab seda kumerust nõutava 20-nanomeetrise täpsusega, kasutades väga aeglast poleerimisprotsessi. Peegel pööratakse allapoole lihvimisel, kuid pinda tuleb kogu protsessi vältel ikka ja jälle mõõta, et tagada igas kohas õige kõver. Kogu protsess on ühe peegli jaoks võtnud seitse kuni kaheksa aastat, sest poleerimine pole pidev, kuid nad töötavad selle aja vähendamise nimel, sobitades rohkem tegelikku poleerimisaega vähem kalendriaega. (Iga peegli valmistamiseks kulub 24–36 kuud poleerimist.)

'Püüame kiirendada [protsessi] nii kiiresti kui võimalik, kuid praegu lõpetame neljanda lõigu õigel ajal, et kohtuda sellega, mida minu arvates Pat [McCarthy] nimetab' esimeseks insenerivalguseks ',' ütles Jannuzi . Teadlased saavad teleskoobi suunamist ja jälgimist peenhäälestada ning esimesed suuremad instrumendid paigaldatakse tõenäoliselt ka 2023. aastal, nii et teadus võib alata väga varakult, ütlesid Jannuzi ja McCarthy.

'See, kuidas me teleskoobi tööd tegelikult õpime, on see, kui inimesed üritavad seda sihtotstarbeliselt kasutada,' ütles McCarthy. 'Ma arvan, et millalgi [20] 23, [20] 24, hakkame teadust tegema, kuid kulutame siiski üsna palju aega inseneritööle.' Pärast seda tulevad peeglid ükshaaval, tõenäoliselt igal aastal, kuni see on täisvõimsusel, lisas ta.

Hiiglaslikul Magellani teleskoopil on seitse tohutut peeglit (ja üks varu) - igaüks täpselt konstrueeritud klaasitükk, mille läbimõõt on 27,4 jalga (8,4 meetrit).

Hiiglaslikul Magellani teleskoopil on seitse tohutut peeglit (ja üks varu) - igaüks täpselt konstrueeritud klaasitükk, mille läbimõõt on 27,4 jalga (8,4 meetrit).(Pildikrediit: Giant Magellan Telescope - GMTO Corporation. Tootja Todd Mason, Mason Media Inc.)

Vaata taevast!

Kui teleskoop on õigeaegselt paigaldatud, kasutab varaseim GMT teadus tõenäoliselt spektrograafi - seadet, mis mõõdab kosmoses olevate objektide tagastatud valguse lainepikkusi, et välja selgitada, millest need on valmistatud.

'Ma arvan, et oleme ainus hiiglaslikest teleskoopidest, millel on praegu esimese eraldusvõimega esimese põlvkonna instrumentide komplektis kõrge eraldusvõimega optiline spektrograaf,' ütles Jannuzi. Ta on eriti põnevil, nähes, mida suure eraldusvõimega spektrograaf suudab teha, ja pildistada (ja lõpuks mõõta spektrit) äsja avastatud planeeti Proxima b.

Kui suure segmendiga hiiglaslikud teleskoobid suure hulga väiksemate peeglitega võivad hästi töötada, siis fookuse säilitamiseks peavad nad neid peegleid pidevalt jälgima ja reguleerima. McCarthy ja Jannuzi ütlesid, et GMT disain seab teleskoobi keskendumise raske töö selle protsessi alguses.

'Mulle meeldib idee lahendada see laboris, kontrollitud keskkonnas,' ütles McCarthy. „Kui muudate selle suure pinna õigeks, peate tegema kõik - kui aga peate pidevalt kontrollima tuhandet klaasitükki üle 4300 meetri (14 000 jala), on see teistsugune juhtimisprobleem. palju vaenulikum keskkond. '

Kuid teadlased rõhutasid, et GMT ei konkureeri teiste teleskoopidega; tegelikult suudab see ühendada vaatlused teiste suurte lõunapoolkera vaatluskeskustega, et uurida varajast universumit.

'Seal on avastamiseks tohutu, rikas tundmatute asjade maailm,' ütles McCarthy. „Sellised asjad nagu GMT, selle tipptasemel uued rajatised toovad need suurepärased avastused esile. Loodame, et kui GMT on üles ehitatud, tuleb mõni tark noor inimene kaasa ja teeb sellega midagi täiesti ootamatut, mis muudab kõike. See oleks edu. '

'Ja kui me seda ootame, on meil eksoplaneete iseloomustades palju lõbusat,' lisas Jannuzi.

Saatke Sarah Lewinile e -kiri aadressil slewin@demokratija.eu või järgige teda @Sarah selgitab . Järgne meile @Spacedotcom , Facebook ja Google+ . Algne artikkel teemal demokratija.eu .