Изработване на масивни, изключително прецизни огледала на гигантския телескоп Magellan

Гигантски телескоп Магелан

Гигантският телескоп Magellan ще разполага със седем огромни огледала (и едно резервно) - всяко точно проектирано парче стъкло с диаметър 27,6 фута (8,4 метра). (Изображение кредит: Giant Magellan Telescope - GMTO Corporation. Произведено от Todd Mason, Mason Media Inc.)



Най-големите астрономически огледала, изработени някога, се събират бавно за наземния телескоп с орлови очи.



За да се фокусират изображенията на гигантския телескоп Магелан (GMT), който е в процес на изграждане в Чили, вдлъбнатите огледала с широчина 27,6 фута (8,4 метра) трябва да бъдат извити точно, с точност до 20 нанометра-ширината на единична стъклена молекула. Когато приключи, телескопът ще върне изображения 10 пъти по -отчетливи от тези на космическия телескоп Хъбъл.

На зимната среща на Американското астрономическо дружество в началото на януари, demokratija.eu се срещна с директора на GMT Пат Маккарти, както и с Буел Джанузи, ръководител на астрономията в Университета на Аризона и директор на обсерваторията Стюард, чиято огледална лаборатория се обръща от 20-тонните (18 метрични тона) стъклени огледала. Дуото обсъди напредъка на строителството на огромния оптичен телескоп и взискателния процес на огледално изработване, плюс науката, която най-много очакват от началото на експлоатацията на телескопа, което може да се случи още през 2023 г. [ demokratija.eu в Чили: новаторски пътепис на гигантски телескоп Магелан ]



Гигантският телескоп Магелан

Третото огледало на гигантския телескоп Магелан е фино смляно и полирано в огледалната лаборатория на университета в Аризона.(Изображение кредит: Ричард Ф. Карис Огледална лаборатория, Университет на Аризона)

Два сравними наземни мегателескопа с малко по -големи зрителни полета - Тридесетметровият телескоп, който се строи в Хавай, и Европейски изключително голям телескоп , който се строи в Чили - ще използва стотици малки огледала, за да фокусира светлината на космоса. GMT, от друга страна, ще използва само седем огромни (плюс една резервна), за да създаде еквивалент на 80-футова (25 м) фокусираща повърхност, според изследователите. Четири от огледалата вече са отляти, а само едно е напълно полирано.



Дори преди да бъдат добавени всички огледала, GMT ще се превърне в най -големия телескоп в света. Докато започне да връща резултати, се очаква няколко от огледалата да са на мястото си.

„Ако разгледам текущия график, подозирам, че дотогава ще имаме четири, вероятно пет огледала в телескопа“, каза Маккарти пред demokratija.eu. „Дори и с четири огледала, това ще бъде най -големият телескоп в света с коефициент два. Това е голяма работа. И когато го попълним, това ще бъде коефициент шест или повече. Дори с четири огледала ще се доближим до пълната ъглова разделителна способност.

Дори на ранен етап изследователите ще могат да използват телескопа, за да надникнат дълбоко в миналото на Вселената, да изследват атмосферата на планетите около други звезди и да търсят признаци на въздействие на тъмната материя върху други галактики.

Обратно към смилането



Всяко огледало се произвежда в огледалната лаборатория на Steward Observatory чрез процес, наречен спин леене, който използва форма, така че крайното огледало е кухо, което го поддържа леко и по -близо до температурата на въздуха, за да се избегне изкривяване. Разтопеното стъкло и мухъл се центрофугират, създавайки извита повърхност и след това се охлаждат много бавно, преди материалът на формата да се отстрани от средата. Този процес създава леки, но здрави огледала, по които можете да бягате, да ходите или да скачате: „Просто не изпускайте чук върху тях“, каза Маккарти.

Джанузи и Маккарти описаха подробна времева линия за създаването на огледало. Процесът на леене на центрофугиране отнема 12 до 14 месеца и се прилага върху едно огледало наведнъж. Всеки излиза симетрично извит около центъра и е необходим сложен процес на полиране, за да се извие повърхността по различен начин-симетрично около центъра на пълния огледален масив, което означава кривина извън центъра за всички, с изключение на един от тях. Огледалата ще излъчват светлина към малко, извито огледало, окачено над тях, което ще пренасочи светлината обратно надолу, през дупка в централното огледало, за да бъде измерена и записана.

„Докато [сегментите всеки] приличат на обикновено кръгло огледало, те бяха по -трудни за изработка от всяка голяма оптика, която някога е била правена“, каза Джанузи пред demokratija.eu. „Един от начините да мислим за това е, ако имаме едно голямо 25-метрово огледало-помислете за него като за кръг-и тогава имате кръгла форма за бисквитки и изрязахте седем диска от това огледало- това е нашият телескоп. Но всеки от тези кръгове е част от извита повърхност, центрирана в средата. [ Снимки: Трето огледално отлитие за гигантски телескоп Магелан ]

Гигантският телескоп Магелан ще разгледа звездите от чилийските Анди след завършването му. След новаторската 2015 г. строителството на самия телескоп все още не е започнало на мястото, но инфраструктурата и подготовката са завършени, за да започне проектът.

Гигантският телескоп Магелан ще разгледа звездите от чилийските Анди след завършването му. След новаторската 2015 г. строителството на самия телескоп все още не е започнало на мястото, но инфраструктурата и подготовката са завършени, за да започне проектът.(Изображение кредит: Giant Magellan Telescope - GMTO Corporation. Произведено от Todd Mason, Mason Media Inc.)

За да постигне тази кривина до необходимата 20-нанометрова прецизност, огледалната лаборатория използва много бавен процес на полиране, казаха Джанузи и Маккарти. Огледалото се завърта, докато се полира надолу, но повърхността трябва да се измерва отново и отново през целия процес, за да се осигури правилната крива на всяко място. Целият процес е отнел седем до осем години за едно огледало, тъй като полирането не е непрекъснато, но те работят за намаляване на това време, като поставят по -действителното време за полиране в по -малко календарно време. (За да направите всяко огледало, са необходими 24 до 36 месеца полиране.)

„Опитваме се да ускорим [процеса] възможно най -бързо, но в момента ще завършим четвъртия сегмент точно навреме, за да отговорим на това, което според мен [Маккарти] нарича„ първата инженерна светлина “, каза Джанузи . Изследователите ще могат да прецизират насочването и проследяването на телескопа, а първите големи инструменти вероятно ще бъдат инсталирани и през 2023 г., така че науката може да започне много рано, казаха Джанузи и Маккарти.

„Начинът, по който научаваме наистина как работи телескопът, е когато хората се опитват да го използват по предназначение“, каза Маккарти. „Мисля, че някъде през [20] 23, [20] 24 ще започнем да се занимаваме с наука, но все пак ще отделяме доста време за инженерство.“ След това огледалата ще пристигат едно по едно, вероятно всяка година, докато заработи с пълен капацитет, добави той.

Гигантският телескоп Magellan ще разполага със седем огромни огледала (и едно резервно) - всяко точно проектирано парче стъкло с диаметър 27,6 фута (8,4 метра).

Гигантският телескоп Magellan ще разполага със седем огромни огледала (и едно резервно) - всяко точно проектирано парче стъкло с диаметър 27,6 фута (8,4 метра).(Изображение кредит: Giant Magellan Telescope - GMTO Corporation. Произведено от Todd Mason, Mason Media Inc.)

Погледни към небето!

Ако телескопът е инсталиран навреме, най -ранната наука за GMT вероятно ще използва спектрограф, устройство, което измерва дължините на вълните на светлината, върнати от обекти в космоса, за да разбере от какво са направени.

„Мисля, че ние сме единствените от гигантските телескопи, които в момента имат оптичен спектрограф с висока разделителна способност в първия си светлинен набор от инструменти от първо поколение“, каза Джанузи. Той е особено развълнуван да види какво може да направи спектрографът с висока разделителна способност и да изобрази (и в крайна сметка да измери спектъра на) новооткритата планета Proxima b.

Докато силно сегментираните гигантски телескопи с голям брой по -малки огледала могат да работят добре, те трябва постоянно да наблюдават и регулират тези огледала по време на употреба, за да поддържат фокуса. Дизайнът на GMT, напротив, поставя трудната работа по инженеринг на фокуса на телескопа по -рано в процеса, казаха Маккарти и Джанузи.

„Харесва ми идеята да го реша в лабораторията, в контролирана среда“, каза Маккарти. „Ако направите тази голяма повърхност с правилната форма, това е всичко, което трябва да направите - докато докато трябва да контролирате хиляда парчета стъкло над 4300 м през цялото време, това е различен проблем при управлението много по -враждебна среда. “

Но изследователите подчертаха, че GMT ​​не се конкурира с други телескопи; всъщност той ще може да обединява наблюдения с други големи обсерватории в Южното полукълбо, за да изследва ранната Вселена.

„Има огромен, богат свят с непознати неща, които да бъдат открити“, каза Маккарти. „Нещо като GMT, неговите авангардни нови съоръжения, разкриват тези велики открития. Надяваме се, че след като се изгради GMT, идва някой умен млад човек и прави нещо напълно неочаквано с него, което променя всичко. Това би било успех. “

„И докато чакаме това, ще се забавляваме много, характеризирайки екзопланети“, добави Джанузи.

Изпратете имейл на Сара Левин на slewin@demokratija.eu или я последвайте @SarahExplains . Последвай ни @Spacedotcom , Facebook и Google+ . Оригинална статия на demokratija.eu .