Гигантский магелланов телескоп


Гигантский Магелланов телескоп GMT это следующее поколение гигантских наземных телескопов, обещающий изменить наше мнение о Вселенной. Он будет построен в обсерватории Лас-Кампанас, в Чили. Ввод в эксплуатацию телескопа планируется в 2021 году.

Общие сведения

Общий вид будущего телескопа GMT


У телескопа GMT уникальный дизайн, который имеет следующие преимущества. Это сегментированное главное зеркало, в котором используется семь крупнейших современных монолитных зеркал. Шесть из них имеют диаметр 8,4 метра, весом 20 тонн, окружают центральный сегмент, располагающийся вдоль оси, образуя единую оптическую поверхность диаметром 24,5 м, с общей площадью 368 квадратных метров.

Сравнение GMT с другими крупнейшими телескопами

GMT будет иметь разрешающую способность в 10 раз большую, чем космический телескоп Хаббл. Проект GMT является международным консорциумом ведущих университетов и научных институтов мира.

Как он будет работать

Лазерное гидирование т.е. создание искусственной «звезды» для настройки оптики


Принцип работы GMT состоит в том, что свет попадает на главное зеркало (ГЗ), затем отражается на меньшие вторичные зеркала и, наконец, через отверстие в ГЗ попадает на матрицу ПЗС (прибор с зарядовой связью). Там свет будет измеряться различными приборами, установленными на телескопе.

Строение

Заготовка будущего сегмента

В GMT первичные зеркала разработаны специалистами Лаборатории зеркал обсерватории Стюарда в университете Аризоны (Steward Observatory Mirror Lab -SOML) в Тусоне, штат Аризона, США.

Полировка одиного из семи сегментов главного зеркала


Каждый сегмент зеркала это чудо современной техники и стеклоделия. Его поверхность отполирована с точностью, примерно, одну миллионную долю дюйма. Несмотря на то, что зеркала GMT гораздо больше по размеру, чем у любого другого телескопа, общий вес стекла значительно меньше, чем можно было бы ожидать. Это достигается путем использования сотовой структуры. Само зеркало состоит из большого количества шестиугольных сегментов, это снизило массу изделия, по сравнению с цельнолитым зеркалом, в 5 раз!

Главное зеркало

Главное зеркало в сравнении с фигурой человека

Будущее зеркало (состоящее из 1681 заготовок, уложенных в сотовую подложку) помещают внутри гигантской вращающейся печи, где из-за вращения, стекла принимает параболическую форму. Это значительно уменьшает время уходящее на последующее шлифование, а также снижает вес. По существу, это гигантское зеркало полое, и его можно будет охлаждать вентиляторами, для того, чтобы его сровнять с температурой ночного воздуха, таким образом, сводя к минимуму искажения от источников тепла.


Адаптивная оптика

Компьютерный рендер

Один из самых сложных инженерных аспектов в строительстве любого современного телескопа это «адаптивная оптика». Вторичные зеркала телескопа гибкие. Под каждым вторичным зеркалом (а их всего 7), расположены сотни приводов, которые будут постоянно регулировать поверхность зеркала, чтобы нивелировать атмосферную турбуленцию. Эти приводы, управляемые компьютерами, превратят мерцающие звезды в точки света. Именно в этом случае, GMT сможет получить изображения, которые будут в 10 раз более четкие, чем у космического телескопа Хаббл.

Расположение

Изображение зодиакального света, полученное с места будущего расположения телескопа. Автор Юрий Белецкий.


Расположенный в одном из самых высоких и сухих мест на Земле, в пустыня Атакама, Гигантский Магелланов телескоп будет иметь возможность для наблюдения более чем 300 ночей в году. Гора Лас Кампанас (высотой более 2550 метров), где ​​будет расположен GMT, имеет высоту более 2550 метров. В этой местности почти полное отсутствие осадков, а отсутствие светового загрязнения в купе с сухим и прозрачным воздухом делает пик Лас Кампанас идеальным местом для будущего телескопа GMT.

Цели будущих наблюдений

Снимок экзопланет вокруг звезды HR8799, полученный в 2010 году.

Возможно, одним из самых интересных вопросов, на который еще предстоит ответить, является — Одиноки ли мы во Вселенной? Гигантский Магелланов телескоп может помочь нам ответить на это. Поиск признаков жизни на других планетах это один из самых больших в истории человека проектов. Получить качественные фотографии экзопланет чрезвычайно трудно. Из-за большого расстояния и яркого света материнской звезды, который блокирует большую часть отраженного света планетой.

Возможности


Имитация наблюдения диска вокруг звезды HR 4796A размеров 70 AU с помощью космического телескопа Хаббл — слева и GMT справа.

Зеркала GMT будут собирать больше света, чем любой другой телескоп, за исключением телескопа E-ELT, диаметром почти 40 метров, который планируют ввести в строй на год позже, т.е. в 2022 году и он также будет находиться в Чили.

Моделирование изображения шарового скопления расположенного в галактике Центавр А, на расстоянии ок. 13 млн. световых лет. Первый снимок — телескопа Хаббл, в центре — Gemini диаметром 8,1м и справа — телескоп GMT.


Беспрецедентное разрешение телескопа поможет ответить на самые увлекательные вопросы астрономии 21 века. Как образовались первые галактики? Какова природа темной материи и темная энергия, из который состоит наша Вселенной? Какова будущая судьба Вселенной?

Сравнение изображений экзопланеты у звезды βPic, полученной с помощью 8-м телескопа VLT и симуляция изображения с телескопа GMT.

Технология изготовления главного зеркала

Главное зеркало GMT насчитывает семь сегментов, которые работают вместе как единое целое с разрешающей способностью телескопа 24,5 метров в диаметре. Каждый из семи сегментов зеркала 8,4 м в диаметре. Ограничение на размер одного сегмента накладывает сегодняшние технологии и транспортировка его к будущей обсерватории.


Компьютерный рендер будущего телескопа

Зеркала изготовлены из высококачественного боросиликатного стекла. Сегменты зеркала полируются с точностью 25 нм. После полировки, поверхность покрывают тонким слоем алюминия для достижения максимальной отражательной способности.

Один сегмент зеркала установлен на оси телескопа. Остальные шесть зеркал смонтированы вокруг центрального сегмента. Каждый сегмент установлен в собственную «ячейку», снабженную активной системой поддержки, которая держит зеркало в правильном положении по отношению к другим сегментам.

Алмазный шлифовальный инструмент для обработки поверхности

Зеркала изготавливают в 3 этапа:

  • Плавление стекла во вращающейся форме
  • Грубая шлифовка поверхностей
  • Полировка поверхности в соответствии с оптическими допусками.

После этого зеркало транспортируется на вершину горы и устанавливается в телескоп для последующего тестирования.

Преимущества

Телескоп на фоне Млечного пути

Телескоп GMT находится в выгодном положении, площадка для его установки уже имеет подъездные пути, воду, электроэнергию и связь. Световое загрязнение отсутствует и скорее всего, будет оставаться таковым на протяжении грядущих десятилетий. Погода стабильна уже в течение более 30 лет. Есть также много интересных объектов, которые в первую очередь можно наблюдать из Южного полушария, например Большое и Малое Магеллановы облака, которые являются нашими ближайшими соседями и центр нашего Млечного пути.


Источник: zen.yandex.ru

Мы знаем, что в космосе есть масса похожих на Землю планет, но пока не можем их детально рассмотреть. Нам удалось подсчитать количество темной энергии во Вселенной, однако мы не понимаем, чем она является. Для того чтобы ответить на ключевые вопросы современной астрофизики, специалисты строят Гигантский Магелланов телескоп. Он появится в чилийских Андах меньше чем через 10 лет. Беспрецедентно точная система зеркал этого прибора, возможно, позволит нам открыть первые обитаемые планеты.

Гигантский Магелланов телескоп (ГМТ) — один из самых амбициозных современных проектов в области астрономии. Специалисты оснастят эту колоссальную наземную установку семью зеркалами диаметром по 8,4 метра каждое. Суммарная площадь зеркальной поверхности составит порядка 350 м². Благодаря этому телескоп будет способен улавливать вчетверо больше света, чем самые крупные современные приборы. При этом разрешающая способность у ГМТ будет в 10 раз выше, чем у легендарного телескопа Хаббл.

Такие характеристики способны сделать Гигантский Магелланов телескоп настоящей рок-звездой современной астрофизики. Ученые ожидают, что эта установка позволит нам обнаружить и изучить неизвестные до сих пор потенциально обитаемые планеты. Сегодня астрономам удалось открыть множество небесных тел, которые претендуют на звание «сестер» Земли. Больше всего напоминают нашу планету «водный мир» Кеплер 62e, окутанная красным сумраком Глизе 581g (Зармина), экзопланета в тройной системе звезд Глизе 667Сс, «страна горячих бурь» Тау Кита е и невероятно крупная Kepler 22b. Строительство Гигантского Магелланова телескопа позволит больше узнать об этих планетах и открыть новые. Кроме того, установка будет использоваться для исследования черных дыр и темной энергии — загадочного гравитационного топлива, которое со времен Большого взрыва толкает галактики прочь друг от друга и заставляет Вселенную расширяться.

Гигантский Магелланов телескоп планируется установить в обсерватории Лас-Кампанас, которая находится в Андах, близ пустыни Атакама в Чили. Достоинство такого местоположения в том, что в этой пустыне очень низкая влажность и, соответственно, мало облаков. Все работы должны завершиться к началу 2020-х годов. Новый телескоп станет «большим братом» двух Магеллановых телескопов, которые уже работают в Лас-Кампанас. Их диаметр составляет 6,5 метров, однако по сравнению с ГМТ эти устройства покажутся просто крошками.

Ключевым элементом в конструкции ГМТ станет система зеркал. По форме она будет напоминать огромный цветок. Свет из глубин Вселенной она будет направлять на семь зеркал поменьше, а затем — на передающие изображение камеры. Когда все зеркала для Гигантского Магелланова телескопа будут готовы, их установят на закрытую платформу на вершине безжизненной горы. ГМТ оснастят подъемным механизмом, кранами, системой кондиционеров, источниками питания, системой циркуляции жидкого азота и жидкого гелия: словом, механизм его строительства и работы будет весьма сложным.

Первое зеркало ГМТ было изготовлено в 2005 году. Затем последовал большой перерыв, после чего в 2012 году специалисты создали второе зеркало. 6 декабря этого года было закончено третье. Четвертое зеркало планируется отлить в 2014 году. Процесс изготовления зеркал Гигантского Магелланова телескопа поражает воображение. Чтобы создать их, специалисты по одному помещают прозрачные куски стекла в огромную круглую форму, разделенную на ячейки наподобие пчелиных сот. Затем ее нагревают до 1171°С и начинают медленно вращать, чтобы стекло растаяло и равномерно распределилось внутри. После этого зеркало остужают и полируют.

Весь процесс производства занимает несколько месяцев, ведь зеркала гигантского телескопа предназначены для того, чтобы улавливать невероятно древний свет, пришедший к Земле из самых дальних уголков Вселенной. Он же будет и светом самых ранних мгновений ее существования, — вот почему, возможно, телескоп поможет нам больше узнать об эволюции Вселенной. По сути, все колоссальные усилия по созданию установки направлены лишь для того, чтобы человечество получило возможность улавливать мельчайшие горстки фотонов, которые прежде не был способен зафиксировать ни один земной прибор. Однако именно эти горстки несут в себе информацию, которая может стать ключом к разгадке по-настоящему великих тайн.

Источник: theoryandpractice.ru

Гигантский Магелланов телескоп – один из важнейших научных проектов XXI века, по завершении которого учёные получат в своё распоряжение самый большой наземный телескоп в мире. При помощи устройства, в 10 раз более мощного, чем Хаббл, к концу 2020-х астрономы смогут гораздо более эффективно изучать космические тела, расположенные в миллионах световых лет от Земли, и исследовать свойства тёмной материи. В нашей статье мы расскажем Вам о сложном и продолжительном процессе изготовления оптической системы для Гигантского Магелланова телескопа.

Гигантский магелланов телескоп
GMTO Corporation

Строительство самого большого в мире наземного телескопа началось в 2015 году. Гигантский Магелланов телескоп было решено установить в обсерватории Лас-Кампанас в чилийской пустыне Атакаме. Его фундамент и купол уже установлены на одном из песчаных холмов на высоте 2516 метров над уровнем моря. Самый важный элемент устройства – оптическая система, которая представляет собой огромное зеркало диаметром 24,5 метра, будет состоять из 7 первичных зеркал. Их изготовление началось ещё в 2005 году, а окончание производственных и конструкционных работ запланировано на 2028 год. Площадь отражающей поверхности Гигантского Магелланова телескопа составит 368 м2.

Гигантский магелланов телескоп
Krzysztof Ulaczyk
Первый этап
Гигантский магелланов телескоп
Spencer Lowell

Каждое из 7 зеркал телескопа состоит из 10 тысяч блоков боросиликатного стекла марки E6 производства Ohara Corporation. Малый коэффициент температурного расширения делает этот материал весьма удобным как для бытовых, так и для научных нужд. Команда специалистов тщательно очищает и изучает каждый блок на предмет дефектов, прежде чем поместить их в шестиугольную форму, которая напоминает пчелиные соты. Работники вручную выкладывают каждый элемент, чтобы при плавлении блоков поверхность была максимально ровной. Только этот нехитрый процесс может занять целый день, так как общий вес одного зеркала превышает 18 тонн.

Время «приготовления»
Изготовление оптической системы для Гигантского Магелланова телескопа
Spencer Lowell

Плавление боросиликатного стекла до консистенции жидкого мёда занимает от шести до десяти часов, однако подготовка к этому процессу занимает гораздо больше времени. Для достижения необходимой температуры – около 1165 °C – специальную двухэтажную печь нужно разогревать около недели. При этом печь потребляет количество электроэнергии, достаточное для питания 1500 домов. Сама она больше напоминает громадную карусель из парка аттракционов: для придания зеркалу вогнутой форму печь должна постоянно вращаться со скоростью до 5 оборотов в минуту. Более того, она продолжает вращение на протяжении трёх месяцев, в течение которых происходит закаливание зеркала. Кроме того, постоянное движение помогает добиться более однородной структуры диска.

Обрамление зеркал Гигантского Магелланова телескопа
Изготовление оптической системы для Гигантского Магелланова телескопа
Spencer Lowell

По истечении нескольких месяцев зеркало полностью остывает. Тогда его аккуратно извлекают из формы при помощи временных креплений, которые устанавливают прямо на поверхность стекла. Толщина каждого отлитого стеклянного диска составляет почти 70 см. Техники тщательно полируют громоздкое зеркало с обеих сторон, а затем аккуратно переворачивают его. Следующим этапом является обрамление зеркал Гигантского Магелланова телескопа. На задней поверхности зеркал устанавливают 157 скоб, которые выполняют функцию распределителей нагрузки. Кроме того, именно за них отражатель будет крепиться к приводам основания телескопа.

Устойчивость к передам температур
Изготовление оптической системы для Гигантского Магелланова телескопа
Spencer Lowell

Хотя верхняя поверхностью зеркала должна быть идеально гладкой, внизу 10 тысяч блоков боросиликатного стекла сливаются в 1681 шестиугольник благодаря матрице формы, в которой плавится и закаляется диск. Такая форма позволяет сохранить плотность и твёрдость стекла, но при этом готовое «сотообразное» зеркало получается на 80% легче, чем цельное зеркало с аналогичными габаритами. Самым важным достоинством этой формы является более быстрое охлаждение поверхности зеркала. В жаркий день над разогретыми поверхностями хорошо видно горячий воздух, который преломляет световые лучи – появление такого эффекта над зеркалами телескопа может значительно ухудшить его работоспособность. Благодаря более стремительному охлаждению зеркал телескопу не грозит искажение изображений.

Источник: knowhow.pp.ua


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.