Телескоп магеллан



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.
 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

Общие сведения

У телескопа GMT уникальный дизайн, который имеет следующие преимущества. Это сегментированное главное зеркало, в котором используется семь крупнейших современных монолитных зеркал.


1064;есть 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.

GMT будет иметь разрешающую способность в 10 раз большую, чем космический телескоп Хаббл.
1055;роект GMT является международным консорциумом ведущих университетов и научных институтов мира.

Как он будет работать

Принцип работы GMT состоит в том, что свет попадает на главное з.
77; в ГЗ попадает на матрицу ПЗС (прибор с зарядовой связью). Там свет будет измеряться различными приборами, установленными на телескопе.

Строение

В GMT первичные зеркал .


;ете Аризоны (Steward Observatory Mirror Lab -SOML) в Тусоне, штат Аризона, США.

Каждый сегмент зеркала это чудо современной техники и стеклоделия. Его поверхность отполирована с точностью, примерно, одну миллионную долю дюйма.
1053;есмотря 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 сосm.
1089;равнению с цельнолитым зеркалом, в 5 раз!

Главное зеркало

Будущее зеркало (состоящее из 1681 заготовок, уложенных в сотовую подложку) помещают внутри гигантской вращающейся печи, где из-за вращения, стекла принимает параболическую форму.
1069;то 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

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

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

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

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.

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?

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.

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.

Зеркала изготавливают в 3 этапа:

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

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

Преимущества

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: SpaceGid.com

Телескоп магеллан
Представитель команды разработчиков телескопа проверяет размещение фрагментов стекла, изготовленного в Японии, в специализированной плавильной печи

Несколько дней назад специалисты Аризонского университета начали процесс отливки пятого зеркала Гигантского Магелланова телескопа. Всего таких зеркал должно быть семь, каждое — лишь часть составного зеркала. Суммарная апертура телескопа будет соответствовать телескопу с зеркалом диаметром 24,5 м. Каждый из сегментов имеет диаметр в 8,4 метра, вес любого из них составляет 20 тонн. Отливка — очень длительный процесс. Охлаждение уже готового зеркала составляет около трех месяцев. После того, как телескоп будет готов, он станет самым большим в мире.

Гигантский Магелланов телескоп представляет собой рефлектор, главное зеркало которого состоит из семи зеркал. Одно из них располагается в центре, шесть — по краям. Чем-то составное зеркало напоминает цветок. Работа над телескопом началась уже давно. Его первый сегмент ученые создали в 2005 году, то есть 12 лет назад. Последнее зеркало планируется выплавить в 2020 году, тогда же ученые надеются собрать основное зеркало и еще через несколько лет — начать эксплуатацию системы.

По плану угловое разрешение Гигантского Магелланова телескопа будет в 10 раз превышать аналогичный показатель «Хаббла». Поскольку телескоп наземный, а не орбитальный, ученым пришлось подумать над корректировкой геометрии зеркал и местоположением составного зеркала. Это необходимо для нивелирования колебаний проницаемости атмосферы и некоторых других явлений. Созданный телескоп разместят на территории обсерватории Лас Кампанас в Чили, в пустыне Атакама.

Это место выбрано потому, что большую часть года здесь нет облаков. Кроме того, рядом нет ни одного крупного населенного пункта, который генерирует световые помехи. На самом деле, пустыня Атакама — одно из лучших мест на Земле для проведения астрономических наблюдений.

У стекла, которое используется для создания зеркала низкий коэффициент температурного расширения — Е6. Понятно, что изготовление зеркал для телескопа диаметром в 8,4 метра — очень непростая задача. Изначально стекло готовят в Японии, в виде своеобразных «гранул» или блоков. После этого все гранулы собирают вместе во вращающейся плавильной печи и начинают нагревать. После достижения 1165 градусов Цельсия образуется гомогенный расплав, который требуется охлаждать. Именно охлаждение является наиболее долгим процессом. Длительность его — три месяца.

После того, как зеркало остывает, его необходимо тщательно отшлифовать и отполировать. Дело в том, что строение зеркала должно отвечать определенным условиям: его геометрия должна быть очень точной и не отличаться от расчетного параметра более чем на двадцатую часть длины волны видимого света. То есть речь идет о нанометрах.

Телескоп магеллан

Несмотря на то, что выплавлять зеркала начали уже давно, сейчас лишь одно из них полностью готово к работе, отшлифовано и отполировано. Второе зеркало сейчас полируется. Третье — шлифуется, четвертое — готовится к процессу шлифовки (сначала грубой). Стекло для шестого зеркала доставлено в Аризону, а стекло для седьмого изготавливают.

Когда телескоп вступит в работу, его эффективная апертура будет в два раза превышать аналогичный показатель любого другого телескопа, работающего сейчас. Сам он представляет собой сложнейший проект, который требует очень четкой и слаженной работы всей команды. Одна небольшая ошибка может похоронить весь проект. После полировки характеристики созданного зеркала проверяет специальное устройство. Затем зеркало подвергают разнообразным тестам, с тем, чтобы проверить его работоспособность и соответствие заявленным характеристикам.

Телескоп магеллан
Технические специалисты распределяют изготовленное стекло в плавильной печи

«Мы практически достигли лимита возможности зеркал, которые человек может создать и использует»- говорит Роберт Шелтон, президент Giant Magellan Telescope Organization.

К сожалению, до запуска телескопа еще далеко: в эксплуатацию его планируется запустить лишь в 2026 году. И это только в том случае, если в ходе реализации общего проекта не возникнет каких-либо сложностей.

Источник: habr.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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