Giant magellan telescope

UPDATE: Delays means that the GMT will not be the world’s largest optical telescope when it enters operation, but only the third largest after the 30m TMT in 2027 and the 39m ELT in 2025. The headline has been changed to reflect this.

One of the world’s largest optical, land-based telescopes is now entering its design and construction phase. Slated for Las Campanas Observatory in Chile’s Atacama Desert at 8,500 ft./2,550m, the Giant Magellan Telescope (GMT) will have an 80ft./24.5m diameter mirror (actually seven giant mirrors) that will help astronomers to investigate black holes, dark matter and dark energy. The GMT will also be able to study the atmospheres of planets orbiting stars far from our solar system to search for signs of biochemistry—alien life. 

This is going to be big.

The developer, GMTO Corporation, announced today that it has signed a $135 million contract with Germany-based MT Mechatronics and Rockford, Illinois-based Ingersoll Machine Tools for a nine year project for the final design and construction of its massive telescope’s 1,800-ton precision mechanism and steel structure. 

Set to be completed in 2028 and see “first light” in 2029, the GMT will get its seven mirrors in 2025. What mirrors they will be. The largest in the world, they are currently being casted at the University of Arizona’s Richard F. Caris Mirror Lab, which has just delivered the second mirror.

Fast facts about the GMT and its massive mirrors: 

  • primary mirror combines seven 27 ft./8.5m diameter circular segments
  • together they will create a 80ft./24.5m telescope
  • the GMT’s telescope structure will weigh 2,100 tons
  • “Adaptive Optics” tech will correct for heat distortion
  • it will float friction-less on a film of oil just 50 microns thick
  • images will be 10 times sharper than Hubble Space Telescope in the infrared region of the spectrum

How far along is the GMT construction? 

“The foundations are fully excavated, we’ve finished the power and water on the mountain, and we’re building the infrastructure to support the construction crew that will peak at about 250 to 300 people,” says Pat McCarthy, Ph.D., Vice President for Operations and External Relations, GMTO. “We’re making a lot of progress.” However, it’s with this new contract that the telescope itself becomes a live project.

There are currently about 100 people on Cerro Las Campanas on a daily basis, and you can see exactly what’s going on live on a webcam.

Las Campanas Observatory is already home to a slew of telescopes.

How do you get seven mirrors up to the top of a mountain?

“Very carefully!” says McCarthy.
hat we do is we take the mirror out of the lab and put it in a special steel shipping container that has shock absorbers and thermal insulation.” Complete with monitoring equipment to measure accelerations in temperature, the containers will be loaded onto a precision truck and be driven from Arizona to a port in Houston, Texas, then shipped through the Panama Canal, around the west coast of Chile then offloaded in the port city of Coquimbo. “That’s about a three hour drive from the top of the mountain in a regular vehicle, but this vehicle will take two or three days since the truck goes at about a walking pace,” says McCarthy. “It gets interesting when you take the mirror out of the box.” 

The next stage is very delicate. “The mirrors are actually very robust and stiff—if you could stand on top of it and jump up and down it wouldn’t do any damage, but if you pick it up the wrong way, it could fracture under its own weight,” says McCarthy. Mirrors are therefore lifted by putting suction cups on the front and then lifting them with a vacuum out of the box into the telescope structure. “It’s always a tricky white-knuckle moment, but we’ve done it before multiple times,” says McCarthy. 

The return of the ground-based telescope

There’s a long history of people building ever-larger telescopes on the ground, but in recent decade it’s space-based telescopes like Hubble and the upcoming Webb that have grabbed most attention. “We always need more light to see things that are further away, or fainter, or with higher precision, or higher spectral resolution,” says McCarthy. “What’s driving it now is a new technology that’s really coming to maturity—adaptive optics.”

What is adaptive optics?

We have space telescopes for a reason, right? They observe without having to cope with the distortion of the Earth’s turbulent atmosphere that makes stars appear to twinkle and blur. “The size of an image on a typical telescope is not limited by the physics of light or the physics of the telescope, but by the turbulence in the atmosphere,” says McCarthy.
what if we could correct for that distortion? Adaptive optics uses computers to slightly deform mirrors, thereby correcting for any distortion. It works by using a bright star as a control, with the system monitoring how much it’s blurred and distorted, though when there are no bright stars lasers can be used to artificially create a point of light. “It gives us the ability to once again realize the theoretical potential of a telescope in terms of angular resolution, and that makes an enormous difference,” says McCarthy. “The GMT will be optimized for exoplanet imaging and for high-resolution spectroscopy that will take a lot of that science to the next level … we’re going to see actual photographs of exoplanets.” 

What will photos of exoplanets look like?

“We’ll certainly see images that show the central star and the planet next to it, but we won’t be able to resolve the planets themselves,” says McCarthy.
hey will always just look like an unresolved spot of light.” Sadly there’s no telescope on the ground or in space being designed as yet that would have the ability to resolve individual planets. “But to separate the light from the star is important—you can measure its position, its orbit, and you can separate the light to look at the color of a planet independent of the star,” says McCarthy. “That tells you about its temperature, its reflectivity, its composition, and its changing color and brightness, and the atmospheric chemistry of a planet—being able to separate the light allows a whole range of science.” 

Wishing you clear skies and wide eyes. 


Giant magellan telescope
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.

Giant magellan telescope

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.

Giant magellan telescope
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.


Самый большой телескоп в мире

Большой Канарский телескоп

Большой Канарский телескоп. gran telescopio canarias.
Башня Большого Канарского телескопа. Канарские о-ва (Испания).

The Gran Telescopio CANARIAS (GTC) — расположен на вершине потухшего вулкана Мучачос на острове Ла-Пальма на северо-западе Канарского архипелага, на высоте — 2396 м. Диаметр главного зеркала — 10,4 м (площадь — 74 кв.м.)  Начало работы — июль 2007 года.

Обсерватория называется Роке-де-лос-Мучачос. В создании GTC принимали участие Испания, Мексика и университет Флориды. Этот проект обошёлся в 176 млн. долл. США, из которых 51% заплатила Испания.

Зеркало Большого Канарского Телескопа диаметром 10,4 метра, составленное из 36 шестиугольных сегментов — крупнейшее из существующих на сегодняшний день в мире (2012 г). Сделано по аналогии с телескопами Кека.

The Gran Telescopio CANARIAS (GTC). Внутри башни.
The Gran Telescopio CANARIAS (GTC). Внутри башни.

..и, похоже GTC будет удерживать первенство по данному параметру пока в Чили на горе Армазонес (3 500 м) не построят телескоп с зеркалом сразу в 4 раза большего диаметра — «Экстремально Большой Телескоп» (European Extremely Large Telescope), или же на Гавайях не возведут Тридцатиметровый телескоп (Thirty Meter Telescope). Какой из этих двух конкурирующих проектов будет воплощён быстрее — неизвестно, но по плану и тот и другой должны быть закончены к 2018 году, что для первого проекта выглядит более сомнительно, чем для второго.

Конечно, есть ещё 11 метровые зеркала телескопов HET и SALT, но как уже говорилось выше, из 11 метров у них эффективно используется лишь 9,2 м.

Хотя это и крупнейший телескоп в мире по размеру зеркала, нельзя назвать его самым мощным по оптическим характеристикам, так как в мире существуют многозеркальные системы, превосходящие GTC по своей зоркости. О них и пойдёт речь далее..

Большой Бинокулярный Телескоп

Башня Большого Бинокулярного Телескопа. large binocular telescope.
Башня Большого Бинокулярного Телескопа. США. Аризона.

(Large Binocular Telescope — LBT) — расположен на горе Грэхем(высота 3,3 км.) в штате Аризона (США). Принадлежит Международной Обсерватории Маунт-Грэм. Его строительство обошлось в 120 млн. долл., деньги вложили США, Италия и Германия. LBT — это оптическая система из двух зеркал диаметром 8,4 метра, что по светочувствительности эквивалентно одному зеркалу диаметром 11,8 м. В 2004 году LBT «открыл один глаз», в 2005 было установлено второе зеркало. Но только с 2008 года он заработал в бинокулярном режиме и в режиме интерферометра.

lbt. Большой Бинокулярный Телескоп. Схема.
Большой Бинокулярный Телескоп. Схема.

Центры зеркал находятся на расстоянии 14,4 метра, что делает разрешающую способность телескопа эквивалентной 22-метровому, а это почти в 10 раз больше, чем у знаменитого космического телескопа Хаббла. Общая площадь зеркал составляет 111 кв. м., то есть на целых 37 кв. м. больше, чем у GTC.

Конечно, если сравнивать LBT с многотелескопными системами, такими как телескопы Кека или VLT, которые могут работать в режиме интерферометра с большими, чем у LBT базами (расстоянием между компонентами) и, соответственно, давать ещё большее разрешение, то Большой Бинокулярный Телескоп уступит им по этому показателю. Но сравнивать интерферометры с обычными телескопами не совсем правильно, так как они не могут в таком разрешении давать фотографии протяжённых объектов.

Так как оба зеркала LBT посылают свет в общий фокус, то есть являются частью одного оптического прибора, в отличие от телескопов, о которых пойдёт речь дальше, плюс наличие у этого гигантского бинокля новейших систем активной и адаптивной оптики, то можно утверждать, что Большой Бинокулярный Телескоп — самый совершенный оптический прибор в мире на данный момент.

Телескопы Вильяма Кека

Телескопы Вильяма Кека. keck telescopes.
Башни телескопов Вильяма Кека. Гавайи.

Keck I и Keck II — ещё одна пара телескопов-близнецов. Место расположения — Гавайи, обсерватория Мауна-Кеа, на вершине вулкана Мауна-Кеа (высота 4139 м.), то есть там же где и японский телескоп «Субару» и «Джемини Север». Инаугурация первого Кека состоялась в мае 1993 года, второго — в 1996 г.

Зеркало телескопа Keck-2. keck-ii mirror.
Зеркало телескопа Keck-2.

Диаметр главного зеркала каждого из них составляет 10 метров, то есть каждый из них в отдельности является вторым по величине в мире телескопом после Большого Канарского, совсем немного уступая последнему по размеру, но превосходя его по «зоркости», благодаря возможности работать в паре, а так же более высокому расположению над уровнем моря. Каждый из них способен дать угловое разрешение до 0,04 угловой секунды, а работая вместе, в режиме интерферометра с базой 85 метров — до 0,005″.

Параболические зеркала этих телескопов составлены из з6 шестиугольных сегментов, каждый из которых снабжён специальной опорной системой, с компьютерным управлением. Первая фотография была получена ещё в 1990 году, когда у первого Кека было установлено всего 9 сегментов, это была фотография спиральной галактики NGC1232.


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.