Épül a világ legnagyobb és legélesebb képet adó optikai távcsöve

6316

A sajnálatos gyártási hibával világűrbe juttatott Hubble-űrtávcső 1993-as optikai nagyjavítása óta eltelt közel harminc év alatt a téma iránt érdeklődőkbe erősen berögzülhetett az a kép, hogy igazán éles, nagy felbontású csillagászati fényképeket csak a világűrbe telepített távcsövektől várhatunk. Ennek az a nagyon egyszerű magyarázata, hogy a földfelszíni távcsöveknek, legyenek azok bár a legjobb megfigyelőhelyeken, keresztül kell nézniük a sosem teljesen nyugodt, állandó turbulens kavargásban, kiszámíthatatlan örvénylésben lévő légkörön. Noha egy távcső elvi optikai felbontását a lencse-, illetve főtükörátmérő határozza meg, ezt a gyakorlatban mindig korlátozza a légkör. Ugyanakkor, mivel az átmérő a teleszkóp fénygyűjtő képességét is meghatározza, a világűrbe pedig nem tudunk akármekkora távcsövet feljuttatni, így kialakult egyfajta munkamegosztás az élvonalbeli csillagászati távcsövek között: a leghalványabb égitestek megfigyeléséhez földi, a legélesebb optikai felvételekhez pedig űrtávcsöveket használtunk.

Ám a csillagászok és mérnökök nem arról ismertek, hogy eltántorítanák őket holmi fizikai korlátok. Ügyes és igen bonyolult adaptív optikai rendszereket fejlesztettek ki, amelyekkel többé-kevésbé korrigálhatóak bolygónk légkörének képtorzító hatásai. Ezek a rendszerek azonban nagyon bonyolultak, nagyon drágák, és az időben folyamatosan változó geometriai torzítások valós idejű korrekciója rendkívüli számítási teljesítményt igényel tőlük. Így csak a közelmúltban jutottunk el odáig, hogy például az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory – ESO) Nagyon Nagy Távcsövének (Very Large Telescope – VLT) 8,2 m-es tükörrel szerelt távcsőegységei beérték felbontásban a 2,4 m-es főtükörátmérőjű Hubble-űrtávcsövet. Most pedig talán tényleg már csak néhány hónap választ el bennünket az elődjénél sokkal nagyobb teljesítményű, 6,5 m-es főtükörrel szerelt James Webb űrtávcső felbocsátásától és üzembe helyezésétől. De a fejlődés a földfelszínen is folyamatos.

Számítógépes grafika a 3046 m magas Cerro Armazones tetején a tervek szerint az évtized végén működésbe álló Rendkívül Nagy Távcsőről (Extremely Large Telescope – ELT). Forrás: ESO.

A chilei Atacama-sivatag egy hegycsúcsán az ESO már építi a következő generációs Rendkívül Nagy Távcsövet (Extremely Large Telescope – ELT), ami 39 m átmérőjű főtükrével nagyságrendi előrelépést fog jelenteni fénygyűjtő képességben a jelenlegi legnagyobb távcsövekhez képest. A mostani csúcsteleszkópok nagyjából 80 m2 körüli tükörfelületeihez képest ugyanis az ELT főtükrének hasznos felülete kevés híján 1000 m2-t fog kitenni. A működését a tervek szerint 2027-ben megkezdő ELT azonban nem csak a legnagyobb fénygyűjtőképességű, de a legnagyobb felbontású távcső is lesz, lepipálva még a James Webbet is. Egy ilyen műszer megépítése nagyon hosszú folyamat, már jó ideje tart, ám most fontos mérföldkőhöz érkezett a távcső adaptív optikai rendszerének az építése.

Elkészült a bonyolult optikai rendszer M4 jelű segédtükre, egy 2,4 m átmérőjű, deformálható, adaptív tükör. A hat körcikkből összeálló optikai elem 2 mm vékonyságúra csiszolt tükreit még össze kell szerelni a tartószerkezettel, amihez több mint 5000 mozgatható aktuátor fogja őket rögzíteni. Ezek segítségével másodpercenként ezerszer tudja majd a vezérlőrendszer 50 nanométeres pontossággal hozzáidomítani a tükröt a légkör pillanatnyi állapotához. Így tudják valós időben, folyamatosan korrigálni a légkör torzító hatásait. Egy ilyen nagy és ennyire pontosan szabályozni kívánt optikai elem a hozzá csatlakozó tartószerkezettel szemben is rendkívül komoly mechanikai követelményeket támaszt. Az úgynevezett referenciatest csatlakozó oldalát 5 mikronos pontossággal kell síkra polírozni, miközben azt több ezernyi furat járja át.

Az ELT 2,4 m átmérőjű leendő M4 jelű deformálható, adaptív optikai segédtükrének számítógéppel generált modellje. Forrás: ESO.

Az adaptív optikai rendszer precíz működéséhez referenciacsillagok is szükségesek a távcső látómezejében. Ha ilyenek nincsenek a beállított égterületen, akkor a távcsőre szerelt lézerek fognak a felsőlégkörben kalibrációs céllal fénylő pontokat, „műcsillagokat” gerjeszteni. Ezek működés közben látványos lézernyalábokat lövellnek majd az égre. Ezeket a lézereket a gyártó partnercég ez év tavaszán leszállította, az ESO pedig alapos tesztelést követően a közelmúltban elfogadta őket.

Noha még több évre vagyunk az ELT bonyolult adaptív optikai rendszerének teljes megépülésétől, az utóbbi időszakban elért fejlemények jelzik, hogy határozott lépésekkel halad a munka a távcső 2027-re tervezett tudományos működésének megkezdése felé. Működésbe állását követően az ESO ELT látványosan fogja megváltoztatni az egész világegyetemről alkotott képünket, ennek nyomán pedig talán a kozmoszban elfoglalt helyünket is újra kell majd gondolnunk.

Forrás: ESO

Hozzászólás

hozzászólás