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.
Содержание:
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.
