Na wysokości 3046 m n.p.m., na szczycie Cerro Armazones na pustyni Atakama w Chile, powstaje największy teleskop optyczny na świecie. Pod koniec tej dekady teleskop ELT (Extremely Large Telescope) ma doprowadzić do prawdziwej rewolucji w astronomii. Obserwacje z pomocą rekordowych rozmiarów zwierciadła, pod ciemnym i bezchmurnym przez 320 nocy w roku niebem, mają pomóc między innymi w zrozumieniu mechanizmów ewolucji Wszechświata i opisie planet pozasłonecznych zdolnych do podtrzymania życia. Reporter RMF FM Grzegorz Jasiński, na zaproszenie Europejskiego Obserwatorium Południowego, miał okazję zajrzeć za kulisy tej niezwykłej inwestycji, która skalą przypomina zadaszony stadion piłkarski.
- Po więcej aktualnych informacji zapraszamy do RMF24.pl.
Mimo wielkich sukcesów badań wykonywanych z pomocą teleskopów kosmicznych Hubble'a i Jamesa Webba wielkie obserwatoria naziemne wciąż są postrzegane jako kluczowe instrumenty do obserwacji nieba, istotne dla poszerzania wiedzy astrofizycznej, umożliwiające głębsze badanie naszego Wszechświata, zapewniające ostrzejsze obrazy obiektów kosmicznych niż kiedykolwiek wcześniej.
Od 2005 roku Europejskie Obserwatorium Południowe opracowuje projekt teleskopu ELT (Extremely Large Telescope), który dzięki głównemu zwierciadłu o średnicy 39 metrów stanie się największym teleskopem do obserwacji światła widzialnego i podczerwieni na świecie. ELT zostanie wyposażony w zestaw najnowocześniejszych instrumentów, zaprojektowanych tak, aby objąć szeroki zakres możliwości naukowych. Zdaniem astronomów, ELT może zrewolucjonizować nasze postrzeganie Wszechświata w stopniu porównywalnym do tego, co nastąpiło po wynalezieniu teleskopu przez Galileusza 400 lat temu.
W Ekstremalnie Dużym Teleskopie astronomowie oczekują obrazów od 5 do 6 razy ostrzejszych niż w Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba. Tamten działa w przestrzeni kosmicznej, więc nie ma zniekształceń atmosferycznych. Dzięki jednak systemom optyki adaptacyjnej obrazy ELT mają być też 50 razy ostrzejsze niż te z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.
Jak podkreśla Europejskie Obserwatorium Południowe, ostatnia dekada przyniosła astronomiczne odkrycia, które zafascynowały nie tylko naukowców, ale i opinię publiczną, od znalezienia planet wokół Proximy Centauri, najbliższej Słońcu gwiazdy, po pierwsze zdjęcie czarnej dziury. Po uruchomieniu ELT można liczyć na rozwiązanie niektórych z największych wyzwań naukowych naszych czasów.
ELT będzie między innymi poszukiwał planet podobnych do Ziemi wokół innych gwiazd i może pomóc w znalezieniu ewentualnych dowodów na istnienie życia poza naszym Układem Słonecznym. Będzie także badał najdalsze zakątki kosmosu, ujawniając właściwości najwcześniejszych galaktyk oraz naturę tak zwanego ciemnego Wszechświata. Astronomowie liczą też na niespodziewane, nieprzewidywalne odkrycia i kolejne pytania, które w związku z możliwościami ELT się pojawią.
Program ELT został zatwierdzony w 2012 roku, a decyzja o budowie teleskopu na Cerro Armazones na pustyni Atakama w Chile zapadła pod koniec 2014 roku. Od 2015 roku trwają prace nad konstrukcją ogromnej kopuły teleskopu i przygotowaniem elementów potężnego zwierciadła, które w większości są już w hali w pobliskim Obserwatorium Paranal. Obecnie zakłada się, że "techniczne pierwsze światło" w ELT uda się uzyskać jeszcze pod koniec tej dekady.
Jak podkreśla wiceszef budowy kopuły teleskopu ELT, Davide Deiana, to najpotężniejszy teleskop optyczny, jaki kiedykolwiek zbudowano. Będzie pracował w tym samym zakresie częstotliwości co inne teleskopy optyczne, ale jego główne zwierciadło będzie największe, o średnicy 39,2 metra. Zwierciadło głowne M1 będzie składać się z 798 segmentów, z których każdy wyposażony jest w trzy siłowniki do indywidualnej regulacji ustawienia, a także czujniki, które zapobiegają kolizjom podczas regulacji geometrii. To tak zwana aktywna powierzchnia do regulacji geometrii zwierciadła głównego, ma kluczowe znaczenie dla korekty deformacji układu wywołanych przez grawitację podczas zmian ustawienia zwierciadła.
M1 to największe z pięciu zwierciadeł teleskopu. Każde z nich ma swoją specyfikę, która jest bardzo ważna dla misji ELT i przyszłych obserwacji. Szczególnie ciekawym zwierciadłem jest M4 z optyką adaptacyjną, które również koryguje geometrię, ale ze znacznie wyższą częstotliwością, by kompensować zaburzenia obrazu wprowadzone przez atmosferę. M4 ma średnicę 2,4 metra, składa się z sześciu segmentów i będzie wyposażone w aż 5352 siłowniki do optyki adaptacyjnej, w porównaniu do M1, które ma 2 394 siłowniki do optyki aktywnej.
Pięć zwierciadeł po zamontowaniu będzie służyło precyzyjnemu kierowaniu światła. Aby osiągnąć wymagania dotyczące ogniskowej i specyfikacji obserwacji, każdemu zwierciadłu nadaje się specjalną geometrię oraz projektuje się odpowiednie odległości między zwierciadłami a punktami ogniskowymi.
W tej chwili na wierzchołku Cerro Armazones kończy się budowa samej kopuły teleskopu (Dome Main Structure) i całej struktury elektromechanicznej ELT, która zapewni osłonę i ustawienie zwierciadeł oraz urządzeń pomocniczych i aparatury badawczej. W innych miejscach trwa realizacja projektów związanych z konstrukcją i produkcją zwierciadeł. W Obserwatorium Paranal jest obiekt ATF, gdzie odbywa się montaż, powlekanie i konserwacja elementów głównych zwierciadeł ELT.
Kopuła ma chronić główną strukturę teleskopu w ciągu dnia i nocy, zwłaszcza w niekorzystnych warunkach środowiskowych. Osłona obraca się razem z teleskopem, aby umożliwić obserwacje całego dostępnego nieba. Kopuła ma osobne fundamenty, oddzielone od fundamentów teleskopu, aby zminimalizować wszelkie zakłócenia z zewnątrz. Celem są obserwacje z dokładnością śledzenia na poziomie ułamków sekundy łuku, co oznacza, że system musi być bardzo stabilny.
Budowa stanowi poważne wyzwanie. Ponieważ Chile to region sejsmiczny, więc struktura nie może mieć bardzo sztywnej konstrukcji, by podczas trzęsienia ziemi nie uległa zniszczeniu. Potrzebny jest system, który tłumi wstrząsy. W tym celu na fundamentach teleskopu zainstalowano specjalne urządzenia, które tłumią przyspieszenia w płaszczyźnie poziomej i wzdłuż osi pionowej.
Jednocześnie, w trakcie obserwacji podstawa zwierciadła nie może "pływać". Specjalny system blokujący połączy górną płytę z dolną płytą fundamentu, zwiększając sztywność teleskopu i zapewniając stabilne warunki do obserwacji. W wypadku trzęsienia ziemi system ten może zostać wyłączony hydraulicznie w ciągu 0,5 sekundy.
Główna konstrukcja opiera się na fundamentach o średnicy 60 metrów, grubości 3 metrów. To prawie 9 000 metrów sześciennych betonu. Na tych fundamentach zainstalowano elementy izolacji sejsmicznej oraz urządzenia blokujące, które pomogą zwiększyć sztywność podczas obserwacji. Całkowita masa po ukończeniu wyniesie 4 600 ton, wliczając wszystkie instrumenty, lustra, które zostaną dodane później. To wszystko będzie się umieszczone na systemie łożysk hydrostatycznych poruszających się z dokładnością ułamków sekund łuku na warstwie oleju o grubości 70-80 mikronów.
Kopuła, czyli konstrukcja zewnętrzna, ma 87 metrów średnicy. Na wysokości 12 metrów znajduje się system napędowy dla obracającej się konstrukcji kopuły. Ta struktura obrotowa o wysokości 80 metrów i masie 6100 ton ma się obracać z maksymalną prędkością kątową dwóch stopni na sekundę. To oznacza prędkość liniową na poziomie szybkiego marszu, około 5,4 km/h. Konstrukcja kopuły jest już prawie skończona, prowadzone są jeszcze prace przy elementach izolacji termicznej, osłony zewnętrznej i instalacji elektrycznej. Wnętrze kopuły będzie klimatyzowane, by zapewnić możliwie wyrównaną temperaturę w dzień i podczas nocnych obserwacji. Zwierciadła i aparatura pomiarowa będą instalowane dopiero po pełnym zakończeniu prac budowlanych.
Jak mówi Davide Deiana, po zakończeniu tych prac, druga grupa, zwana zespołem montażu, integracji i weryfikacji, zajmie się integracją wszystkich pozostałych urządzeń i podsystemów ELT, aby uczynić go w pełni funkcjonalnym. "Porównując to do samochodu Formuły 1, można powiedzieć, że budujemy samochód z głównymi wymaganiami, a potem zespół montażu, integracji i weryfikacji dodaje urządzenia monitorujące i inne wyposażenie, aby uczynić go gotowym do wyścigu, w naszym przypadku gotowym do obserwacji teleskopem optycznym" - mówi Deiana.
Elementy zwierciadła głównego są w tej chwili transportowane z miejsc produkcji w Europie, gromadzone i składowane w ELT Technical Facility, znajdującym się na terenie Obswerwatorium Paranal. To tam sprawdzana jest ich jakość, podłączana aparatura elektroniczna, wreszcie nakładana srebrna warstwa odblaskowa. To laboratorium bedzie "zapracowane" przez cay czas działalności ELT, codziennie bowiem wymieniane bedą i poddawane ponownemu nałożeniu powłoki dwa szesciokatne elementy. W ten sposób w ciągu dwóch lat bedzie można odnowić wszystkie elementy. W tej chwili całe zwierciadło wygląda jak... magazyn margetu budowlanego, ale po zamontowaniu zwierciadła liczba skrzyń znacznie się zmniejszy, pozostanie tylko po jednej zapasowej sztuce każdego z ponad stu rodzajów elementów.
Każda skrzynia zawiera nie tylko sam element zwierciadłą w odpowiedniej osłonie, ale także aparaturę pomiarową, która monitoruje miedzy innymi temperaturę i wstrząsy podczas całej morskiej i kołowej podróży z Europy do Chile. Dzięki niej inżynierowie Europejskiego Obserwatorium Południowego mogą się upewnić, że warunki przechowywania i transportu cennych elementów przez cały czas były odpowiednie.