Extremely Large Telescope (ELT) to jedno z najbardziej ambitnych przedsięwzięć w dziedzinie astronomii. Jest to konstrukcja, co do której przez lata niektórzy próbowali przekonywać, że nie ma większego sensu. Jednak w przeciwieństwie do radioteleskopów pozwoli ona zobaczyć nam Kosmos takim, jakim widzielibyśmy go, gdybyśmy mieli równie gigantyczne oczy, jak on sam.
Spis treści
ELT to największy teleskop optyczny
ELT będzie największym teleskopem optycznym, czyli takim, który będzie odbierał promieniowanie z zakresu światła widzialnego. Jego zasada działania będzie więc z grubsza taka sama, jak w przypadku teleskopów amatorskich, które wielu fanów astronomii ma na swoich balkonach, lub w swoich ogródkach. Oczywiście mało kto ma tak duży ogródek, a jeszcze mniej osób ma tak duży balkon, żeby pomieścić ELT: mowa tu o teleskopie, którego główne zwierciadło ma średnicę aż 39,3 metra. Mowa tu więc o zwierciadle, którego powierzchnia ma mieć aż 1213 metrów kwadratowych.
Oczywiście tak wielkie szklane zwierciadło byłoby praktycznie niemożliwe do wykonania. Dlatego też jest ono wykonane z segmentów ceramicznych pokrytych specjalną powłoką odbijającą. Warto także pamiętać, że to tylko jedno z 5 zwierciadeł zamontowanych w tym teleskopie. Pozostałe są już zauważalnie mniejsze, jednak wciąż nie jest to coś, co można by powiesić nad umywalką w łazience, a raczej coś, co zajęłoby nie tylko całą łazienkę, ale i większość sporego mieszkania.
ELT będzie korzystać z kilku różnych typów zwierciadeł, w tym zwierciadeł deformowalnych, aby umożliwić optykę adaptacyjną. Powłoki na tych zwierciadłach będą musiały być niezwykle trwałe i efektywne w odbijaniu światła. Oprócz głównego zwierciadła, ELT będzie miał również serię wyżej wspomnianych mniejszych zwierciadeł i soczewek, które będą odpowiedzialne za ogniskowanie i korekcję obrazu. Te elementy będą musiały być niezwykle precyzyjne, aby zapewnić najwyższą jakość obrazu.
Oczywiście zwierciadła to nie wszystko. Liczy się także jego struktura. Teleskop będzie miał azymutalny montaż, co oznacza, że będzie mógł obracać się wokół pionowej osi. Będzie mógł więc przeczesywać całe niebo. Systemy napędowe będą musiały być niezwykle precyzyjne, aby umożliwić dokładne pozycjonowanie teleskopu.
To jednak przekłada się na konieczność niesamowitej wręcz precyzji. Tym samym, mimo że mówimy tutaj o konstrukcji, którą można mierzyć w tysiącach metrów kwadratowych, to przy jego budowie tolerancje poszczególnych metrów sięgają mikrometrów. Tym samym bliżej jest mu do zegarka mechanicznego z masą funkcji, jak datownik i fazy Księżyca, niż do budynku.
ELT i bogaty zestaw instrumentów
Oczywiście nie po to buduje się tak duży teleskop optyczny, żeby jakiś astronom mógł sobie popatrzeć przez niego w gwiazdy, spoglądając przez jego okular. To potężne i bardzo drogie narzędzie badawcze, więc i zostało ono wyposażone w szereg instrumentów naukowych. Najważniejsze z nich właśnie sobie omówimy.
ELT HARMONI
HARMONI to spektrograf wysokiej rozdzielczości, który będzie działał w zakresie od światła widzialnego do bliskiej podczerwieni. Spektrografy są instrumentami, które rozkładają światło na jego składowe kolory (lub długości fali), co pozwala na analizę chemiczną obiektów astronomicznych, wykorzystując fakt, że każdy pierwiastek emituje nieco inne długości fali. HARMONI będzie miał możliwość pracy w różnych trybach, oferując różne rozdzielczości spektralne, co pozwoli na badania zarówno dużych struktur, jak i detali na powierzchni obiektów.
ELT MICADO
MICADO to kamera działająca w zakresie bliskiej podczerwieni. Jest zaprojektowana do współpracy z systemem optyki adaptacyjnej MAORY, co pozwoli na uzyskanie bardzo ostrego obrazu. Optyka adaptacyjna to technologia, która koryguje zniekształcenia obrazu spowodowane przez atmosferę Ziemi. Ta wynika ze zmiennej gęstości atmosfery, co mocno zaburza obraz z teleskopu. Oczywiście technologia MAORY nie sprawia, że teleskop można umieścić w dowolnym miejscu na naszej planecie i uzyskać w każdym z nich równie ostry obraz. Rozwiązanie znacznie zmniejsza zakłócenia, ale nie niweluje ich całkowicie, a jego efektywność jest tym większa, im są one mniejsze.
Optyka adaptacyjna w MAORY będzie korzystać z serii deformowalnych zwierciadeł i czujników fali, aby w czasie rzeczywistym korygować zniekształcenia obrazu spowodowane przez atmosferę. To pozwoli na uzyskanie obrazów o jakości porównywalnej z teleskopami kosmicznymi, czyli tymi, które są na orbicie około ziemskiej, jak np. Teleskop Hubble`a.
MAORY będzie używał zaawansowanych algorytmów do analizy danych z czujników i odpowiedniego modelowania i korekty zniekształceń atmosferycznych. To jest kluczowe dla maksymalizacji wydajności teleskopu.
ELT METIS
METIS będzie działał w zakresie średniej podczerwieni. Jest to kluczowe dla badania atmosfer egzoplanet oraz dla obserwacji obiektów o niskich temperaturach, takich jak mgławice planetarne. Oczywiście wykraczamy tutaj już znacznie poza obszar światła widzialnego, jednak ELT nie jest instalacją artystyczną pod tytułem: co by było, gdybym miał jedno oko, za to o średnicy niemal 40 metrów? tylko zaawansowanym narzędziem naukowym. METIS będzie mógł prowadzić różnorodne badania, od analizy składu chemicznego atmosfer egzoplanet po badanie struktury mgławic.
Kto stoi za ELT i ile kosztuje?
ELT to projekt europejski, za którym stoi ESO, a jego budżet wynosi około miliarda euro. Warto jednak pamiętać, że to nie są pieniądze, które zostaną przeznaczone tylko na postawienie teleskopu. Tak naprawdę środki te są alokowane na różne aspekty projektu, od badań i rozwoju po konstrukcję i testy. Gdzie zatem powstanie ten największy, europejski teleskop optyczny? Otóż na szczycie góry Cerro Armazones w północnym Chile.
ELT i wybór lokalizacji
Tutaj warto rozwinąć skrót ESO: jest to European Southern Observatory, co można przetłumaczyć na Europejską Organizację Badań Astronomicznych na Półkuli Południowej. Lokalizacja ta została wybrana ze względu na kilka kluczowych czynników. Zacznijmy od wyboru góry. Wbrew pozorom nie chodzi o to, że im wyższa góra, tym bliżej gwiazd. W perspektywie kosmicznej wysokość Cerro Armazones, która wynosi 3046 metrów nad poziomem morza, jest wręcz pomijalna. Kluczowe jest jednak to, że wpływ atmosfery na obserwacje jest znacznie mniejszy, niż w innych lokacjach.
Czemu jednak nie wybrano jakiejś góry w Europie? Otóż dochodzi tu kolejna kwestia: stabilne warunki atmosferyczne. Góra ta znajduje się na bardzo suchej pustyni. Nie ma więc mowy ani o chmurach przykrywających niebo, ani o deszczu padającym na teleskop.
Oczywiście lokalizacja ta ma także pewne wady. Ze względu na ogromne rozmiary i skomplikowaną konstrukcję, logistyka dostarczania i montażu komponentów jest bardzo uciążliwe. Zwłaszcza że jak wspomniałem wyżej, wszystko musi być wykonane z najwyższą precyzją. Harmonogram budowy teleskopu też jest istotny: konstrukcja ma być gotowa do obserwowania nieba już w 2028 roku.
Źródło: ESO, YouTube(1), YouTube(2), YouTube(3) fot: ESO