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.
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.
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.
Комментарии (49)
Arxitektor
06.11.2017 16:34+2А почему выбрана схема с круглыми зеркалами?
А не как у джеймс уэбб телескоп с 6-угольниками?
В фразеМы практически достигли лимита возможности зеркал
Имеется размер 1 зеркала? Если использовать не большие зеркала как у european extremely large telescope можно раздуть телескоп сильно больше?
FiLunder7
07.11.2017 17:31Я не сварщик, но мне кажется 6-ти угольники у Уэбба, это для снижения веса и повышения компактности.
binarydao
06.11.2017 18:29-1Мы практически достигли лимита возможности зеркал, которые человек может создать и использует
Ну это просто потому что не используются орбитальные заводы. Что-то мне подсказывает, что гравитация и точность друг с другом плохо уживаются.
Zmiy666
06.11.2017 18:58+2Ну… теперь ждем орбитальной печи, где зеркало будет создаваться в невесомости и использоваться в космосе. Там лимит размера зеркала не ограничен его весом, под влияние которого оно может деформироваться.
DrPass
07.11.2017 02:01Проблема в том, что расплав стекла без веса имеет неудобное свойство принимать форму шара, а не блина. Так что в орбитальных печах будут свои инженерные сложности.
arheops
07.11.2017 02:50Так и в земных его вращением получают. В невесомости его можно разогнать вокруг точной стекляной сферы(скажем сфера в 100 тонн и расстояние в 100м), нагреть лазером, остудить, порезать. Толщина может быть 0.1мм, а не десятки сантиметров как тут.
Garbus
07.11.2017 06:24А зачем в космосе именно стекло? Там ведь в нем не будет напряжений от гравитации, да и тепловой балланс довольно просто организовать, отгородив его от солнца экраном.
P.S. Как вариант смочить что-то расплавленным стеклом и потом остудить?
Llevellyn
07.11.2017 10:38а что будет поддерживать экран в нужном положении? К тому же не забывайте, что кроме Солнца, в солнечной системе есть и другие источники света — например, Луна или Земля
Garbus
07.11.2017 11:21Не считая банального варианта с гироскопами, почему не использовать солнечный ветер? А если правильно играть парусами, так можно еще и избежать расхода топлива на мелких коррекциях орбиты, что значительно увеличит его срок жизни.
P.S. Думаю излучение от земли намного более скромное чем от солнца, чтоб вызывать сравнимые по порядку проблемы.
uas9
06.11.2017 21:30-1Что-то сильно отдалённые сроки завершения. Интересно, каким будет мир в 2026 году? Будет ли создана колония Маска на Марсе? Уйдут ли в прошлое автомобили на бензине и дизеле? Станут ли все самолёты электрическими? Встанет ли с колен Россия на пятом сроке путина?
VT100
07.11.2017 11:27Политота и зеленуха детектед.
Нет.
Нет.
Нет.
UPD: 50/50 на первую часть вопроса. На вторую — скорее нет (если не переписывать конституцию).
max1muz
06.11.2017 21:41Интересно бы почитать про транспортировку таких зеркал) Наверняка там куча сложностей, тонкостей и неординарной инженерии.
Viacheslav01
07.11.2017 03:01По БТА много таких материалов, мне вот интересно, т.к. зеркало с БТА увезли, поменялась ли технология за последние 40 лет?
REPISOT
07.11.2017 10:48Астрономы начали работу над пятым зеркалом
Может, все же стекольщики-стеклодувы?
stalinets
07.11.2017 14:42Интересно, а нельзя ли сделать проще?
Например, сделать зеркало по тому же принципу (вращающаяся форма, куда заливается постепенно твердеющая жидкость) в десяток раз большего размера, но худшего качества. Например, не из стекла, а из бетона или пластмассы, потом отполировать и сверху сделать отражающее напыление из металла.
Да, оно будет не такое идеально качественное, но за счёт гораздо бОльшего размера всё равно картинка будет в выигрыше. Нет проблем с охлаждением стекла. Разве нет?trir
07.11.2017 15:01отслоится
Как и для других больших телескопов, большой проблемой являются температурные деформации главного зеркала. У БТА эта проблема особенно остро выражена из-за большой массы и термической инерции зеркала и купола. Если температура зеркала изменяется быстрее, чем на 2° в сутки, разрешение телескопа падает в полтора раза. Для увеличения продолжительности наблюдательного времени температура помещения телескопа регулируется с помощью системы кондиционирования, и приводится к ожидаемой температуре ночного воздуха ещё до открытия забрала. Запрещено открывать купол телескопа при разности температур снаружи и внутри башни больше чем 10°, так как такие перепады температуры могут привести к разрушению зеркала.
O1eja
07.11.2017 15:45Думается это не совсем верный вопрос.
Правильнее было бы спросить почему они делают именно так.
И, если очень интересно, то скорее всего можно списаться с заказчиком и попросить рассказать для тематического ресурса детали. Хлопотно кончено, но зато будет не «гадание на кофейной гуще», а понимание почему же именно так :)
devlind
Меня смущает что эти "специалисты" на фото усеяли своими волосами с бороды и рук всё вокруг пока ложили стекло в печь. Я не эксперт в создании телескопов, но мне кажется что подобное загрязнение лучше стараться пресечь, даже если волоски будут сожжены высокой температурой. Или это не критично?
trir
думаю всё испарится задолго до плавления стекла
mimoprobegal
Но разве сгоревший волосок локально не поменяет химический состав выплавленного стекла?
trir
так стекло даже плавится не начнёт, в это время
romxx
«Чеееерт! Мы же все испортили! Какой-то русский в комментариях на Гиктаймсе, это такой вебсайт в России, сказал, что там волосы в стекле! Все надо выкинуть и переделать заново!»
solariserj
Ну они же не сидят на GT.
Интересно как это решалось и возникает ли проблема вообще…
Помню профессор по технологии изготовления интегральных схем рассказывал что людей которые имели доступ в чистые комнаты проверяли и отбирали на основе шелушения кожи.
anticyclope
В детстве читал про БТА, уж не помню, где; все эти потрясающие истории про выплавку, доставку, монтаж и все прочее. Чтение рекомендовал отец, дескать, смотри, какие сложности преодолевались. Через 25 лет побывал в обсерватории, где телескоп установлен. Ехал той самой дорогой, которой зеркало поднималось. Стоял практически рядом с телескопом (да, за стеклом, но рукой подать). И все мое впечатление было на 15% от прочитанного. Магии не было. 6 метров — не так много. Дорога была обычной. Возле БТА не крутились толпы людей в белых халатах.
Моя мысль в том, что нет чудес, что есть бородатые мужики, укладывающие гранулы стекла, что в Лыткарино такие же мужики, которые трясут бородой и делают большое зеркало для большого телескопа, что везут его на обычных тягачах по обычной земле, и все это обычная работа, которую потом подадут в виде волшебства, а мы и рады обманываться.
mistergrim
В виде волшебства её воспринимает тот, кто желает этого. А подаётся это просто как сложная работа, а львиная доля её сложности проистекает из того, что она штучная.
VT100
Не уверен, хрупкое-ж… Какие-то нетривиальные меры принять надо.
Как-то мне рассказывали, что дорога для карьерного БелАЗа выглаживается ненамного хуже, чем магистраль. В смысле отсутствия щебня, который с лёгкостью изрезает шины таких тяжёлых машин.
anticyclope
Тем не менее, у БелАЗов между задними парами колёс болтается такой металлический дрын (другого слова не подберу), весом с малолитражку, который призван предотвращать забивание щебня между колёсами. Опять же, никакой магии ))
Тянули зеркало, если не ошибаюсь, КрАЗами.
VT100
Не то. Не между колёсами, а именно в «пятне контакта».
anticyclope
Я про вот что говорил:
voyager-1
Так скажем везли 2,5-метровое зеркало для обсерватории Маунт-Вилсон (1742 м) в 1917 году:
Тут зеркало примерно в 3 раза больше, но с тех пор и множество новых технологий/сортов стекла появилось. Тут скорее предосторожность от возможного повреждения при остывании/перевозке (чтобы как с Хабблом не получилось). Ведь бракованное стекло это испорченный имидж и срыв сроков строительства — от такого и дальнейшее финансирование могут урезать (а для такого телескопа как БТА с одним огромным зеркалом — это наверное вообще была бы катастрофа угрожающая всему проекту).
trir
здесь:
Wizard_of_light
Для БТА, кстати, совсем недавно зеркало закончили перешлифовывать в Лыткарино, летом следующего года планируют установить.
VT100
Скорее всего — да, выгорят. Да и главное — не «тело» зеркала, а поверхность. Которую ещё хорошенько прошлифуют.
А конспирологию о попиле, наверное, можно убрать Оккамом?
devlind
Какую конспирологию о попиле вы увидели в моём комментарии?
VT100
Конечно — воображаемую. Мне даже кажется, что ставил смайлик.
lingvo
А зачем тогда там столько стекла, если можно было бы взять что-то другое за основу?
VT100
Не знаю.
Прочность (в смысле модулей деформации), хорошо изученный коэффициент линейного расширения. Может — именно его и можно отполировать до нужной чистоты поверхности. Мало-ли чего…
mistergrim
У меня это тоже первой мыслью было (ну там, раз зеркала — значит, стекло, косность мышления, всё такое)… а потом, подумав — а какие есть варианты? Не так уж много у нас есть материалов с подходящими свойствами.
SvSh123
Вообще-то, довольно долго у телескопов-рефлекторов зеркала были из бронзы. У «Хаббла» оно, вроде бы, алюминиевое.
Алюминиевые сплавы как раз из-за этого и не используются в земных условиях, НЯЗ.Про стекло в данном случае открытым текстом сказано:
lingvo
Видно, что не меня одного все это покоробило. Ну ладно, волосы выгорят, а если у этих мужчин какой-нибудь крестик или случайно монетка случайно из кармана выпадет? Они же там расплавятся и останутся?
trir
на дно стечёт