ELT to największy optyczny teleskop na świecie. Tak dziś wygląda

Obecnie na świecie istnieją trzy projekty ogromnych teleskopów optycznych, które wielokrotnie zwiększą możliwości obserwacyjne astronomów w porównaniu do największych istniejących dziś urządzeń. To TMT (TrzydziestoMetrowy Teleskop), GMT (Gigantyczny Teleskop Magellana) oraz ELT (Ekstremalnie Wielki Teleskop). Na razie tylko te dwa ostatnie teleskopy są w zaawansowanym stadium budowy, a największym zwierciadłem może pochwalić się ELT, który ma szanse być ukończony najszybciej.

ELT to projekt powstający pod zarządem ESO, czyli Europejskiego Obserwatorium Południowego. ESO ma w Chile już obserwatorium w La Silla (w odległości kilkudziesięciu km od Las Campanas gdzie budowany jest GMT) i to najbardziej znane, z teleskopów VLT i ich obserwacji, obserwatorium Paranal, które znajduje się na północy Chile na terenie pustyni Atacama. W pobliżu obserwatorium Paranal, na szczycie Cerro Amazones, na wysokości 3046 metrów, który został ścięty na cele budowy już prawie dekadę temu, znajdzie się 39-metrowy teleskop ELT.

Astronomowie, w przeciwieństwie do techników, nie będą nawet zbliżać się do ELT w trakcie wykorzystywania go do obserwacji. Centrum kontrolne teleskopu znajdzie się na terenie obserwatorium Paranal w odległości 23 kilometrów od Cerro Amazones.

Kopuła teleskopu ELT ma średnicę 88 metrów, a w najwyższym punkcie sięga 80 metrów w górę. Taką wysokość ma na przykład 21-piętrowy Dom Studencki Riviera w Warszawie wraz z zainstalowanym na nim masztem antenowym.

Kopuła wykonana będzie w większości z aluminium i przygotowana nawet na opady śniegu (co potrafi mieć miejsce na pustyni). Jej wnętrze będzie chłodzone nie tylko dzięki odpowiedniej konstrukcji kanałów powietrznych, ogromnej liczbie , ale także za pomocą rozbudowanej klimatyzacji, która w trakcie pracy będzie zużywać około 3MW energii.

Obecnie budowane są już elementy budynku, który pomieści teleskop, ale wcześniej konieczne było wylanie fundamentów, a także przygotowanie struktury, która zapewni stabilność teleskopu nie tylko podczas obserwacji, silnych wiatrów, ale poradzi sobie także z trzęsieniami ziemi. Te niestety nawiedzają czasem Chile, a astronomowie bardzo ich nie lubią. Mogą one naruszyć konstrukcję, której elementy są dopasowane z dużą dokładnością. Zdjęcia ilustrujące tekst pokazują aktualny stan budowy, można go śledzić także na stronie ze zdjęciami z kamer internetowych umieszczonych na Cerro Amazones.

Gdy zakończone zostanie wznoszenie kopuły i budowa montażu, elementy optyczne i instrumenty naukowe mają być już gotowe do instalacji. Na podstawowy układ optyczny składa się pięć zwierciadeł, z których największe emocje budzi to największe.

Na główne zwierciadło ELT złoży się 798 oddzielnych sześciokątnych segmentów (w przeciwieństwie do GMT, który jest w zasadzie połączeniem siedmiu dużych teleskopów z okrągłymi zwierciadłami). Całkowita średnica głównego zwierciadła wyniesie 39 metrów, a powierzchnia zbierająca światło będzie równa 978. metrom kwadratowym. Dla porównania, teleskop Hubble ma powierzchnię zbierającą światło równą 4,5 metra kwadratowego, a teleskop Webb około 25 metrów kwadratowych.

Choć Webb w kosmosie musi być chroniony przed promieniowaniem słonecznym, narażony jest na ewentualne uderzenia mikrometroroidów, które mogą uszkodzić jego zwierciadło, a także promieniowanie kosmiczne niebezpieczne dla elektroniki, pracuje w stosunkowo stabilnych warunkach w porównaniu z tym co czeka ELT. Ten teleskop, przy wadze 4600 ton dla montażu ze zwierciadłem i instrumentami badawczymi oraz wspomagającą elektroniką, będzie musiał stawiać czoła grawitacji i zmiennym warunkom atmosferycznym. Inżynierowie tak zaplanowali montaż, by teleskop był w stanie odchylić się nawet o 70 stopni od pionu, a zmiana celu obserwacji (przesuniecie montażu jak i obrót kopuły, która waży z kolei 6100 ton) ma zająć nie więcej niż 5 minut.

Mimo tak ogromnych obciążeń jakie czeka konstrukcja ELT, dokładność pozycjonowania poszczególnych segmentów zwierciadła głównego ELT będzie liczona w dziesiątkach nanometrów. Osiągnie poziom niewiele gorszy niż w przypadku 6,6 metrowego zwierciadła Webba, które jest swobodnie zawieszone w przestrzeni kosmicznej. Pozycjonowanie będzie zresztą w przypadku ELT bardzo istotne, gdyż za sprawą systemów optyki aktywnej i adaptatywnej, teleskop ten ma przeciwstawić się siłom natury w postaci drgań atmosfery i montażu, by uzyskać jakość obrazu lepszą niż w przypadku Webba. Lepszą, ale też inną, bo pewnych ograniczeń, jakie narzuca nieprzepuszczalna idealnie dla wszystkich długości fal światła atmosfera, nie da się pokonać teleskopem naziemnym.

Efektywność teleskopu ELT, biorąc pod uwagę koszty jego budowy na poziomie 1,3 miliarda euro, będzie bardzo duża. Webb kosztował wedle oficjalnych szacunków około 9 miliardów euro. Gdy ELT rozpocznie regularne obserwacje, będzie w pewnym sensie jeszcze większą rewolucją niż Webb. ESO zapowiada, że zdolność zbierania światła układu optycznego ELT będzie 20 razy większa niż w teleskopach VLT (każdy z czterech teleskopów VLT ma zwierciadło o średnicy 8,2 metra), a aż 8 milionów razy większa niż w teleskopie Galileusza (miał on obiektyw o średnicy 3,7 cm). Pierwsze światło ELT planowane jest na 2028 rok, czyli rok wcześniej niż w przypadku teleskopu GMT.

W przypadku obiektów Układu Słonecznego, ELT będzie starał się dojrzeć szczegóły tam, gdzie dziś nie możemy szybko posłać sond badawczych, albo tam, gdzie potrzebne są dodatkowe obserwacje po wcześniejszych odwiedzinach pojazdów kosmicznych. W przypadku planet pozasłonecznych astronomowie liczą na jeszcze dokładniejsze ich bezpośrednie obrazy, a także detekcję planet podobnych do Ziemi rozmiarem jak i odległością od macierzystych gwiazd.

W przypadku gwiazd, czarnych dziur, galaktyk, możemy oczekiwać postępu w dokładności obrazowania. ELT zobaczy pojedyncze gwiazdy w jeszcze dalszych galaktykach, lepiej zarejestruje wygląd odległych obiektów, pozwoli lepiej je scharakteryzować. Przesunie granicę dokładnego poznania w odleglejsze nam czasy - bo im dalej się spoglądamy tym dalej w przeszłość sięgamy. Jednocześnie im dalej tym mniej dokładnie widzimy wszechświat, dlatego poprawa precyzji obserwacji dalekich obiektów jest tak istotna. I dlatego Webb odnosi tak duży sukces.

Źródło: ESO, inf. własna