Vi människor har en omättlig hunger efter att förstå universum. Som Carl Sagan sa: "Förståelse är extas." Men för att förstå universum behöver vi bättre och bättre sätt att observera det. Och det betyder en sak: stora, enorma, enorma teleskop.
I den här serien tittar vi på 6 av världens superteleskop:
- The Giant Magellan Telescope
- Det överväldigande stora teleskopet
- Det 30 meter teleskopet
- Det europeiska extremt stora teleskopet
- Det stora synoptiska undersökningsteleskopet
- James Webb rymdteleskop
- Det breda fältet Infrarött undersökningsteleskop
Giant Magellan Telescope (GMT) byggs i Chile, vid Las Campanas observatorium, hem för GMT: s föregångare, Magellan Telescope. Atacama-regionen i Chile är ett utmärkt läge för teleskop på grund av dess fantastiska synförhållanden. Det är en öken i hög höjd, så den är extremt torr och sval där, med lite ljusföroreningar.
GMT byggs av USA, Australien, Sydkorea och Brasilien. Det startade anläggningskonstruktionen 2015 och första ljuset bör vara i början av 2020-talet.
Segmenterade speglar är teknikens topp när det gäller superteleskop, och GMT är byggd kring denna teknik.
GMT: s primära spegel består av 7 separata speglar: en central spegel omgiven av 6 andra speglar. Tillsammans bildar de en optisk yta med en diameter på 24,5 meter (80 fot). Det betyder att GMT kommer att ha en total ljusuppsamlingsyta på 368 kvadratmeter, eller nästan 4 000 kvadratmeter. GMT kommer att överträffa Hubble Space Telescope genom att ha en upplösningskraft 10 gånger större.
Det finns en gräns för storleken på enstaka speglar som kan byggas, och 8,4-metersspeglarna i GMT är gränserna för konstruktionsmetoder. Det är därför segmenterade system används i GMT och i andra superteleskop som designas och byggs runt om i världen.
Dessa speglar är moderna tekniker. Var och en är tillverkad av 20 ton glas och tar år att bygga. Den första spegeln gjuts 2005 och polerades fortfarande 6 år senare. I själva verket är speglarna så massiva att de behöver 6 månader för att svalna när de kommer ur gjutning.
De är inte bara platta, enkla speglar. De beskrivs som potatischips snarare än att vara platta. De är asfäriska, vilket betyder att speglarnas ansikten har brant böjda ytor. Spegeln måste ha exakt samma krökning för att kunna utföra tillsammans, vilket kräver ledande tillverkning. Speglarnas paraboloidform måste poleras till en noggrannhet än 25 nanometer. Det är ungefär 1/25 av ljusets våglängd!
I själva verket, om du tog ett av GMT: s speglar och sprider det från östkusten till USA: s västkust, skulle höjden på det högsta berget i spegeln bara vara 1/2 av en tum.
Planen är att Giant Magellan Telescope ska börja arbeta med bara fyra av dess speglar. GMT kommer också att ha en extra spegel byggd, bara för händelser.
Konstruktionen av GMT: s speglar krävde helt nya testmetoder och utrustning för att uppnå dessa krävande noggrannheter. Hela uppgiften föll på University of Arizona Richard F. Caris Mirror Lab.
Men GMT är mer än bara sin primära spegel. Den har också en sekundär spegel, som också är segmenterad. Varje sekundärspegelns segment måste arbeta i samverkan med sitt matchande segment på primärspegeln, och avståndet från sekundärspegeln till primärspegeln måste mätas inom en del på 500 miljoner. Det kräver krävande konstruktion för stålkonstruktionen i teleskopets kropp.
Tekniken bakom GMT är extremt krävande, men när den är igång, vad kommer det att hjälpa oss att lära oss om universum?
"Jag tror att de riktigt spännande sakerna kommer att vara saker som vi ännu inte har gjort." -Dr. Robert Kirshner
GMT kommer att hjälpa oss att ta itu med flera mysterier i universum, som Dr. Robert Kirshner, från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, förklarar i den här videon.
GMT: s vetenskapliga mål är väl utformade och det finns egentligen inga överraskningar. Målet för GMT är att öka vår förståelse för några grundläggande aspekter av vårt universum:
- Stjärn-, planet- och diskbildning
- Extrasolära planetariska system
- Stellarpopulationer och kemisk utveckling
- Galaxy montering och evolution
- Grundläggande fysik
- Första ljuset och återjonisering
GMT kommer att samla mer ljus än något annat teleskop vi har, varför dess utveckling följs så hårt. Det kommer att vara det första 'räckvidden för att direkt avbilda extrasolära planeter, vilket kommer att vara oerhört spännande. Med GMT kan vi se färgen på planeter och kanske till och med vädersystem.
Vi är vana att se bilder av Jupiters stormband och väderfenomen på andra planeter i vårt solsystem, men att kunna se något sådant på extra solplaneter kommer att bli häpnadsväckande. Det är något som även den avslappnade rymdintresserade personen omedelbart kommer att fascineras av. Det är som att science fiction kommer till liv.
Naturligtvis är vi fortfarande långt borta från något av det som händer. Med det första ljuset som inte förväntas förrän i början av 2020-talet måste vi vara mycket tålamodiga.
