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 ska vi titta på 6 av världens superteleskop:
- Det gigantiska Magellan-teleskopet
- Det överväldigande stora teleskopet
- 30 meter teleskopet
- Europeiska extremt stora teleskopet
- Det stora synoptiska undersökningsteleskopet
- Rymdteleskopet James Webb
- Wide Field Infrared Survey Telescope
Det överväldigande stora teleskopet
OWL (Overwhelmingly Large Telescope) var ett gigantiskt teleskop som föreslagits av Europeiska sydobservatoriet (ESO). UGLAN skulle bli en 100 meter lång monstrositet, som skulle dvärga allt som var i drift vid den tiden. Tyvärr avbröts OWL så småningom.
För nu i alla fall.
Vid den tidpunkt då OWL först föreslogs – i slutet av 1990-talet – visade vetenskapliga studier att enorma teleskop skulle behövas för att föra fram vår kunskap. OWL lovade att hjälpa oss att låsa upp mysteriet med mörk materia, titta tillbaka i tiden för att bevittna födelsen av de första stjärnorna och galaxerna och att direkt avbilda exoplaneternas atmosfärer. Det är lätt att se varför folk blev upphetsade av OWL.
Den här bilden simulerar den ökade upplösningsförmågan hos OWL jämfört med dess samtida. Bild: ESO Telescope Systems Division
År 2005 avslutades OWL-studien och granskades av en expertpanel. Vid den tiden validerades konceptet som ett kostnadseffektivt sätt att bygga en Extremt stort teleskop (ELT). Men eftersom hjulen fortsatte att snurra och en prislapp på € 1,5 miljarder fästes, backade ESO.
OWL:s design krävde en spegel med en diameter på 100 meter, byggd av 3264 segment. Den skulle ha haft oöverträffad ljusinsamlingskapacitet och förmågan att lösa detaljer ner till en millibågssekund. (En millibågesekund är ungefär lika stor som en krona, placerad på toppen av Eiffeltornet och sett från New York City.) Det är minst sagt extremt imponerande. Och OWL skulle ha opererat i både synligt ljus och infrarött.
Allt med OWL:s design var modulärt, i ett försök att hålla nere kostnaderna. Bild: ESO Telescope Systems Division
Problemet med OWL var kostnaden, inte designens genomförbarhet. Ingenjörer tror fortfarande att designen är genomförbar. Faktum är att konstruktionen av speglarna var ganska väl förstådd, och den kanske mest utmanande delen av OWL var den adaptiva optiken som krävdes.
Det är ett faktum med stora teleskop att de ständigt måste justeras för att producera skarpa bilder. Detta kräver adaptiv optik . Den adaptiva optiken som krävs för OWL skulle ha drivit på den senaste tekniken vid den tiden.
Adaptiv optik är en metod för att övervinna de förvrängningar som påverkar ljus när de passerar genom jordens atmosfär. För extremt känsliga teleskop som OWL är jordens atmosfär problematisk. Fotonerna som kommer från universums avlägsna delar kan förvrängas av atmosfären när de närmar sig teleskopet. Teleskop är byggda på bergstoppar för att minska hur mycket atmosfär fotoner måste färdas genom, men det räcker inte.
Den här videon förklarar hur adaptiv optik fungerar och hur de hjälpte Keck-teleskopet att göra nya upptäckter.
OWL:s spegelsegment skulle behöva justeras inom en bråkdel av våglängden (0,0005 mm för synligt ljus) för att teleskopet ska kunna leverera bra bilder. OWL:s adaptiva optik skulle ha uppnått detta genom att justera vart och ett av OWL:s 3264 segment snabbt, ibland flera gånger per sekund.
OWL:s design krävde modularitet, eller 'seriell, industrialiserad tillverkning av identiska byggstenar' för att minska kostnaderna. Tillverkningen av extremt stora teleskop är dyr, men det är också transportkostnaderna. Alla komponenter måste byggas i ingenjörs- och tillverkningscentra, sedan skickas till och monteras på ganska avlägsna bergstoppar. OWL:s komponenter designades för att skickas i standardcontainrar, vilket förenklade den aspekten av dess konstruktion.
Den här bilden visar storlekarna på världens teleskop ovanpå UGLAN. Av Cmglee – Own workiKällkoden för denna SVG är giltig., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=33613161
Faktum är att OWL kunde ha börjat fungera innan alla dess speglar var på plats, och skulle ha ökat i kraft när fler spegelsegment byggdes och integrerades. (Andra teleskop, som Jätte Magellan-teleskopet (GMT) kommer att vara i drift innan alla speglarna är installerade.)
Till slut blev OWL:s kostnad för stor och projektet avbröts. ESO gick vidare till 39,3 meter Europeiskt extremt stort teleskop . Men allt arbete som gjorts med designen av OWL gick inte förlorat.
Den här konstnärens intryck visar European Extremely Large Telescope (E-ELT) i dess hölje. E-ELT kommer att vara ett 39-meters optiskt och infrarött teleskop placerat på Cerro Armazones i den chilenska Atacamaöknen, 20 kilometer från ESO:s Very Large Telescope på Cerro Paranal, som är synligt på avstånd till vänster. Designen för E-ELT som visas här är preliminär. ESO/L. Calçada
Allt vi lär oss om teleskopdesign sipprar ner till vår nästa generations teleskop. Det är sant oavsett om design som OWL byggs eller inte. Vi kommer bara att fortsätta bygga på vår framgång och fortsätta bygga större och kraftfullare teleskop.
Den adaptiva optiken som OWL krävde var en utmaning. Men stora framsteg har gjorts på den fronten. Och i sak har tillverkningskostnaderna sannolikt också sjunkit.
OWL själv kanske aldrig kommer att byggas, men andra skop är på väg. Teleskop som James Webb rymdteleskop , den Jätte Magellan-teleskopet , och European Extremely Large Telescope håller samma löfte som OWL gjorde.
Och i slutändan kan bidragen från dessa och andra 'omfattningar överträffa de som utlovats av OWL.