Unikátní teleskop s kapalinovým zrcadlem má místo skla rotující tekutou rtuť

Nový teleskop používá místo skleněného zrcadla rotující pánev s tekutou rtutí! Observatoř Devasthal, obklopená malebnou krásou vznešených Himálají, již hostí dva optické dalekohledy výzkumné třídy. Toto je ovšem první teleskop, který nepoužívá pevnou desku z leštěného skla, jak nás informoval server Astronomy.

V Indii, 52 km východně od letoviska Nainital, leží v nadmořské výšce 2 450 m ideální místo pro astronomická pozorování. Mezinárodní teleskop s tekutým zrcadlem (ILMT) je první dalekohled svého druhu pro Indii, největší v Asii a vyrobený výhradně pro astronomické průzkumy. Ačkoliv myšlenka tekutého zrcadla není nová, žádný moderní přístroj nebyl dosud postaven na místě tak vhodném pro astronomii, jako je Devasthal!

Historie kapalného zrcadla

Čtyřmetrový Mezinárodní teleskop s tekutým zrcadlem stojí v západním Himálaji na observatoři Devasthal. Kapalná zrcadla mají v astronomii dlouhou, ale nejednotnou historii. Před více než 300 lety si Isaac Newton všiml, že kapalina v rotující nádobě nabývá tvaru paraboly. Přesně takový tvar potřebuje zrcadlo dalekohledu, aby zaostřilo světlo do jediného bodu. V roce 1850 italský astronom Ernesto Capocci tuto myšlenku dále rozvíjel, ale nedokázal sestavit funkční model. Ve zbytku tohoto desetiletí zkoumal tuto koncepci nezávisle na sobě londýnský astronom Henry Skey a experimentoval s její konstrukcí. V roce 1872 publikoval zprávu o funkčním dalekohledu s kapalinovým zrcadlem.

Na počátku 20. století sehrál klíčovou roli Robert Wood, fyzik z Johns Hopkins University, který zkonstruoval LMT různých velikostí, avšak i přes jeho nejlepší pokusy tato technologie stále nebyla přesná. Nakonec se LMT dostaly do pozadí, protože technologie pevných zrcadel pokročila. V 80. letech 20. století pak vědci začali tuto technologii znovu oživovat a řešit její nedostatky pomocí moderních technologií. V letech 1994 až 2002 NASA provozovala třímetrový LMT, který skenoval oběžnou dráhu Země a hledal vesmírný odpad.

Výstavba kapalného teleskopu

Výstavba ILMT trvala téměř 25 let kvůli požadavkům na kapaliny a dalším zdržením. Na stavbě dalekohledu se podílely Indie, Belgie, Kanada, Polsko a Uzbekistán. ILMT používá ke sběru a zaostřování světla lesklou rtuť v kapalném skupenství. Rtuť má silnou odrazivost a při pokojové teplotě zůstává v kapalném stavu. Kromě jiného je to mnohem levnější varianta než vysoce ceněná skleněná zrcadla. Broušení zrcadel do parabolického tvaru je náročný a nákladný úkol. Celkové náklady na ILMT jsou jen zlomkem toho, co se dá za variantu teleskopu se zrcadlem. „Jedním z problémů je to, že rtuť je pro člověka velice nebezpečná, takže je třeba jí věnovat náležitou pozornost“, říká Kuntal Misra, řešitel projektu ILMT a provozovatel observatoře Devasthal.

K vytvoření vrstvy o tloušťce 3,5 milimetru v misce, která se pomalu otáčí každých osm sekund pomocí motorů, bylo použito 50 litrů kapaliny o hmotnosti 700 kg. Výsledkem je, že kapalina vlivem gravitace a odstředivé síly nabývá parabolického tvaru. Povrch kapaliny musí být hladký a musí se otáčet konstantní rychlostí, protože jakékoliv deformace by mohly vést ke zkreslení obrazu. Aby nedocházelo k deformacím, je rtuť chráněna z obou stran. Z horní strany chrání kapalinu před větrem tenká fólie, ze spodní strany leží na vzduchovém nosném systému, což je v podstatě polštář ze stlačeného vzduchu o tloušťce 10 mikronů (lidský vlas má 70 mikronů). Je tak jemný, že jeho výkon mohou poškodit i částečky kouře.

Protože tvar dalekohledu s kapalinovým zrcadlem závisí na gravitaci, může mířit pouze přímo vzhůru na zenit oblohy. To však není taková nevýhoda, jak by se mohlo zdát, protože zenit se po noční obloze pohybuje s rotací Země. Objekty, které lze dalekohledem na obloze nalézt, mohou sahat od výbuchů supernov, zářivých kvazarů, nepolapitelných hvězd a gravitačních čoček až po objekty sluneční soustavy, jako jsou asteroidy, komety a dokonce i vesmírný odpad.

Kdy bude teleskop v provozu?

LMT by mohly hrát velkou roli, jakmile se současná éra výzkumu vesmíru zrychlí. Díky jejich lehké a jednoduché konstrukci by je astronauti mohli snadno rozmístit na Měsíci, kde není žádná atmosféra, která by pozorování bránila. Vědci z Texaské univerzity v Austinu dokonce navrhli instalovat na Měsíci Ultimately Large Telescope (ULT) se 100 metrovým kapalinovým zrcadlem. Podobně jako vesmírný teleskop Jamese Webba by takový teleskop mohl pozorovat infračervené světlo a nahlédnout tak přímo do počátků vesmíru. Vyvstává zde ale problém, jelikož extrémní měsíční podmínky by zmrazily kapalnou rtuť. Iontové kapaliny by však při mrazivých teplotách zůstaly v kapalném stavu a mohly by být potaženy stříbrem, aby měly reflexní povrch.

NASA již zkoumala možnosti konstrukce kapalných zrcadel ve vesmíru v rámci projektu nazvaného Fluidic Telescope Experiment (FLUTE). Na mezinárodní vesmírné stanici bylo provedeno již několik experimentů. Mezitím ILMT již spatřil světlo světa a vědecká pozorování zahájí v říjnu.

Zdroj: astronomy.com