Źródło zdjęcia: Gemini
Dla inwestorów szukających kolejnej pewnej rzeczy srebrna powłoka 8-metrowego lustra teleskopu Gemini South może wydawać się tajną wskazówką dla inwestora w ten cenny metal z ogromnym zyskiem. Okazuje się jednak, że to ogromne lustro wymagało mniej niż dwóch uncji (50 gramów) srebra, co nie wystarczy, aby zarejestrować się na rynkach metali szlachetnych. Prawdziwym zwrotem z błyszczącej inwestycji Gemini jest sposób, w jaki zapewnia niespotykaną czułość z ziemi podczas badania ciepłych obiektów w kosmosie.
Nowa powłoka - pierwsza tego rodzaju wyłożona powierzchnią bardzo dużego zwierciadła astronomicznego - jest jednym z ostatnich kroków w uczynieniu z Gemini najmocniejszego teleskopu na podczerwień na naszej planecie. „Nie ma wątpliwości, że dzięki tej powłoce teleskop Gemini South będzie mógł badać regiony formowania się gwiazd i planet, czarne dziury w centrach galaktyk i inne obiekty, które do tej pory wymykały się innym teleskopom” - powiedział Charlie Telesco z University of Florida, który specjalizuje się w badaniu regionów formowania się gwiazd i planet w środkowej podczerwieni.
Pokrycie lustra Gemini srebrem wykorzystuje proces opracowany przez kilka lat testów i eksperymentów w celu uzyskania powłoki spełniającej surowe wymagania badań astronomicznych. Wiodący inżynier optyczny Gemini, Maxime Boccas, który nadzorował rozwój powłoki lustrzanej, powiedział: „Myślę, że można powiedzieć, że po kilku latach ciężkiej pracy nad identyfikacją i dostrojeniem najlepszej powłoki znaleźliśmy naszą srebrną podszewkę!”
Większość zwierciadeł astronomicznych jest pokryta aluminium za pomocą procesu odparowywania i wymaga ponownego malowania co 12-18 miesięcy. Ponieważ bliźniacze lustra Gemini są zoptymalizowane do oglądania obiektów zarówno w zakresie długości fal optycznych, jak i podczerwieni, określono inną powłokę. Planowanie i wdrażanie procesu powlekania srebrem w Gemini rozpoczęło się od zaprojektowania bliźniaczych komór powlekających o szerokości 9 metrów znajdujących się w obserwatorium w Chile i na Hawajach. Każda instalacja do powlekania (pierwotnie zbudowana przez Royal Greenwich Observatory w Wielkiej Brytanii) zawiera urządzenia zwane magnetronami do „rozpylania” powłoki na lustrze. Proces napylania jest konieczny przy nakładaniu wielowarstwowych powłok na lustra Gemini, aby dokładnie kontrolować grubość różnych materiałów osadzonych na powierzchni lustra. Podobny proces powlekania jest powszechnie stosowany do szkła architektonicznego w celu zmniejszenia kosztów klimatyzacji i uzyskania estetycznego odbicia i koloru na szkle na budynkach, ale po raz pierwszy zastosowano go do dużego lustra teleskopu astronomicznego.
Powłoka jest osadzona w stosie czterech pojedynczych warstw, aby zapewnić, że srebro przylega do szklanej podstawy lustra i jest chronione przed elementami środowiska i reakcjami chemicznymi. Jak każdy ze srebra wie, matowienie srebra zmniejsza odbicie światła. Degradacja niezabezpieczonej powłoki lustra teleskopowego miałaby ogromny wpływ na jej działanie. Testy przeprowadzone w Gemini z dziesiątkami małych próbek lustrzanych w ciągu ostatnich kilku lat pokazują, że posrebrzana powłoka nałożona na lustro Gemini powinna pozostać silnie odblaskowa i użyteczna przez co najmniej rok między kolejnymi warstwami.
Oprócz dużego zwierciadła pierwotnego, 1-metrowe zwierciadło wtórne teleskopu i trzecie zwierciadło kierujące światło do instrumentów naukowych zostały również pokryte przy użyciu tych samych zabezpieczonych srebrnych powłok. Połączenie tych trzech powłok lustrzanych, a także inne względy projektowe są odpowiedzialne za dramatyczny wzrost wrażliwości Gemini na promieniowanie termiczne w podczerwieni.
Kluczową miarą działania teleskopu w podczerwieni jest jego emisyjność (ile faktycznie emituje ciepła w porównaniu do całkowitej ilości, jaką teoretycznie może emitować) w części widma termicznego lub w środkowej podczerwieni. Emisje te powodują hałas tła, w stosunku do którego muszą być mierzone źródła astronomiczne. Gemini ma najniższą całkowitą emisyjność termiczną spośród wszystkich dużych teleskopów astronomicznych na ziemi, z wartościami poniżej 4% przed otrzymaniem srebrnej powłoki. Dzięki tej nowej powłoce emisyjność Gemini South spadnie do około 2%. Przy niektórych długościach fali ma to taki sam wpływ na czułość, jak zwiększenie średnicy teleskopu Gemini z 8 do ponad 11 metrów! Rezultatem jest znaczny wzrost jakości i ilości danych w podczerwieni Gemini, co pozwala na wykrycie obiektów, które w przeciwnym razie zostałyby utracone w hałasie generowanym przez promieniowanie cieplne z teleskopu. Wśród innych teleskopów naziemnych powszechne jest, że wartości emisyjności przekraczają 10%
Procedura przemalowania została pomyślnie przeprowadzona 31 maja, a nowo powlekane lustro Gemini South zostało ponownie zainstalowane i skalibrowane w teleskopie. Inżynierowie testują obecnie systemy przed przywróceniem teleskopu do pełnego działania. Lustro Gemini North na Mauna Kea przejdzie ten sam proces powlekania przed końcem tego roku.
Dlaczego srebro?
Powodem, dla którego astronomowie chcą używać srebra jako powierzchni lustra teleskopu, jest jego zdolność do odbijania niektórych rodzajów promieniowania podczerwonego bardziej skutecznie niż aluminium. Jednak nie tylko ilość odbijanego światła podczerwonego, ale także ilość promieniowania faktycznie emitowanego z lustra (jego emisyjność termiczna) sprawia, że srebro jest tak atrakcyjne. Jest to znaczący problem podczas obserwacji w regionie środkowej podczerwieni (termicznym) widma, który jest zasadniczo badaniem ciepła z kosmosu. Główną zaletą srebra jest to, że zmniejsza on całkowitą emisję cieplną teleskopu. To z kolei zwiększa czułość instrumentów w środkowej podczerwieni na teleskopie i pozwala nam znacznie lepiej widzieć ciepłe obiekty, takie jak żłobki gwiazd i planet. powiedział Scott Fisher, astronom w środkowej podczerwieni w Gemini.
Zaletą jest jednak cena. Aby użyć srebra, powłoka musi być nałożona na kilka warstw, każda o bardzo precyzyjnej i jednolitej grubości. Aby to zrobić, do nałożenia powłoki stosuje się urządzenia zwane magnetronami. Działają, otaczając niezwykle czystą metalową płytkę (zwaną celem) chmurą plazmy gazu (argonu lub azotu), która wyrzuca atomy z celu i osadza je równomiernie na lustrze (które obraca się powoli pod magnetronem). Każda warstwa jest wyjątkowo cienka; ze srebrną warstwą o grubości jedynie około 0,1 mikrona lub około 1/200 grubości ludzkiego włosa. Całkowita ilość srebra osadzonego na lustrze jest w przybliżeniu równa 50 gramom.
Badanie ciepła pochodzącego z kosmosu
Niektóre z najbardziej intrygujących obiektów we wszechświecie emitują promieniowanie w części widma w podczerwieni. Często opisywane jako „promieniowanie cieplne” światło podczerwone jest bardziej czerwone niż czerwone światło, które widzimy naszymi oczami. Źródła emitujące fale o tych długościach są poszukiwane przez astronomów, ponieważ większość ich promieniowania podczerwonego może przenikać przez chmury zaciemniającego pyłu gazowego i ujawniać tajemnice, które w innym przypadku zostałyby zasłonięte. Reżim długości fali podczerwieni jest podzielony na trzy główne regiony, bliską, środkową i daleką podczerwień. Bliska podczerwień jest tuż poza tym, co może zobaczyć ludzkie oko (bardziej czerwona niż czerwona), środkowa podczerwień (często nazywana termiczną podczerwienią) reprezentuje dłuższe fale światła zwykle związane ze źródłami ciepła w przestrzeni, a daleka podczerwień reprezentuje chłodniejsze regiony.
Srebrna powłoka Gemini umożliwi najbardziej znaczącą poprawę w części termicznej podczerwieni. Badania w tym zakresie długości fal obejmują regiony formowania się gwiazd i planet, z intensywnymi badaniami, które mają na celu zrozumienie, w jaki sposób ukształtował się nasz Układ Słoneczny jakieś pięć miliardów lat temu.
Oryginalne źródło: Gemini News Release
