Con người chúng ta có một sự khao khát vô độ để hiểu vũ trụ. Như Carl Sagan đã nói, Hiểu Hiểu là cực lạc. Nhưng để hiểu vũ trụ, chúng ta cần những cách tốt hơn và tốt hơn để quan sát nó. Và điều đó có nghĩa là một điều: kính thiên văn lớn, to lớn, khổng lồ.
Trong loạt bài này, chúng tôi sẽ xem xét 6 trong số các Kính viễn vọng Siêu thế giới:
- Kính thiên văn Magellan khổng lồ
- Kính thiên văn lớn áp đảo
- Kính thiên văn 30 mét
- Kính thiên văn cực lớn châu Âu
- Kính thiên văn khảo sát khái quát lớn
- Kính thiên văn vũ trụ James Webb
- Kính thiên văn khảo sát hồng ngoại trường rộng
Kính thiên văn Magellan khổng lồ (GMT) đang được chế tạo ở Chile, tại Đài thiên văn Las Campanas, quê hương của GMT trước đó là Kính viễn vọng Magellan. Vùng Atacama của Chile là một vị trí tuyệt vời cho kính viễn vọng vì điều kiện nhìn tuyệt vời của nó. Nó có một sa mạc ở độ cao lớn, vì vậy nó rất khô và mát ở đó, ít ô nhiễm ánh sáng.
GMT đang được xây dựng bởi Hoa Kỳ, Úc, Hàn Quốc và Brazil. Nó đã bắt đầu xây dựng cơ sở vào năm 2015, và ánh sáng đầu tiên sẽ là vào đầu năm 2020.
Gương phân đoạn là đỉnh cao của công nghệ khi nói đến siêu kính viễn vọng và GMT được xây dựng xung quanh công nghệ này.
Gương chính GMT GMT bao gồm 7 gương riêng biệt: một gương trung tâm được bao quanh bởi 6 gương khác. Chúng cùng nhau tạo thành một bề mặt quang học có đường kính 24,5 mét (80 ft.). Điều đó có nghĩa là GMT sẽ có tổng diện tích thu thập ánh sáng là 368 mét vuông, tương đương gần 4.000 feet vuông. GMT sẽ vượt trội hơn Kính viễn vọng Không gian Hubble bằng cách có sức mạnh phân giải lớn hơn 10 lần.
Có một giới hạn về kích thước của các gương đơn có thể được chế tạo và các gương 8.4 mét trong GMT nằm ở giới hạn của các phương pháp xây dựng. Đó là lý do tại sao các hệ thống phân đoạn được sử dụng trong GMT và trong các siêu kính viễn vọng khác được thiết kế và chế tạo trên toàn thế giới.
Những tấm gương này là kỳ công hiện đại của kỹ thuật. Mỗi chiếc được làm từ 20 tấn thủy tinh, và phải mất nhiều năm để xây dựng. Chiếc gương đầu tiên được đúc vào năm 2005, và vẫn đang được đánh bóng 6 năm sau đó. Trên thực tế, những chiếc gương rất lớn, chúng cần 6 tháng để làm mát khi chúng ra khỏi vật đúc.
Họ aren chỉ là gương phẳng, đơn giản. Họ đã mô tả như khoai tây chiên, thay vì bằng phẳng. Chúng có hình cầu, có nghĩa là các gương Gương mặt có bề mặt cong dốc. Gương gương phải có độ cong chính xác giống nhau để thực hiện cùng nhau, đòi hỏi sản xuất hàng đầu. Hình dạng paraboloid của gương Gương phải được đánh bóng với độ chính xác lớn hơn 25 nanomet. Đó là khoảng 1/25 bước sóng ánh sáng!
Trên thực tế, nếu bạn lấy một trong những chiếc gương GMT, và trải nó từ bờ biển phía đông sang bờ biển phía tây của Hoa Kỳ, chiều cao của ngọn núi cao nhất trên gương sẽ chỉ bằng 1/2 inch.
Kế hoạch là để Kính thiên văn Giant Magellan bắt đầu hoạt động chỉ với bốn chiếc gương của nó. GMT cũng sẽ có thêm một tấm gương được xây dựng, chỉ dành cho các trường hợp dự phòng.
Việc xây dựng các gương GMT GMT đòi hỏi các phương pháp và thiết bị thử nghiệm hoàn toàn mới để đạt được những độ chính xác đòi hỏi khắt khe này. Toàn bộ nhiệm vụ rơi vào Đại học Arizona Richard Richard Caris Mirror Lab.
Nhưng GMT không chỉ là tấm gương chính của nó. Nó cũng có một gương thứ cấp, cũng được phân đoạn. Mỗi một trong các phân đoạn gương thứ cấp phải hoạt động đồng bộ với phân đoạn khớp của nó trên gương chính và khoảng cách từ gương phụ đến gương chính phải được đo trong một phần trong 500 triệu. Điều đó đòi hỏi kỹ thuật chính xác cho cấu trúc thép của thân kính thiên văn.
Kỹ thuật đằng sau GMT là vô cùng khắt khe, nhưng một khi nó hoạt động, nó sẽ giúp chúng ta tìm hiểu gì về Vũ trụ?
Tôi nghĩ rằng những điều thực sự thú vị sẽ là những điều mà chúng ta chưa biết đến. -Dr. Robert Kirshner
GMT sẽ giúp chúng ta giải quyết nhiều bí ẩn trong Vũ trụ, như Tiến sĩ Robert Kirshner, thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, giải thích trong video này.
Các mục tiêu khoa học của GMT được đặt ra rõ ràng, và thực sự không có bất ngờ nào. Mục tiêu của GMT là tăng cường hiểu biết về một số khía cạnh cơ bản của Vũ trụ của chúng ta:
- Sao, hành tinh và hình thành đĩa
- Hệ thống hành tinh ngoài hành tinh
- Quần thể sao và tiến hóa hóa học
- Lắp ráp và phát triển thiên hà
- Vật lý cơ bản
- Ánh sáng đầu tiên và reionization
GMT sẽ thu thập nhiều ánh sáng hơn bất kỳ kính viễn vọng nào khác mà chúng ta có, đó là lý do tại sao sự phát triển của nó được theo dõi rất sâu sắc. Đây sẽ là phạm vi đầu tiên đối với các hành tinh ngoài hệ mặt trời trực tiếp, sẽ rất thú vị. Với GMT, chúng ta có thể thấy màu sắc của các hành tinh và thậm chí có thể là các hệ thống thời tiết.
Chúng tôi đã quen với việc nhìn thấy hình ảnh của các dải bão Jupiter, và hiện tượng thời tiết trên các hành tinh khác trong Hệ Mặt trời của chúng ta, nhưng để có thể nhìn thấy một cái gì đó như thế trên các hành tinh ngoài mặt trời sẽ rất đáng kinh ngạc. Đó là một thứ gì đó mà ngay cả những người quan tâm đến không gian bình thường cũng sẽ bị mê hoặc ngay lập tức. Nó giống như khoa học viễn tưởng đi vào cuộc sống.
Tất nhiên, chúng tôi vẫn còn cách xa bất kỳ điều gì xảy ra. Với ánh sáng đầu tiên không được dự đoán cho đến đầu năm 2020, chúng tôi sẽ phải rất kiên nhẫn.
