Největší dalekohled budoucnosti – 1. část

Vedení Evropské jižní observatoře ESO (European Southern Observatory) dalo po dlouhých diskusích a úvahách zelenou konstrukci extrémně velkého teleskopu ELT (Extremely Large Telescope), který bude mít průměr objektivu 39,3 metru. Důvod je jednoduchý: čím větší je průměr dalekohledu, tím více světla je schopen soustředit a tím více informací získat. V roce 2010 ESO vybrala pro budoucí umístění teleskopu horu Cerro Armazones v Chile, v nadmořské výšce 3 060 metrů. Chránit jej bude otáčivá kopule o průměru 86 m, která bude dosahovat přibližně 74 metry nad okolní terén. Celková hmotnost otáčivého zařízení uvnitř kopule včetně teleskopu a jeho montáže bude zhruba 2 800 tun.

Po dvanácti letech plánování a konzultací započaly v roce 2017 na severu Chile práce na stavbě největšího dalekohledu světa. Dne 29. 5. 2017 se uskutečnilo slavnostní položení základního kamene tohoto obřího teleskopu. Původně byl nazýván European Extremely Large Telescope (E-ELT), v červnu 2017 byl jeho název oficiálně zkrácen na Extremely Large Telescope.

Dalekohled se bude natáčet ve dvou směrech – ve výšce a v azimutu. Je navržen tak, aby bylo možné provádět pozorování od výšky 20° nad obzorem až do zenitu.

Menší než se plánovalo…

Nejprve se zvažoval průměr dalekohledu 100 metrů, což se však ukázalo technicky i finančně nereálné. Další plány počítaly s objektivem o průměru 42 metry a se sekundárním zrcadlem velkým 5,9 metru. V roce 2011 ESO rozhodla z finančních důvodů snížit rozměry těchto dvou zrcadel na 39,3 a 4,2 metru. Bylo rozhodnuto, že se odebere vnější řada šestiúhelníkových segmentů hlavního zrcadla a tím se primární zrcadlo zmenší na 39,3 m. To vedlo ke snížení nákladů z 1,275 miliard euro na 1,055 miliard. Dosáhlo se toho nejen snížením počtu segmentů, ale i zmenšením velikosti sekundárního zrcadla, což umožnilo použít lehčí a levnější konstrukci, která jej bude držet. V roce 2011 podepsala také Česká republika dohodu o finančním podílu na výstavbě teleskopu.

Stavební úpravy terénu v místě budování dalekohledu byly zahájeny již v červnu 2014, v roce 2015 byly dokončeny hrubé zemní práce na plošině pro dalekohled. 25. května 2016 podepsali zástupci ESO a ACe Consorcium (tvořeného firmami Astaldi, Cimolai a skupinou EIE) kontrakt na dodávku kopule a nosné konstrukce dalekohledu. Byl také podepsán kontrakt na výrobu hlavního zrcadla, v Německu bylo odlito sekundární zrcadlo dalekohledu a začala stavba základů pro budovu dalekohledu. V prosinci 2018 bylo oznámeno posunutí termínu pro uvedení do zkušebního provozu – tzv. první světlo – na rok 2025.

…přesto největší z největších

ELT se stane největším okem lidstva, jaké kdy vzhlíželo k obloze a může revolučně změnit naše vnímání vesmíru. Jeho úkolem bude řešit řadu vědeckých záhad, které mohou pomoci osvětlit náš vlastní původ včetně pátrání po známkách života na planetách podobných Zemi, studia povahy temné energie a temné hmoty nebo zkoumání raného stadia vývoje vesmíru. Zároveň zcela jistě přinese řadu nových otázek, které dnes nejsme schopni ani odhadnout.

Teleskop bude mít vůbec poprvé optický systém složený z pěti zrcadel, který umožní odhalování vesmírných objektů v nebývalém detailu. Každé zrcadlo budoucího dalekohledu představuje závažnou konstrukční výzvu, s extrémní požadovanou přesností na každé etapě výrobního postupu k zajištění optické kvality bez nejmenší vady.

ELT bude největším dalekohledem pro optickou a blízkou infračervenou oblast záření, který soustředí 13× více světla než všechny současné velké optické dalekohledy společně. Pro porovnání: bude schopen soustředit 217× více světla než Hubbleův teleskop a díky použití soustavy adaptivní optiky bude umět odstranit atmosférické deformace, takže výsledný obraz bude 15× ostřejší, než snímky pořízené pomocí HST.

Cesta světelného paprsku

Optický systém dalekohledu ELT má neobvyklou pětizrcadlovou konstrukci; každé z pěti zrcadel bude mít odlišný tvar, velikost i úlohu. Primární zrcadlo M1 je nejpůsobivější – jedná se o obří konkávní (vyduté) zrcadlo, které bude soustřeďovat světlo noční oblohy a odrážet je na sekundární zrcadlo M2. To bude zavěšené nad zrcadlem M1 a bude největším sekundárním zrcadlem vůbec kdy použitým u dalekohledu, stejně tak i největším konvexním (vypuklým) zrcadlem. Od zrcadla M2 se světlo odrazí na zrcadlo M3, které je vyduté.

Většina velkých dalekohledů včetně Very Large Telescope (VLT), který provozuje ESO, využívá jen dvě zakřivená zrcadla k vytváření obrazu, s malým rovinným terciálním zrcadlem někdy používaným k odklonění světla do vhodného ohniska. Nicméně u dalekohledu ELT má terciální zrcadlo M3 rovněž zakřivený povrch; použití tří zakřivených zrcadel napomáhá lepší kvalitě obrazu napříč velkým zorným polem, než by bylo možné dosáhnout pouze se dvěma zrcadly. Tato konstrukce umožní dalekohledu pořizovat snímky noční oblohy nebývalé kvality.

Německá společnost SCHOTT vyrobila polotovar pro zrcadlo M3 – odlitek bloku sklokeramického materiálu Zerodur – měřící v průměru více než čtyři metry, jehož hmotnost dosahuje více než tři tuny. Po odlití a strojním opracování polotovaru přibližně do požadovaného tvaru firma SCHOTT dodala zrcadlo v únoru 2020 do francouzské společnosti Safran Reosc k provedení závěrečného leštění povrchu optické plochy. Leštící zařízení zbrousí a vyleští celou optickou plochu s přesností 15 nanometrů (tj. 15 miliontin milimetru).

Zrcadlo M3 bude předávat světlo na adaptivní rovinné zrcadlo M4 umístěné nad ním. Toto čtvrté zrcadlo bude největší doposud vyrobenou adaptivní plochou. Zrcadla M4 a M5 tvoří součást adaptivní optiky a tato unikátní sestava optických prvků umožní poskytovat mimořádně ostré snímky, které se vytvářejí ve finální ohniskové rovině. Rovinné naklápěcí zrcadlo M5 pak bude obraz posílat do jednotlivých vědeckých přístrojů.

Pokračování příště.

Zdroj: https://scitechdaily.com/tertiary-mirror-allows-worlds-biggest-eye-on-the-sky-to-image-with-unprecedented-quality/ a https://stfc.ukri.org/files/elt-infographic/

autor: František Martinek