Arbeiter, die die Form des 8,4-Meter-Spiegels für den Spiegel des Riesen-Magellan-Teleskops fertigstellen. Bildnachweis: Lori Stiles/UA. Klicken um zu vergrößern.
Das Steward Observatory Mirror Lab der University of Arizona feuert seinen riesigen Spinnofen vor und inspiziert Tonnen von Glas, um einen ersten Spiegel mit einem Durchmesser von 8,4 Metern (27 Fuß) für das Giant Magellan Telescope (GMT) zu gießen. Das Casting ist für Samstag, 23. Juli, geplant.
Mit diesem Meilensteinschritt wird das GMT als erstes extrem großes bodengestütztes Teleskop mit dem Bau beginnen.
Der fertige Hauptspiegel des GMT-Teleskops wird aus sechs 8,4-Meter-Off-Axis-Spiegeln bestehen, die einen siebten, axialen Zentralspiegel umgeben. (Ein außeraxialer Spiegel fokussiert Licht in einem Winkel weg von seiner Achse, im Gegensatz zu einem symmetrischen Spiegel, der Licht entlang seiner Achse fokussiert.) Diese Anordnung wird dem GMT das Viereinhalbfache der Sammelfläche jedes aktuellen optischen Teleskops verleihen und das Auflösungsvermögen eines Teleskops mit 25,6 Metern (84 Fuß) Durchmesser oder das 10-fache der Auflösung des Hubble-Weltraumteleskops.
Das „Spin-Casting“ einteiliger Teleskopspiegel, die riesig, steif und dennoch leicht sind, ist ein geniales, beeindruckendes Verfahren, das vom Astronomieprofessor der University of Arizona Regents, J. Roger P. Angel, konzipiert und entwickelt wurde. Das Gießen riesiger monolithischer Spiegel wird nur an einem Ort auf der Welt erreicht – dem Steward Observatory Mirror Laboratory.
Das Casting-Team unter der Leitung von Randy Lutz installierte in sieben Wochen von April bis Mai etwa 50 Kerne pro Tag für insgesamt 1.681 Kerne. Das Team verschraubte bei dieser Operation jeden Kern in genau gemessenen Winkeln mit den Herdplatten und den angrenzenden Kernen. Die Crew bestrich alle Klebestellen mit blauem „Schlumpf“ – einem Gebräu in der Farbe der blauen Schlumpf-Zeichentrickfiguren –, um zu verhindern, dass Glas an der Form klebt.
Zu diesem Zeitpunkt fasst die Form 17.000 Pfund Herdplatten, 16.000 Pfund Faserwannenwände und 15.000 Pfund Kerne und Stifte. Das Gussteam hat nun die fertige Form gereinigt und inspiziert, den Ofendeckel abgelassen und am 16. Juni mit dem Vorbrennen begonnen.
Die Teammitglieder „steuern“ den Ofen aktiv per Computer, während die Temperaturen während der ersten 8 Tage des Heizprozesses ansteigen, und schalten dann den Strom aus, um die zweiwöchige Vorzündung abzuschließen. Das Vorbrennen zentriert Kernleimfugen, brennt Verunreinigungen aus und belastet die Form. Das Gussteam wird die Form nach dem Vorbrennen auf eventuell erforderliche Reparaturen untersuchen.
Einige der visuell beeindruckendsten Schritte beim Gießen sind die Glasinspektion und das Laden. Das Team begann am 24. Juni mit der Inspektion von 90 Versandkisten mit Glas. Die Glasverladung ist für die zweite Juliwoche geplant, sagte Steve Miller, Manager des Mirror Lab.
Das 40.000 Pfund Borosilikatglas, aus dem der GMT-Spiegel mit einem Durchmesser von 8,4 Metern hergestellt wird, stammt von Ohara Glassworks in Japan. Ohara hat das Glas aus Sand hergestellt, der von der Golfküste Floridas stammt.
Das Spiegellabor beginnt am 18. Juli mit dem Aufheizen des Ofens. Es dauert sechs Tage, bis das Glas seine Höchsttemperatur von 2.150 Grad Fahrenheit (1178 Grad Celsius) erreicht. Bei dieser Temperatur beginnt das Glas bei Raumtemperatur wie Honig zu fließen. Das dicke flüssige Glas fließt zwischen den sechseckigen Kernen in der Form, um eine „Wabenstruktur“ zu erzeugen. Der fertige Spiegelrohling wiegt etwa ein Fünftel so viel wie ein massiver Glasspiegel seiner Größe.
Die Lager des Drehofens drehen während des Schleudergießens eine 100-Tonnen-Last. Der Ofen kann während des Gießens mit bis zu 1,1 Megawatt Strom versorgt werden – genug, um je nach Jahreszeit durchschnittlich 750 bis 1.100 Haushalte in Tucson zu versorgen.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Ofens bestimmt die Tiefe der Kurve, die in die Form des Spiegels gesponnen wird, oder die Brennweite des Spiegels. Der GMT-Spiegel dreht sich fünfmal pro Minute, langsamer als die beiden 8,4-Meter-Spiegel, die das Labor für das Large Binocular Telescope (LBT) hergestellt hat, da der achsenversetzte GMT-Spiegel ein flacherer Spiegel mit längerer Brennweite sein soll als der symmetrische LBT-Vorwahlen.
„Dies ist eine neue Epoche für die Astronomie“, sagte Richard Meserve, Präsident der Carnegie Institution. „Die Herstellung des Off-Axis-Spiegels ist ein bahnbrechendes Ereignis, das die wissenschaftliche Entdeckung voranbringen wird. Alle im achtköpfigen GMT-Konsortium sind begeistert, dass wir in Produktion sind.“
Das Giant Magellan Telescope Konsortium umfasst derzeit die Carnegie Observatories, Harvard University, Smithsonian Astrophysical Observatory, University of Arizona, University of Michigan, Massachusetts Institute of Technology, University of Texas at Austin und Texas A & M University.
„Die Tatsache, dass wir bereits in Produktion sind, hängt direkt mit der erfolgreichen Technologie zusammen, die für die beiden 6,5-Meter-(21-Fuß-)Magellan-Teleskope am Las Campanas-Observatorium von Carnegie in Chile entwickelt wurde“, sagte Matt Johns, stellvertretender Direktor der Carnegie-Observatorien und GMT-Projektmanager. „Die Magellan-Teleskope haben sich als die besten Natural Imaging-Teleskope am Boden erwiesen.“
Die Spiegelkühlung ist ein sorgfältig kontrollierter Prozess, der 11 bis 12 Wochen dauert. Nachdem der Spiegel vollständig abgekühlt ist, wäscht das Labor die Keramikkerne aus den Glaswabenzellen des Spiegels. Anschließend wird der Spiegel geschliffen und auf eine Genauigkeit von plus-oder-minus 15 bis 20 Nanometer (ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter) poliert. Der Spiegel wird am Standort des Observatoriums mit einer nur 100 Nanometer dicken reflektierenden Aluminiumschicht überzogen.
Die GMT soll 2016 an einem Standort im Norden Chiles fertiggestellt werden. Mit seiner starken Auflösung und seinem enormen Sammelbereich wird es die wichtigsten Fragen der Astronomie untersuchen können, darunter die Geburt von Sternen und Planetensystemen in unserer Milchstraße, die Mysterien schwarzer Löcher oder die Entstehung von Galaxien.
Detaillierte Informationen zu den Design- und Wissenschaftszielen von GMT finden Sie online unter http://www.gmto.org/
Originalquelle: UA-Pressemitteilung
