Come si raccolgono più grande al mondo lo specchio di un telescopio?

Specchio fucina presso l'Università dell'Arizona è facile non notare. Con le sue dimensioni imponenti, il Laboratorio di specchi Richard Кэриса si trova all'ombra di un gigante dello stadio di football americano dell'università del 56 000 posti. Anche la sua più straordinaria rapido — ottagonale torre di cemento, decorata con il logo della scuola, sembra un dettaglio architettonico arena accanto. Tuttavia, proprio in questa torre si trova l'hardware più importante.

All'Interno del laboratorio stretta fluorescente verde scala sale a cinque piani prima di entrare nella torre. Lì incontrerà l'amministratore laboratorio Stewart Weinberger e chiede di togliere le tasche.

«Occhiali, chiavi, maniglie. Tutto ciò che può cadere e danneggiare lo specchio», dice. Weinberger organizza una gita sul podio a 25 metri sopra lo specchio del diametro di 9 metri. Per fare questo specchio, ci sono voluti 20 milioni di dollari e di circa sei anni. «La maggior parte delle persone in laboratorio non puo ' venire qui», dice. Questo spiega il nervosismo Weinberger — ha legato la fotocamera turisti al polso. Di seguito — in prima persona, il giornalista di Wired.

Vista secondo il mirroring del segmento con i vertici di prova torri laboratorio specchi

Disco di Vetro di me — uno dei sette specchi, che alla fine si riuniranno a Giant Magellan Telescope. Si lavorerà in piena forza nel 2025 l'osservatorio di Las Кампанас nel deserto di Atacama in Cile e diventerà il più grande ottica di osservatorio del mondo. Il suo specchio, ognuno dei quali pesa 17 tonnellate, saranno situati in fiore-lamelle di configurazione con sei asimmetriche specchi che circondano centrale simmetrico segmento. Collettivamente, essi si estendono per 25 metri (che è due volte più grande del diametro esistenti telescopi ottici) e occupano una superficie complessiva di 1300 metri quadrati (una superficie approssimativa di due campi da tennis). Con risoluzione forza 10 volte superiore a quella del telescopio spaziale Hubble, BMT cattura e mettere a fuoco i fotoni di galassie e buchi neri ai margini dell'Universo, di studiare la formazione di stelle e mondi accanto a loro e cercare tracce di vita in atmosfere potenzialmente pianeti abitati.

Ma prima di BMT procederà al loro lavoro, gli scienziati e gli ingegneri del laboratorio di specchi bisogno di creare queste gigantesche lastre di vetro. Per fare questo, come ci si aspetterebbe, è veramente un compito monumentale.

«Questo è uno dei più complessi di specchi che abbia mai fatto. Sono асферичные, molto grande e ultra-preciso», dice il vice direttore MirrorLab Jeff Kingsley. «Il nostro obiettivo è quello di fare uno specchio ogni quattro anni, dall'inizio alla fine». Sul primo specchio ci sono voluti circa dieci anni. Il secondo segmento — che protegge Weinberger — iniziato a fare nel mese di gennaio 2012 e non è finito fino al 2019.

Attualmente in MirrorLab sono specchi BMT nelle diverse fasi di produzione. Quest'ultimo ha iniziato a fare proprio la scorsa settimana. Il primo passo — scaricare 20 tonnellate di vetro borosilicato E6 in un enorme forno rotante, manualmente. All'interno del forno 1700 pilastri esagonali formano la forma di nido d'ape, per la costruzione di cui ci sono voluti circa sei mesi. Nel giro di pochi giorni il forno riscaldato a migliaia di gradi Celsius, si ribalta cinque volte al minuto. Vetro, ora è già liquido, scorre a nido d'ape, mentre le forze di rotazione di arrotondare fusa fanghiglia lungo i bordi, dando uno specchio la sua forma concava.

Per microonde tornata a temperatura ambiente, hanno bisogno di tre mesi. Solo allora il personale del laboratorio di pulire lo specchio, ha messo mediante impianti di risalita e la immerge in un bagno di sotto alta pressione. «Siamo infatti обстреливаем la sua pistola per lavaggio auto», dice Kingsley. «Intelligente il ragazzo del college dell'università di venuto e rifatto sotto di pulizia vetro».

Poi il personale del laboratorio girano specchio dall'alto verso il basso su una gigantesca fluttuazione bordo e trasportato nella camera centrale del laboratorio, dove si trova due stazioni di lucidatura dello specchio. Stanno togliendo di mezzo centimetro di vetro dalla parte posteriore della colata. Non appena si diventa liscia, il personale MirrorLab attaccato ad esso 165 valvole di carico, che poi verranno montate alle unità già nel deserto di Atacama.

Quindi il ribaltamento specchio il viso rivolto verso l'alto, e inizia un lavoro difficile.

Sei esterni segmenti di specchio BMT — petali in fiore, se vuoi — sono di forma irregolare. I loro contorni topograficamente identici prende una patatina Pringles, solo più sottili; le curve impossibili da vedere ad occhio nudo, ma a causa della loro formazione specchio diventa dolore in fondo alla schiena.

«Noi vogliamo che il telescopio è stato limitato fondamentale fisica — lunghezza d'onda della luce e il diametro dello specchio, e non irregolarità sulla superficie dello specchio», dice lo scienziato-optometrista Buddy Martin, che guarda la levigatura e la lucidatura. Sotto «irregolarità» che ha in mente difetti più di 20 nanometri — dimensioni di un piccolo virus. Ma quando lo specchio esce fuori forma, la sua irregolarità può raggiungere millimetri o più.

Un Paio di passate di sgrossatura possono appianare queste irregolarità fino a 20 micron — un quarto della larghezza di un capello umano. Ma questi difetti sono ancora 1000 volte di più di quello che dovrebbe essere.

E ' qui che entra in gioco la torre MirrorLab. Sulla sua sommità c'è un set di laser e interferometri, che sono alla ricerca di questi субмикронные rugosità. Il processo di misurazione è così sensibile che lo specchio deve essere su un sistema pneumatico, si separa dal movimento di un edificio. «Le vibrazioni arrivano con stadio di calcio, di traffico su strade adiacenti, elicotteri sulla strada per l'ospedale», dice Martin. «Non si sente, mamisura molto sensibili».

I Sensori in un test di torre creano una mappa di contorno della superficie dello specchio. Scarica la mappa in superficie la macchina, e rimuoverà tutte finitura a specchio. Ma non tutti in una volta. Nel corso di oltre un anno di specchio saranno muoversi qua e là fra la torre e полировальными stazioni, fino a quando non diventa liscio... «come il vetro».

Solo allora lo specchio permetteranno di lasciare il laboratorio. Il primo segmento BMT ha lasciato l'oggetto nel mese di settembre, per liberare un posto per i loro fratelli e sorelle. Ora si trova nell'area di memorizzazione temporanea a breve distanza dall'aeroporto internazionale di Tucson, in attesa di spedizione nel deserto di Atacama, dove 100-нанометровое sottile rivestimento in alluminio completerà la lunga transizione da 20 tonnellate mucchio di pezzi di vetro in прочесывающую spazio la superficie riflettente.

«Sai, siamo anche specchi qui non lo facciamo», dice Martin. «Stiamo facendo grandi pezzi di vetro».