Arbeiter, die die Form des 8,4-Meter-Spiegels für den Riesen-Magellan-Teleskopspiegel fertigstellen. Bildnachweis: Lori Stiles / UA. Klicken um zu vergrößern.
Das Steward Observatory Mirror Lab der Universität von Arizona zündet seinen riesigen Spinnofen vor und inspiziert Tonnen Glas, um einen ersten Spiegel mit einem Durchmesser von 8,4 Metern für das Giant Magellan Telescope (GMT) zu gießen. Das Casting ist für Samstag, den 23. Juli geplant.
Mit diesem Meilenstein ist das GMT das erste extrem große bodengestützte Teleskop, das mit dem Bau beginnt.
Der fertige GMT-Teleskop-Primärspiegel wird aus sechs 8,4-Meter-Spiegeln außerhalb der Achse bestehen, die einen siebten zentralen Spiegel auf der Achse umgeben. (Ein außeraxialer Spiegel fokussiert Licht in einem Winkel von seiner Achse weg, im Gegensatz zu einem symmetrischen Spiegel, der Licht entlang seiner Achse fokussiert.) Diese Anordnung gibt dem GMT die viereinhalbfache Sammelfläche eines aktuellen optischen Teleskops und das Auflösungsvermögen eines Teleskops mit einem Durchmesser von 25,6 Metern (84 Fuß) oder das 10-fache der Auflösung des Hubble-Weltraumteleskops.
Einteilige Teleskopspiegel mit Spin-Casting-Funktion, die riesig, steif und dennoch leicht sind, sind ein genialer, großartiger Prozess, der vom Astronomieprofessor der Regenten der Universität von Arizona, J. Roger P. Angel, konzipiert und entwickelt wurde. Das Gießen von riesigen monolithischen Spiegeln wird nur an einem Ort der Welt durchgeführt - dem Steward Observatory Mirror Laboratory.
Das Casting-Team unter der Leitung von Randy Lutz installierte von April bis Mai sieben Wochen lang etwa 50 Kerne pro Tag für insgesamt 1.681 Kerne. Das Team verschraubte bei diesem Vorgang jeden Kern in genau gemessenen Winkeln mit der Herdplatte und den angrenzenden Kernen. Die Besatzung beschmierte alle geklebten Stellen mit blauem „Schlumpf“ - eine Mischung aus der Farbe der blauen Schlumpf-Comicfiguren -, um zu verhindern, dass Glas an der Form haftet.
Zu diesem Zeitpunkt fasst die Form 17.000 Pfund Herdfliesen, 16.000 Pfund Faserwannenwände und 15.000 Pfund Kerne und Stifte. Das Gussteam hat nun die fertige Form gereinigt und inspiziert, den Ofendeckel abgesenkt und am 16. Juni mit dem Vorbrennen begonnen.
Die Teammitglieder „steuern“ den Ofen aktiv per Computer, während die Temperaturen in den ersten 8 Tagen des Heizprozesses ansteigen, und schalten dann die Stromversorgung aus, um die zweiwöchige Vorfeuerung abzuschließen. Das Vorbrennen zentriert die Kernklebeverbindungen, brennt Verunreinigungen aus und belastet die Form. Das Gussteam überprüft die Form nach dem Vorbrennen auf erforderliche Reparaturen.
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 aus Glas. Die Glasverladung ist für die zweite Juliwoche geplant, sagte Steve Miller, Manager des Mirror Lab.
Die 40.000 Pfund Borosilikatglas, aus denen der GMT-Spiegel mit einem Durchmesser von 8,4 Metern (27 Fuß) hergestellt wird, stammen von Ohara Glassworks in Japan. Ohara stellte das Glas aus Sand her, der von der Golfküste Floridas stammt.
Das Spiegellabor heizt den Ofen am 18. Juli auf. Es dauert sechs Tage, bis das Glas die Höchsttemperatur von 1178 Grad Celsius erreicht hat. 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 endgültige Wabenspiegelrohling wiegt etwa ein Fünftel so viel wie ein massiver Glasspiegel seiner Größe.
Die Lager am Drehrohrofen drehen während des Spritzens eine Last von 100 Tonnen. 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 Tucson-Haushalte mit Strom zu versorgen.
Die Rotationsrate des Ofens bestimmt die Tiefe der Kurve, die in die Form des Spiegels gedreht 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 außeraxiale GMT-Spiegel ein flacher 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 außeraxialen Spiegels ist ein wegweisendes Ereignis, das die wissenschaftliche Entdeckung vorantreiben wird. Alle Mitglieder des achtköpfigen GMT-Konsortiums sind begeistert, dass wir in Produktion sind. "
Das Giant Magellan Telescope-Konsortium umfasst derzeit die Carnegie Observatories, die Harvard University, das Smithsonian Astrophysical Observatory, die University of Arizona, die University of Michigan, das Massachusetts Institute of Technology, die University of Texas in Austin und die Texas A & M University.
"Die Tatsache, dass wir bereits in Produktion sind, hängt direkt mit der erfolgreichen Technologie zusammen, die für die 6,5-Meter-Magellan-Doppelteleskope 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 natürlichen Bildgebungsteleskope 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. Dann wird der Spiegel mit einer Genauigkeit von plus oder minus 15 bis 20 Nanometern geschliffen und poliert (ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter). Der Spiegel wird am Observatorium mit einer nur 100 Nanometer dicken Schicht aus reflektierendem Aluminium beschichtet.
Die Fertigstellung der GMT ist für 2016 an einem Standort im Norden Chiles geplant. Mit seiner leistungsstarken Auflösung und seiner enormen Sammelfläche wird es in der Lage sein, die wichtigsten Fragen der Astronomie zu untersuchen, einschließlich der Geburt von Sternen und Planetensystemen in unserer Milchstraße, der Geheimnisse der Schwarzen Löcher und der Entstehung von Galaxien.
Detaillierte Informationen zu den GMT-Design- und Wissenschaftszielen finden Sie online unter http://www.gmto.org/.
Originalquelle: UA-Pressemitteilung
