Teleskopy 

Waldemar Ogłoza

Nasze Okno na Wszechświat

Dostęp do wielkiego teleskopu to marzenie każdego astronoma. Duże, nowoczesne instrumenty stwarzają warunki do prowadzenia najbardziej wyrafinowanych obserwacji i otrzymywania najdoskonalszych rezultatów. Marzenia te jednak najczęściej przegrywały z takimi problemami, jak techniczne możliwości konstrukcji i koszty budowy.

Budowa i eksploatacja dwu do niedawna największych teleskopów (średnica 5 m Mt. Palomar USA; 6 m SAO Rosja) pokazały, że osiągnęliśmy granice tradycyjnych technologii budowy wielkich zwierciadeł. Zapewnienie im odpowiednich parametrów optycznych i mechanicznych powodowało, że zwierciadła były robione z grubych tafli szkła, na przykład masa sześciometrowego zwierciadła wynosi ponad 40 ton! Odlewanie i szlifowanie większych zwierciadeł jest bardzo trudne, a budowa olbrzymiego teleskopu z takim lustrem - praktycznie niemożliwa. Dwudziestotonowe lustro teleskopu na Mt. Palomar stygło po odlaniu przez rok, a szlifowano je 11 lat (z przerwą spowodowaną przez wojnę).

Zaczęto więc budować zwierciadła według innych technologii. Zamiast jednego zwierciadła stosuje się mozaikę luster o średnicy rzędu 1 metra. Każde zwierciadło spoczywa na ruchomej platformie, a odpowiednie układy pomiarowe i komputery zapewniają właściwe ich położenie względem siebie. Ta idea umożliwiła konstrukcję największego pracującego obecnie teleskopu Kecka (USA) o równoważnej średnicy około 10 metrów.

Drugim problemem ograniczającym budowę wielkich teleskopów są jej koszty. Jak wykazało życie, cena teleskopu rośnie z 4 potęgą jego średnicy, a teleskop o średnicy 10 m. kosztuje około 100 mln dolarów. Nic więc dziwnego, że nowe optyczne giganty są budowane bądź przez kraje zamożne (USA i Japonia), bądź przez międzynarodowe organizacje.

Jednym z najbardziej kosztownych problemów, jakie musi się rozwiązać budując teleskop, to uginanie się konstrukcji teleskopu oraz samego lustra pod wpływem własnego ciężaru. Ugięcia te zależą od nachylenia teleskopu względem pionu, a nachylenie to zależy przecież od miejsca na niebie, w które teleskop celuje.

A gdyby zbudować teleskop o stałym nachyleniu? Na taki właśnie pomysł wpadli konstruktorzy teleskopów HET (Hobby Eberly Telescope, USA) oraz SALT (South African Large Telescope), dwóch bliźniaczych instrumentów o wieloczłonowym lustrze 11-metrowej średnicy.

Instrument ten będzie mógł się obracać w azymucie, lecz nie będzie możliwości zmiany wysokości patrzenia. Takie ograniczenie sprawia, że tylko 75% nieba będzie dostępnych dla obserwacji, jednak koszt teleskopu zmniejszy się do 20%.

Aby zaobserwować dany obiekt na niebie trzeba będzie poczekać aż wzejdzie on - dzięki obrotowi sfery niebieskiej - na odpowiednią wysokość i dopiero wtedy (przez pewien czas) można prowadzić obserwacje. Dzięki nowatorskiej konstrukcji pole widzenia teleskopu wynosi aż 10o, zatem obszar nieba dostępny dla teleskopu tworzy dość gruby pierścień, który w różnych miejscach przecinają gwiazdy podczas swojej wędrówki po niebie. Czas obserwacji wybranego obiektu w ciągu jednej doby wynosi od 2x40 minut (gwiazda dwukrotnie przecina pierścień) do 1x120 minut (gwiazda przechodzi przez cięciwę pierścienia bez wchodzenia w centralny martwy obszar). Jest to czas wystarczający do przeprowadzenia tylko wybranych rodzajów obserwacji. Teleskop ten będzie wyspecjalizowany w obserwacjach spektroskopowych bardzo słabych obiektów, np. gwiazd w innych galaktykach.

Pierwszy powstał HET, zbudowany w Obserwatorium Mc.Donald's w Teksasie. Jego zadaniem będzie obserwacja obiektów na północnej półkuli nieba. Teleskop ten jest już zupełnie ukończony i trwają pierwsze próbne obserwacje. Drugi teleskop SALT powstanie w RPA na terenie South African Astronomical Observatory i będzie obserwował niebo południowe. Dzięki uproszczonej konstrukcji, taniej sile roboczej w RPA, lokalizacji na terenie pracującego już obserwatorium, aĘtakże dzięki wykorzystaniu doświadczeń z budowy HETa, cena tego instrumentu wyniesie około 20 milionów dolarów.

Środowisko polskich astronomów uznało, że jest to okazja do włączenia się naszego kraju w ten projekt, tak aby również polscy naukowcy mieli możliwość obserwowania nieba przy użyciu wielkiego teleskopu. Obecnie pracujące na terenie Polski instrumenty mają średnice 0,6 m. (np. teleskop naszej uczelni na Suhorze), a Uniwersytet Warszawski posiada także 1,3-metrowy teleskop w Chile (w dogodniejszych niż u nas warunkach klimatycznych). Dotychczas Polacy mogli pracować na wielkich teleskopach tylko sporadycznie, np. dzięki współpracy z zagranicznymi astronomami.

Teleskop SALT będzie finansowany przez RPA, Polskę oraz kilka uniwersytetów amerykańskich i niemieckich. Planowany udział naszego kraju w tej inwestycji to 20-25% całości, czyli około 4. milionów dolarów. Część tej sumy to pieniądze przeznaczone przez Rząd Polski na współpracę z RPA (podpisano już odpowiednią umowę), a reszta to składka polskich uniwersytetów: Toruńskiego, Wrocławskiego, Warszawskiego i Jagiellońskiego oraz Centrum Astronomicznego PAN. Nie wszystkie te pieniądze wywędrują do RPA. Część prac konstrukcyjnych zostanie wykonana w naszym kraju.

Czas obserwacyjny będzie przyznawany poszczególnym współwłaścicielom proporcjonalnie do poniesionych kosztów budowy oraz późniejszej eksploatacji teleskopu. Dzięki odpowiednim umowom możliwa będzie też "odsprzedaż" czasu obserwacyjnego.

W RPA zakończono już badania warunków klimatycznych i wybrano lokalizację teleskopu, którego budowa ruszy lada dzień. Wpisowe do klubu SALT wynosi 100 tys. dolarów (płatne w ciągu pięciu lat). Czy Akademia Pedagogiczna w Krakowie może się włączyć do tego projektu?

Waldemar Ogłoza  

Kraków, lipiec 2000
Statystyka