Olbrzymie zwierciadło do badania nieba

W zakładzie w Tuscon, w Arizonie, dziewięć razy na minutę obraca się olbrzymi piec, w którego wnętrzu panuje temperatura 1170 stopni Celsjusza. W tym niesamowitym żarze roztopione szkło spływa do przypominającej plaster miodu formy odlewniczej, aby uformować dysk o lekko wklęsłej powierzchni i średnicy 3,5 m. Po trwającym miesiącami chłodzeniu, modelowaniu i polerowaniu, dysk przekształci się w zwierciadło będące duszą jednego z największych na świecie teleskopów.

Teleskop Wiliama Herschela w La Palma na Wyspach Kanaryjskich

Zwierciadła teleskopów muszą być idealnie wypolerowane i nie mogą zmieniać kształtu, bo jedynie wówczas dają ostry obraz gwiazdy czy planety. Największym problemem są zmiany temperatury w ciągu nocy. Wszystkie powszechnie używane materiały, w tym zwyczajne szkło, rozszerzają się lub kurczą pod wpływem zmian temperatury. Ponieważ zwierciadło teleskopu jest najcieńsze w części środkowej, stygnie ona szybciej i bardziej się kurczy niż część zewnętrzna. Na skutek tego zwierciadło i odbity przez nie obraz ulegają zniekształceniu.

Przez długi czas zwierciadła do teleskopów wykonywano ze zwykłego szkła. Astronomowie potrzebowali jednak coraz większych zwierciadeł, które z kolei coraz bardziej zniekształcały obraz. Wynalezienie pyrexu, szkła ognioodpornego, które rozszerza się i kurczy trzy razy mniej niż zwyczajne szkło, umożliwiło astronomom zbudowanie w 1948 r. największego wówczas teleskopu. Miał on 5-metrowe zwierciadło z pyrexu i został umieszczony na górze Palomar w południowej Kalifornii. Obecnie większość zwierciadeł robi się z mieszaniny szkła i ceramiki, która prawie wcale się nie rozszerza. Powierzchnia zwierciadła pokrywana jest warstwą aluminium odbijającą promienie świetlne. Robiąc zwyczajne zwierciadło do teleskopu, roztapia się mieszaninę szkła i ceramiki w płaskiej formie odlewniczej o odpowiedniej średnicy. Kiedy surowce dokładnie się roztopią, lustro poddaje się chłodzeniu trwającemu wiele tygodni lub miesięcy. Ma to zapobiec powstawaniu naprężeń, które później mogą spowodować zniekształcenie lustra. Odlewowi lustra kształt nadaje się w procesie kontrolowanym przez komputer, który ocenia prawidłowość krzywizny powierzchni. Tafla lustra jest następnie pokrywana warstwą substancji odbijającej promienie świetlne. W tym celu lustro wkłada się do komory próżniowej, w której pary aluminium osiadają cienką warstwą na jego powierzchni.

Obecnie, gdy planuje się budowę znacznie większych teleskopów, wykonywane w tradycyjny sposób zwierciadła byłyby niezwykle ciężkie. np. zwierciadło 8-metrowego teleskopu zrobione na wzór 5-metrowego zwierciadła palomarskiego ważyłoby czterokrotnie więcej. Z myślą o olbrzymich, ale lekkich zwierciadłach zespół z Tuscon skonstruował piec obrotowy. Zanim do formy odlewniczej trafi szkło, umieszcza się tam sześciokątne bloki cementu, które zalewa się stopionym szkłem tworząc sieć cienkich ścianek przypominających strukturą woskowy plaster miodu. W rezultacie struktura szkła składa się z sześciokątnych "komórek" pokrytych od góry do dołu szklana taflą. Dolna tafla jest perforowana, a gdy szkło całkiem ostygnie, kruchy cement ("miód") wypłukuje się ze szklanego plastra strumieniami wody. Takie zwierciadło jest czterokrotnie lżejsze niż tej samej wielkości zwierciadło jednolite.

Odsłony: 8489