64 Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999

Z

punktu obserwacyjnego na pagór-
ku czerwonawego ˝u˝lu wzno-
szàcym si´ nad urwistym, kr´tym

szlakiem widzowie Êledzili posuwajàcy
si´ w ˝ó∏wim tempie konwój. Wspinanie
si´ na odcinku d∏ugoÊci zaledwie 100 km,
od portu morskiego poprzez pofa∏dowa-
ne tereny uprawne i smolistoczarne pola
lawy poza enklaw´ astronomów na wy-
sokoÊci ponad 2800 m i dalej w gór´ po
wàskiej drodze wykutej w zatrwa˝ajàco
stromych i niestabilnych zboczach od
dawna drzemiàcego wulkanu, zaj´∏o te-
mu orszakowi trzy dni. Szybki piechur
móg∏by wyprzedziç t´ gwardi´ honorowà
pojazdów z nap´dem na cztery ko∏a, s∏u-
˝àcych za eskort´ olbrzymiej platformy.
Dwa 450-konne ciàgniki, po∏àczone linà
gruboÊci 10 cm, dêwiga∏y oÊmiokàtnà sta-

lowà skrzyni´ zawierajàcà 22-tonowy ka-
wa∏ szk∏a, zbyt delikatny, by utrzyma∏ si´
pod swym w∏asnym ci´˝arem. Mimo
warstw nowoczesnej wyÊció∏ki amorty-
zujàcej wstrzàsy upadek znajdujàcego si´
w Êrodku zwierciad∏a z wysokoÊci zaled-
wie pó∏ metra móg∏by spowodowaç jego
zniszczenie. Gdyby zosta∏o uszkodzone,
budowa tego gigantycznego teleskopu –
ca∏e dziesi´ciolecie projektowania i pro-
dukcji – opóêni∏aby si´ o wiele lat i po-
ch∏on´∏a kolejne miliony dolarów.

Podczas pokonywania serpentyn sta-

lowa skrzynia wystawa∏a tak daleko po-
za obrys ciàgników, ˝e ich delikatnemu
∏adunkowi grozi∏o zarycie si´ w nasyp
z popio∏u wulkanicznego po jednej stro-
nie lub stoczenie w dó∏ stromego stoku
po drugiej. W odpowiednim miejscu

technika mo˝e jednak czyniç istne cu-
da. Tu, wÊród popio∏ów wyrzuconych
z trzewi Mauna Kea, skàd wyraênie wi-
daç ocean, zda∏y si´ ujawniç i wspó∏-
dzia∏aç pierwotne ˝ywio∏y powietrza,
ziemi, ognia i wody. Gdy konwój zbli˝a∏
si´ do wierzcho∏ka, uwa˝anego przez
wyznawców pradawnej religii na wy-
spie Hawaii za Êwi´tà siedzib´ bogini
Êniegu, przybra∏ kszta∏t ogromnego
krzy˝a. Rzàd ciàgników Ford Explorers
i Toyota 4Runners tworzy∏ jego trzon,
a absurdalnie sterczàce stalowe opako-
wanie – ramiona. Nad nimi zaÊ, poÊród
ksi´˝ycowego krajobrazu na wysokoÊci
4200 m, srebrzysta kopu∏a obserwato-
rium Gemini North oczekiwa∏a w palà-
cym czerwcowym s∏oƒcu na przyj´cie
owego szklanego cuda, tak by ukoƒczo-

Nowe oko na kosmos

Na najwy˝szej górze basenu Oceanu Spokojnego po 10 latach

˝mudnych prac stanà∏ teleskop, który jakoÊcià zdj´ç

byç mo˝e pobije obserwatoria kosmiczne

Gary Stix, cz∏onek zespo∏u redakcyjnego Scientific American

Zdj´cia Andy Ryan

WYPRAWY

Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999 65

¸OWCA GWIAZD, zwierciad∏o o Êrednicy
8.1 m, zamkni´te w obudowie ochronnej,
posuwa si´ w stron´ miejsca przeznaczenia
– srebrzystej otwartej kopu∏y

(poni˝ej) ob-

serwatorium Gemini North na szczycie
Mauna Kea.

ny zosta∏ ten pomnik ku czci Êwieckiej
religii.

Czy pradawnych bogów rozgniewa

taki Êwi´tokradczy najazd? Kto wie. JeÊli
wespniesz si´ na pomost na szczycie tej
lÊniàcej obrotowej pó∏kuli i rozpostrzesz
ramiona, mo˝esz og∏osiç si´ królem
Êwiata. W tej chwili czubek twej g∏owy
b´dzie stanowi∏ najwy˝szy punkt w ca-
∏ym basenie Oceanu Spokojnego.

Ten podj´ty z najwi´kszymi Êrodka-

mi ostro˝noÊci transport kruchego
zwierciad∏a na szczyt góry oznacza∏ ko-
niec jednego z najbardziej ryzykownych
etapów projektu Gemini, lecz zarazem
poczàtek szeÊciomiesi´cznego okresu
wyt´˝onej pracy. Z harmonogramu wy-
nika∏o, ˝e in˝ynierowie powinni po∏à-
czyç ze sobà i przetestowaç wszystkie

g∏ówne uk∏ady teleskopu w ciàgu pó∏
roku, tak by obserwatorium mog∏o
„uzyskaç pierwsze Êwiat∏o” – czyli
otrzymaç pierwsze zdj´cia kosmosu –
przed Êwi´tami Bo˝ego Narodzenia.

Ów napi´ty plan prac wynika∏ zarów-

no ze skàpego bud˝etu, jak i z ostrego
wspó∏zawodnictwa. W ciàgu 10 miesi´-
cy od maja 1998 roku Gemini i inne ol-
brzymie instrumenty, takie jak Very
Large Telescope (Bardzo Du˝y Tele-
skop) Po∏udniowego Obserwatorium
Europejskiego (ESO) w pó∏nocnym Chi-
le oraz japoƒskie Krajowe Obserwato-
rium Astronomiczne powinny wychwy-
ciç swoje pierwsze Êwiat∏o gwiazd.
Teleskop japoƒski, nazwany Subaru (po
japoƒsku Plejady) wy∏ania si´ z innego
usianego ska∏ami ˝u˝lowego sto˝ka po-

∏o˝onego jedynie kilkaset metrów dalej
[patrz:

WIADOMOÂCI I OPINIE

, „Japonia

do∏àcza do ekstraklasy zbieraczy Êwia-
t∏a”, strona 23].

Gemini North nie b´dzie najwi´kszym

kolektorem Êwiat∏a ostatniej generacji.
Nie ma te˝ pe∏nego wyposa˝enia w op-
tyczne i podczerwone kamery i spektro-
grafy, jakimi mo˝e si´ poszczyciç wielu je-

66 Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999

Monta˝

teleskopu

W

ostatnich miesiàcach zespó∏
Gemini rozpoczà∏ monta˝

g∏ównych elementów teleskopu. Pod
koniec czerwca ciàgniki o wielkiej
mocy wciàgn´∏y zwierciad∏o z portu
w Kawaihae Bay (1) drogami górski-
mi (2) do kopu∏y Gemini (3) na szczyt
Mauna Kea. 11 grudnia zwierciad∏o
opuÊci∏o komor´ do napylaƒ (4).
Dêwig uniós∏ wówczas lustro i umie-
Êci∏ je w obudowie (5).

Zainstalowanych w obudowie

zwierciad∏a 120 sterowanych kom-
puterowo si∏owników wywiera nacisk
na 20-centymetrowà tafl´ szklanà lu-
stra i utrzymuje jej kszta∏t. Te korek-
ty kompensujà drobne deformacje
wywo∏ywane zmianami kierunku i si-
∏y wiatru, temperatury czy pozycji te-
leskopu. Regulacje pozbawiajà po-
wierzchni´ zwierciad∏a nieprawid∏o-
woÊci kszta∏tu, jakie stanowi∏y pro-
blem dla Teleskopu Hubble’a. Przy
odpowiednio nastawionych si∏ow-
nikach ca∏a powierzchnia lustra sta-
je si´ jednorodna z dok∏adnoÊcià
100–200 nm.

Po umieszczeniu zwierciad∏a

w obudowie in˝ynier optomechanik
Eric Hansen zabra∏ si´ do instalowa-
nia w niej czujników (6). Kilka dni
póêniej zwierciad∏o wÊlizn´∏o si´ na
swoje miejsce w szkielecie telesko-
pu na pneumatycznym podnoÊniku
dzia∏ajàcym jak poduszkowiec (7).
Konstrukcja teleskopu (8) utrzymu-
je takà samà temperatur´ jak powie-
trze na zewnàtrz, po cz´Êci dzi´ki
10-metrowym otworom w bocznych
Êcianach kopu∏y (9), którymi ulatujà
ciep∏e i zimne wiry mogàce pogor-
szyç jakoÊç obrazów.

1

2

3

4

5

9

8

7

6

go rywali. Lecz budowniczowie Gemini
zdecydowani sà wygraç wspó∏zawodnic-
two w uzyskiwaniu obrazów z podczer-
wonego koƒca widma elektromagnetycz-
nego. Podczerwieƒ jest stosunkowo s∏abo
zbadanym rejonem, w którym astrono-
mowie poszukujà obszarów powstawa-
nia gwiazd, zamkni´tych w ob∏okach py-
∏u poch∏aniajàcego Êwiat∏o widzialne.
W tym obszarze widma poszukuje si´
tak˝e Êladów najstarszych galaktyk, któ-
rych promieniowanie przesuni´te jest
w stron´ tych d∏ugoÊci fal w trakcie ich
oddalania si´ od nas z niewyobra˝alnymi
pr´dkoÊciami.

To, co wyró˝nia Gemini North, da∏o

si´ zauwa˝yç w obserwatorium ju˝ w po-
∏owie grudnia, jeÊli ktoÊ chcia∏ pogrze-

baç wÊród fragmentów tej uk∏adanki dla
Tytanów, której cz´Êç le˝a∏a jeszcze po-
rozrzucana na stalowej pod∏odze. Pod-
czas gdy po kopule o Êrednicy 36 m roz-
chodzi∏o si´ echo uderzeƒ metalu o
metal, Matt Mountain, rozmowny An-
glik kierujàcy tym programem, spoglà-
da∏ z wyraênà dumà na wierzcho∏ek te-
leskopu wznoszàcy si´ 20 m wy˝ej. Tam
w∏aÊnie metrowe lustro wtórne b´dzie
skupiaç Êwiat∏o zbierane przez g∏ówne
zwierciad∏o o Êrednicy 8.1 m, tworzàc sil-
nà stabilnà wiàzk´. Nad nim, w miejscu,
gdzie w wi´kszoÊci teleskopów znajdu-
je si´ gruba kratownica za∏adowana spe-
cjalistycznymi przyrzàdami, mi´dzy
zwierciad∏em g∏ównym a niebiosami, po-
zosta∏y jedynie dwie cienkie, krzy˝ujàce
si´ stalowe ∏opatki, coÊ na kszta∏t krzy-
wonogiego pajàka. „Ten pajàk emituje
promieniowanie wprost do wiàzki tele-
skopu” – mówi Mountain. W promienio-
waniu, które powoduje, ˝e ch∏odna stal
jarzy si´ w detektorze podczerwieni jak
rozpalona podstawka pod polana w
kominku, mo˝e utonàç s∏aby sygna∏ mi´-
dzygwiazdowy. „Im cieƒszego zrobisz
pajàka, tym mniej b´dzie tej emisji” –
zauwa˝a.

Mountain, który przysi´ga∏, ˝e jego

nazwisko (po angielsku Góra) nie by∏o
warunkiem wst´pnym zatrudnienia go
na stanowisku dyrektora, wymieni∏ jed-
nym tchem list´ ulepszeƒ redukujàcych
poziom promieniowania podczerwone-
go, takich jak pokrycie lustra warstwà
srebra. Srebro i inne Êrodki powinny
zmniejszyç poziom t∏a promieniowania
podczerwonego emitowanego przez sam
teleskop do 3–4%, poni˝ej jednej piàtej
nat´˝enia typowego dla naziemnych ob-
serwatoriów. Mountain recytowa∏ dalej

szczegó∏y z podr´cznika projektowania
nowoczesnych teleskopów. Opowiada∏,
w jaki sposób wywietrzniki otwierajàce
si´ i zamykajàce jak olbrzymie aluminio-
we usta pomagajà usuwaç zniekszta∏ca-
jàce obraz pràdy turbulentnego powie-
trza wewnàtrz kopu∏y, wiry powstajàce
w wyniku ró˝nic temperatur pomi´dzy
teleskopem, kopu∏à a otaczajàcym po-
wietrzem. „Mo˝emy sprowadziç ró˝ni-
c´ temperatur pomi´dzy otoczeniem a
tymi 300 t stali do poziomu jednego stop-
nia” – mówi∏.

Ta dba∏oÊç o szczegó∏y powinna

umo˝liwiç Gemini dostrzeganie w bli-
skiej podczerwieni szczegó∏ów o roz-
miarach kàtowych siedmiu setnych
sekundy ∏uku. Obraz b´dzie zatem

ostrzejszy ni˝ te, które jest w stanie uzy-
skaç Kosmiczny Teleskop Hubble’a ze
swym stosunkowo niewielkim 2.5-me-
trowym teleskopem. Jedna sekunda
∏uku to

1

/

3600

stopnia. Przy takiej

zdolnoÊci rozdzielczej Gemini astro-
nom teoretycznie potrafi∏by odczytaç
logo NASA umieszczone w odleg∏oÊci
350 km na Mi´dzynarodowej Stacji
Kosmicznej – gdyby Êwieci∏o ono w
podczerwieni.

Mountain, z wykszta∏cenia astronom,

poÊwi´ci∏ wi´kszoÊç swojej kariery na-
ukowej budowie i udoskonalaniu in-
strumentów pracujàcych w podczerwie-
ni. Zanim zajà∏ si´ Gemini, zmontowa∏
spektrometr podczerwieni na sàsiednim
brytyjskim Teleskopie Podczerwonym
na Mauna Kea, a potem kierowa∏ wcze-
snymi etapami ulepszania optyki tego
teleskopu.

W nocy poprzedzajàcej w´drówk´ na

szczyt Mountain by∏ na nogach jeszcze
po pó∏nocy, gdy˝ opiekowa∏ si´ swoim
jednorocznym, chorym na b∏onic´ syn-
kiem. Nocne przyzwyczajenia astrono-
ma dobrze przygotowa∏y Mountaina do
ojcostwa – i ten styl ˝ycia oka˝e si´ bar-
dzo potrzebny w ciàgu kilku nast´p-
nych tygodni, gdy pierwsze Êwiat∏o
oznajmi swego rodzaju nowe narodzi-
ny. Wysoki i kr´py 42-latek z bujnà czu-
prynà ciemnych loków nie zosta∏ z pew-
noÊcià zatrudniony z powodu swego
nazwiska. To jego wyrozumia∏oÊç oraz
bezkonfliktowy styl kierowania pracà
i ludêmi sprawia, ˝e z powodzeniem
poÊredniczy mi´dzy ró˝nymi grupami
zaanga˝owanymi w ten projekt, do któ-
rych nale˝à zarówno wybitni nauko-
wcy, jak i urz´dnicy rzàdowi z siedmiu
krajów.

Na tydzieƒ przed Bo˝ym Narodze-

niem sta∏o si´ dla Mountaina jasne, ˝e
Gemini wykona pierwsze zdj´cia firma-
mentu najwczeÊniej w po∏owie stycz-
nia. By∏oby to jedynie drobnym naru-
szeniem harmonogramu u∏o˝onego
ponad cztery lata wczeÊniej. Lecz praw-
d´ powiedziawszy, ani Mountain, ani
szef projektu Jim Oschmann nie wie-
dzieli dok∏adnie, ile jeszcze pozostanie
pracy do momentu, gdy naka˝à, by
otwarto szczeliny kopu∏y i skierowano
oko tego 342-tonowego potwora na jakiÊ
gwiezdny punkcik.

W przepastnej kopule narasta∏a atmos-

fera oczekiwania. In˝ynierowie i techni-
cy w bràzowych kombinezonach zwie-
szali si´ jak ma∏py z konstrukcji tele-

skopu, poprawiajàc pofa∏dowane w har-
monijk´ metalowe pokrycie zwierciad∏a.
Mimo nieznoÊnego zimna panujàcego
w nie ogrzewanej kopule technicy insta-
lowali Êwiat∏owody i okablowanie elek-
tryczne. „Przyda∏aby mi si´ dodatkowa
para p∏uc” – oznajmi∏ cz∏onek zespo∏u
elektryków, Andrew Gushiken, komen-
tujàc obni˝onà zawartoÊç tlenu w powie-
trzu, mniejszà o 40% od tej, którà rozko-
szowali si´ szcz´Êliwcy nurkujàcy i
surfujàcy na falach oceanu kilka kilome-
trów poni˝ej. Robotnicy dokonywali koƒ-
cowych regulacji zarówno wewnàtrz, jak
i na zewnàtrz obudowy zwierciad∏a –
olbrzymiej, pomalowanej na niebiesko
cylindrycznej konstrukcji utrzymujàcej
lustro i wyginajàcej je pod nadzorem
komputera do odpowiedniego kszta∏tu.
Napis nabazgrany na tablicy przywo∏y-
wa∏ do porzàdku ka˝dego, komu przy-
sz∏oby do g∏owy zrobiç sobie przerw´
w pracy: „˚adnych obserwacji na pozio-
mie obserwacyjnym”.

„Mo˝emy si´ spóêniç miesiàc z otrzy-

maniem pierwszego Êwiat∏a, ale nie wi´-
cej – oÊwiadczy∏ Mountain, wymachujàc
r´kami. – Od tego zale˝y wiarogodnoÊç
tego programu i przysz∏ych przedsi´-
wzi´ç.” JeÊliby prace si´ przeciàga∏y, mo-
g∏oby to wstrzymaç realizacj´ planów
przeniesienia zespo∏u monta˝owego do
pó∏nocnego Chile, gdzie – jak to suge-
ruje nazwa Gemini – identyczny bliê-
niak otworzy swoje oko na Wszech-
Êwiat, zanim jego pó∏nocny brat skoƒczy
dwa lata. Majàc do dyspozycji Gemini
North i Gemini South, astronom b´dzie
w stanie opracowaç program obserwa-
cyjny obejmujàcy ca∏e niebo: od obsza-
rów powstawania gwiazd w Ob∏oku
Magellana po galaktyki G∏´bokiego Po-

Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999 67

Samo zwierciad∏o jest majstersztykiem: ˝aden kamieƒ szlachetny

nie by∏ nigdy szlifowany z zachowaniem wi´kszej symetrii.

la Hubble’a. Jedynie ten nowej genera-
cji teleskop stwarza takie mo˝liwoÊci.

Czas nagli Mountaina i jego zespó∏

równie˝ dlatego, ˝e Gemini jest przed-
si´wzi´ciem publicznym. Nie tylko po-
zwala uzyskaç szerszà panoram´ nie-
ba, lecz tak˝e zapewnia czas na obser-
wacje wi´kszej liczbie astronomów ni˝
jakikolwiek inny du˝y amerykaƒski te-
leskop. Gemini stanà si´ narodowymi
8-metrowymi obserwatoriami na po-
trzeby Stanów Zjednoczonych, Wielkiej
Brytanii, Kanady, Australii, Argentyny,
Brazylii i Chile. W odró˝nieniu od tele-
skopów budowanych za pieniàdze pry-
watne Gemini b´dà do dyspozycji ka˝-
dego astronoma z tych krajów, który
zdo∏a przekonaç komisj´ kwalifikacyj-
nà do swojego projektu.

Rzàd USA zobowiàza∏ si´ do pokrycia

po∏owy kosztów programu Gemini; aby
jednak uniknàç wydatków przekraczajà-
cych jego udzia∏, zakreÊli∏ jednoczeÊnie
limit w wysokoÊci 88 mln dolarów. Opóê-
nienia w realizacji Gemini North mog∏y-
by podnieÊç koszty i utrudniç ubieganie
si´ o fundusze na wyposa˝enie teleskopu
w pe∏ny zestaw przyrzàdów.

W ciàgu ca∏ej swojej historii projekt

ten zmaga∏ si´ z trudnoÊciami finanso-
wymi. Redukcja przewidywanego wy-
posa˝enia, na co zwróci∏ uwag´ Moun-
tain, dowodzi zarówno rygorystycznej
polityki finansowej, jak i pomys∏owego
projektowania. Spartaƒska górna cz´Êç
teleskopu ogranicza wprawdzie zak∏ó-
cenia w podczerwieni, ale za cen´ ka-
mery szerokokàtnej, której instalacji ˝y-
czy∏o sobie wielu astronomów, do ba-
dania szerszych po∏aci nieba. PoÊwi´-

cajàc to i inne udogodnienia, zespó∏ Ge-
mini utrzyma∏ jednak koszty teleskopu
w granicach obecnego bud˝etu 184 mln
dolarów. Wydatki zwi´kszone o 8 mln
posz∏y na sfinansowanie lepszych czuj-
ników i sk∏adników potrzebnych do po-
krycia srebrem zwierciad∏a w Chile.

Japonia natomiast wyda∏a na jeden

swój teleskop 350 mln dolarów, nie
szcz´dzàc Êrodków, aby zajàç poczesne
miejsce w najnowszych osiàgni´ciach
astronomii. „Za takà kwot´ mogliby-
Êmy zbudowaç trzy albo cztery Gemi-
ni” – komentuje Oschmann.

Wyczulenie Mountaina na harmono-

gram i koszty mia∏o równie˝ zwiàzek
z kontrowersjà, która towarzyszy∏a pro-
jektowi Gemini w jego poczàtkowym
okresie. W kilka miesi´cy po tym, jak
w 1992 roku zatrudniono go na stano-
wisku kierownika naukowego (na dy-
rektora awansowa∏ w roku 1994), pro-
jekt Gemini zosta∏ nagle wstrzymany,
gdy University of Arizona zakwestio-
nowa∏ przyznanie kontraktu na odlew
zwierciad∏a firmie Corning, która ofe-
rowa∏a niskà cen´. W uniwersyteckim
Laboratorium Zwierciade∏, kierowanym
przez s∏awnego J. Rogera Angela, „uwa-
˝ano, ˝e to im nale˝y si´ ten kontrakt” –
mówi Mountain.

Grupa Angela kontrargumentowa∏a,

˝e ta olbrzymia soczewka kontaktowa –
szeroka na 8 m, lecz gruba jedynie na
20 cm – b´dzie zniekszta∏caç dochodzàce
Êwiat∏o gwiazd, wyginajàc si´ pod wp∏y-
wem drobnych pràdów powietrza we-
wnàtrz kopu∏y. Tak zaprojektowane lu-
stro nie b´dzie wed∏ug ludzi z uniwer-
sytetu podtrzymywane równie dobrze

jak ich zwierciad∏o, sk∏adajàce si´ z cien-
kiego lica podpieranego przez sztywnà
ram´ ze szk∏a borokrzemianowego w
kszta∏cie plastra miodu. W trakcie ostrej
dyskusji, która potem nastàpi∏a, nieza-
le˝na komisja powo∏ana przez National
Science Foundation (NSF – Narodowy
Fundusz Nauki) zaleci∏a przekazanie
kontraktu do University of Arizona.

W ciàgu nast´pnych 11 miesi´cy ze-

spó∏ Gemini musia∏ t∏umaczyç si´ z naj-
drobniejszych szczegó∏ów projektu. „By
daç wyobra˝enie o poziomie intelektu-
alnym tej dyskusji – wspomina Moun-
tain – przytocz´ takie zdarzenie: kon-
kurenci z uniwersytetu pojawili si´ na
zebraniu z kawa∏kiem szyby okiennej
o Êrednicy 1 m, wyci´tej w kszta∏cie ko-
∏a i potrzàsajàc nià, mówili: «Oto jak
wiotkie b´dzie zwierciad∏o Gemini.»”

„To by∏o moje pierwsze doÊwiadcze-

nie z amerykaƒskà spo∏ecznoÊcià astro-
nomicznà – dodaje. – Zada∏em sobie
wówczas pytanie: po kiego licha podjà-
∏em si´ tej pracy?” Ta zagmatwana sytu-
acja omal nie spowodowa∏a „uÊmierce-
nia” projektu. Lecz odr´bna komisja
powo∏ana przez NSF i Association of
Universities for Research in Astronomy
(Stowarzyszenie Uniwersytetów do Ba-
daƒ w Astronomii) – utrzyma∏a w mo-
cy poczàtkowà decyzj´ zespo∏u Gemi-
ni i zezwoli∏a na kontynuacj´ programu
wed∏ug oryginalnego planu.

Mountain wspià∏ si´ na szczyt Mauna

Kea, pokonujàc drog´ z biur projektu Ge-
mini mieszczàcych si´ w mieÊcie porto-
wym Hilo, by obserwowaç jedno z wie-
lu wydarzeƒ niczym kamieƒ milowy
znaczàcych drog´ do pierwszego Êwiat∏a.

68 Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999

DELIKATNE REFLEKSY ÂWIETLNE pada∏y na czterech in˝ynierów oraz techników Gemini przenoszàcych lustro z myjni do komory
pró˝niowej w pobliskiej kopule Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT)

(z lewej). W komorze na tarczy zwierciad∏a osiad∏a cienka

W ostatnich tygodniach ze szczegó∏o-
wego harmonogramu prac in˝ynierskich
na szczycie skreÊlono wiele punktów.
Cz∏onkowie zespo∏u na∏o˝yli aluminiowà
pow∏ok´ na zwierciad∏o g∏ówne i prze-
nieÊli je do cylindrycznej obudowy. Nad-
szed∏ czas osadzenia zwierciad∏a i przy-
twierdzenia go do wznoszàcej si´ nad
nim konstrukcji teleskopu.

W trakcie prac Mountain i Oschmann

spoglàdali w dó∏ z platformy serwisowej
na szkielecie konstrukcji teleskopu na
lÊniàcà wkl´s∏à tafl´ metalu wielkoÊci ba-
senu p∏ywackiego, spoczywajàcà na plat-
formie z boku kopu∏y. Na rusztowaniu
obok zwierciad∏a Larry Stepp, szef pro-
jektu ds. optyki, i in˝ynier optomechanik
Eric Hansen zaciskali rygle, uszczelnia-
jàc zwierciad∏o, tak by trz´sienie ziemi
nie wyrzuci∏o go z obudowy. Operowa-
li kluczami powoli i z wielkà uwagà ni-
czym okulista przyk∏adajàcy skalpel do
rogówki pacjenta. Gdyby klucz upad∏,
spowodowa∏by rys´ nie do usuni´cia.

„Powiem wam, ˝e nie jestem tym za-

chwycony” – wo∏a∏ Stepp do Moun-
taina i Oschmanna, biadajàc nad ko-
niecznoÊcià dokonywania r´cznych re-
gulacji nad samà powierzchnià lustra.
W zespole Gemini Stepp podjà∏ si´ roli
opiekuna zwierciad∏a, który ciàgle za-
leca najbardziej ostro˝ne post´powanie
gwarantujàce, ˝e ten klejnot wart ponad
10 mln dolarów pozostanie nietkni´ty.
Ka˝dy, kto pracowa∏ nad ods∏oni´tym
zwierciad∏em, by∏ zobowiàzany do uzy-
skania zgody Steppa. By wszystko sz∏o
zgodnie z planem, Mountain i Osch-
mann musieli jednak czasami pomijaç
jego obiekcje.

PrzezornoÊç Steppa by∏a jednak zro-

zumia∏a. Samo zwierciad∏o jest majstersz-
tykiem: ˝aden kamieƒ szlachetny nie by∏
nigdy szlifowany z zachowaniem wi´k-
szej symetrii. Ró˝nica wysokoÊci szczy-
tów i dolin na powierzchni zwierciad∏a
wynosi Êrednio nie wi´cej ni˝ 16 nm (mi-
liardowych cz´Êci metra) – prawie po∏o-
w´ tego, co przewidziano poczàtkowo
w kontrakcie z firmà REOSC. Odchy∏ka
od absolutnej g∏adkoÊci nie przekracza
w ˝adnym punkcie 140 nm. „JeÊli rozcià-
gnà∏byÊ to zwierciad∏o do rozmiarów
Atlantyku, najwy˝sza fala mia∏aby 30 cm
wysokoÊci” – mówi Mountain.

Powierzchnia lustra jest przedmiotem

wspó∏zawodnictwa dla wszystkich no-
wych teleskopów. Po wypolerowaniu
zwierciad∏a Gemini naukowcy z Subaru
zadzwonili do biura Mountaina, by za-
pytaç o wyniki. Po ukoƒczeniu tej pracy
zwierciad∏o Subaru przewy˝sza∏o jako-
Êcià powierzchni´ Gemini o 4 nm. Zespó∏
Gemini poda∏ z kolei wyniki Subaru fir-
mie REOSC, gdy ta szlifowa∏a zwiercia-
d∏o przeznaczone dla Gemini South na
szczycie Cerro Pachon w Chile.

Kilkumetrowa podró˝ obudowy

zwierciad∏a po pod∏odze kopu∏y powin-
na by∏a zajàç jedynie kilka minut, po-
trwa∏a jednak pó∏torej godziny. Obudo-
wa o wadze 80 t spoczywa∏a na swego
rodzaju poduszkowcu, posuwajàcym
si´ do przodu chwiejnie i z przerwami.
Wiele razy transport utyka∏ na przerwie
mi´dzy pod∏ogà kopu∏y a obrotowà
platformà centralnà, na której osadzo-
ny jest teleskop. Dwaj robotnicy na
zmian´ zawzi´cie naciàgali lin´, szar-
piàc obudow´ do przodu. Trzeci skaka∏

po linie, wspierajàc wysi∏ki kolegów
swoim ci´˝arem.

Aby sprawy sz∏y zgodnie z planem,

trzeba by∏o wymyÊlaç wiele takich im-
prowizowanych rozwiàzaƒ. Dwa dni
wczeÊniej John Filhaber, odpowiedzial-
ny za po∏àczenie w jednà ca∏oÊç niezli-
czonych uk∏adów Gemini, pomóg∏
trzem kolegom przeciàgnàç zwiercia-
d∏o wtórne, wa˝àcy oko∏o 60 kg szklany
dysk wart ponad milion dolarów, po
betonowym pod∏o˝u w sàsiednim ob-
serwatorium. Ubrani w bia∏e maski chi-
rurgiczne oraz czapki, fartuchy i obu-
wie u˝ywane w sterylnych pomieszcze-
niach czterej m´˝czyêni ostro˝nie pod-
trzymywali lustro, tak jakby przenosili
kosztowny mebel. Jeden niefortunny
wstrzàs w czasie drogi z myjni do pró˝-
niowej komory pokrywania – i by∏oby
po cennej p∏ycie.

Filhaber wola∏by obejÊç si´ bez tego

ryzykownego manewru, lecz komora
do napylaƒ Gemini – na najwy˝szym
poziomie technicznym, jaki kiedykol-
wiek osiàgni´to, wnoszàc z prospektu
reklamowego projektu – uleg∏a 10 dni
wczeÊniej uszkodzeniu podczas ca∏o-
nocnego maratonu. Komora zawiera
magnetron u˝ywajàcy jonów argonu do
wybijania atomów glinu z arkusza tego
metalu i osadzania ich w postaci ultra-
czystej odbijajàcej warstewki na szkle
zwierciad∏a (ca∏e 8-metrowe lustro zo-
sta∏o pokryte iloÊcià aluminium tak zni-
komà, ˝e wystarczy∏aby zaledwie na
jednà puszk´ do piwa).

Komor´ zbudowa∏o Royal Greenwich

Observatory, wówczas najstarsza an-
gielska instytucja naukowa. Lecz w ze-

Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999 69

warstwa par aluminium

(poÊrodku). Nast´pnie John Filhaber z zespo∏u Gemini i Barney Magrath, specjalista od napylaƒ w CFHT, trzy-

majàcy lamp´ b∏yskowà, sprawdzali silnie odbijajàcy wynik koƒcowy

(z prawej).

sz∏ym roku ta czcigodna organizacja za-
cz´∏a mieç k∏opoty z bud˝etem i wi-
docznie bardziej by∏a zaabsorbowana
nadciàgajàcym niebezpieczeƒstwem nie-
uchronnego upadku ni˝ kontraktem
z Gemini. Filhaber ubolewa, ˝e „komo-
r´ budowali ju˝ pod koniec swojego ist-
nienia, i to da∏o si´ odczuç”.

Do poczàtku grudnia Filhaber – za-

miast zajmowaç si´ innymi obowiàzka-
mi, g∏ównie tym, by doprowadziç roz-
maite podzespo∏y Gemini do wspó∏-
dzia∏ania, przez d∏ugie miesiàce stawa∏
na g∏owie, by maszyna napylajàca dzia-
∏a∏a poprawnie. Komora nadal nie by∏a
w 100% sprawna, lecz zespó∏ nie móg∏
d∏u˝ej zwlekaç z pokrywaniem zwier-
ciad∏a g∏ównego. Tak wi´c pewnego
pi´knego dnia Filhaber wraz z trzema
technikami sp´dzi∏ siedem godzin z
oczami wlepionymi we wskaêniki mie-
rzàce pràd przep∏ywajàcy przez magne-
tron. „To urzàdzenie nigdy nie dzia∏a∏o
tak d∏ugo bez usterki – wspomina. –
Wr´cz baliÊmy si´ odetchnàç.”

Wówczas, zaledwie 20 min przed

koƒcem i pokryciem ostatniego segmen-
tu, napi´cie w obwodach spad∏o do ze-
ra, a pràd wzrós∏. Zwarcie w instalacji
elektrycznej spowodowa∏o wy∏àczenie
maszyny. Na pierwszy rzut oka wyglà-
da∏o to na katastrof´. Magnetron móg∏
wyszczerbiç powierzchni´ zwierciad∏a.
Istnia∏o ryzyko, ˝e ponowne urucho-
mienie maszyny pozostawi zmarszczki
na pokryciu; trzeba by wówczas zrywaç
napylonà warstw´ aluminium i zaczy-
naç wszystko od nowa. „U˝yliÊmy me-
tafory za∏ogi Apollo 13 powracajàcej
z Ksi´˝yca. Nasze ˝ycie nie by∏o w nie-
bezpieczeƒstwie, ale zwierciad∏o tak,
a nasze zwierciad∏o to nasze ˝ycie” –
oÊwiadczy∏ Filhaber.

35-letni Filhaber jest znanym Êmia∏-

kiem, który w czasie studiów w Colum-
bia University dokonywa∏ po kryjomu
nocnych wspinaczek na mosty Geor-
ge’a Washingtona i Brooklyƒski. Ponad-
to, jak doda∏ z typowà pewnoÊcià sie-
bie: „Mam niesamowità zdolnoÊç:
potrafi´ sprawiaç, ˝e wszystko zaczyna
dzia∏aç.” To niepowodzenie potrakto-
wa∏ jak wyzwanie i zabra∏ si´ do usta-
wiania magnetronu na oko, by ukoƒ-
czyç pokrywanie lustra. Wstrzymujàc
oddech, Filhaber wraz z zespo∏em uru-
chomili na nowo maszyn´ i dopi´li swe-
go, dzi´ki czemu zwierciad∏o pozwoli-
∏o uzyskaç pierwsze Êwiat∏o.

Poniewa˝ maszyna napylajàca Gemi-

ni nadal nie dzia∏a∏a, Filhaber musia∏
po˝yczyç komor´ w sàsiednim Canada-
-France-Hawaii Telescope Observatory,
w której bez przeszkód umieÊcili teraz
zwierciad∏o wtórne. Pod koniec stycz-
nia Filhaber wycofa∏ si´ z tego przed-

si´wzi´cia. Jego rodzina niezbyt dobrze
znosi∏a ˝ycie w prowincjonalnym Hilo,
co jest ryzykiem zawodowym ka˝dego,
kto przebywa w izolowanych od Êwia-
ta okolicach, gdzie zazwyczaj instaluje
si´ teleskopy.

Wskazanie kamienia milowego zapo-

wiadajàcego pierwsze Êwiat∏o jest pew-
nà umownà formalnoÊcià. Nie oznacza
to, ˝e Gemini by∏ ju˝ gotów do przejÊcia
w r´ce astronomów, którzy ka˝dej po-
godnej nocy przeszukiwaliby niebiosa.
Mocà wspólnej decyzji dyrektora pro-
jektu Gemini, dwóch naukowców i
rzecznika prasowego kilka z wielu zdj´ç
otrzymanych za pomocà po˝yczonej ka-
mery podczerwonej mo˝na by∏o poka-
zaç Êwiatu bez nara˝enia si´ na lawin´
uszczypliwych uwag ze strony spo∏ecz-
noÊci astronomicznej.

Prawdziwe pierwsze Êwiat∏o uzyskano

pod koniec grudnia – wykazywa∏o ono
nadzwyczajne podobieƒstwo do projek-
tu naukowego na poziomie szko∏y Êred-
niej. Âwiat∏em gwiazdy odbijanym od
wielkiego szklanego paraboloidu poni-
˝ej by∏a kilkumilimetrowej Êrednicy krop-
ka widniejàca na kawa∏ku tektury. Ten
karton za dwa centy tymczasowo zast´-
powa∏ kosztujàce milion dolarów zwier-
ciad∏o wtórne, którego nie zamontowa-
no jeszcze w ramie teleskopu. Kropka –
obraz Jowisza – pozwoli∏a na kalibracj´
wielkiego zwierciad∏a.

Pod koniec grudnia i w styczniu re-

alizacja projektu wlok∏a si´ przez kolej-
ne etapy, które mogà mieç wp∏yw na ja-
koÊç pierwszych zdj´ç. Ze wzgl´du na
k∏opoty z mechanikà i oprogramowa-
niem harmonogram dozna∏ jednak po-
Êlizgu poza ostateczny termin wyzna-
czony na po∏ow´ stycznia. Mimo to 29
stycznia Gemini by∏ gotów do jeszcze
jednego „rytua∏u” uzyskiwania pierw-
szego Êwiat∏a; tym razem by∏a to seria
zdj´ç z wykorzystaniem obu zwiercia-
de∏, g∏ównego i wtórnego, osadzonych
ju˝ na swoich miejscach.

O 21.30 ciemnoÊç, rozpraszana jedy-

nie zielonkawà poÊwiatà ekranu kom-
puterowego, wype∏ni∏a kopu∏´ Gemini.
Gdy jej szczeliny otwar∏y si´ z cichym
mechanicznym poszumem, wn´trze na-
tychmiast zala∏ potok Êwiat∏a Ksi´˝yca
w pe∏ni. Teleskop sta∏ na bacznoÊç,
wskazujàc zenit. Zdumiewajàce by∏o to,
˝e celowa∏ dok∏adnie w Kastora i Pol-
luksa, dwie najjaÊniejsze gwiazdy
w konstelacji Bliêniàt.

Par´ godzin póêniej, po uporaniu si´

z ca∏à serià wpadek oprogramowania,
na ekranach komputerów Gemini naro-
dzi∏a si´ gwiazda. Ten twór bez nazwy,
oznaczony tylko numerem 1253 w jed-
nym z niezliczonych systemów katalo-
gów, jakie astronomowie uwielbiajà
opracowywaç, pojawi∏ si´ jako ukoÊna
plamka o fa∏szywej pomaraƒczowej bar-

70 Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999

wie zarówno w sterowni na szczycie,
jak i na komputerach w bazie w Hilo,
gdzie wi´kszoÊç naukowców obserwu-
jàcych niebo b´dzie sp´dza∏a noce. Na
szczycie góry Oschmann skwapliwie
dokona∏ r´cznego dostrojenia wsporni-
ków lustra, by pozbyç si´ pionowego
wyd∏u˝enia charakterystycznego dla
astygmatyzmu. W kilka minut póêniej
na obrazie pojawi∏a si´ prawid∏owo za-
okràglona plamka.

W wyniku manipulacji Oschmanna

zdolnoÊç rozdzielcza zwi´kszy∏a si´ w
ciàgu kilku minut od 10 s ∏uku do 1 s. W
przypadku starszych 4-metrowych tele-
skopów ten proces trwa∏ niekiedy lata-
mi. Mountain obserwowa∏ w Hilo obra-
zy na terminalu komputera, a poczyna-
nia Oschmanna przez monitor telekonfe-
rencyjny. Zapanowa∏a atmosfera rado-
snego uniesienia. Lecz spojrzenie Moun-
taina by∏o chmurne i pos´pne. Nie dla-
tego, ˝e Honolulu Advertiser zamieÊci∏ te-
go ranka na pierwszej stronie zdj´cie
Mg∏awicy Oriona uzyskane przez tele-
skop Subaru, zdj´cie, które jak sobie tego
z ca∏ego serca ˝yczy∏, powinno byç tro-
feum Gemini. WyjaÊni∏ póêniej, ˝e ogar-
nà∏ go smutek, gdy uÊwiadomi∏ sobie
ogrom pracy towarzyszàcy uruchamia-
niu wielkiego programu naukowego:
„Tak trudno by∏o dojÊç do tego miejsca,
a zda∏em sobie spraw´, ˝e ci´˝ka praca
dopiero si´ rozpocz´∏a.”

Oschmanna, który te˝ czyta∏ t´ gaze-

t´, korci∏o, by umieÊciç na szczycie fo-
tografi´ Subaru z podpisem: „Ch∏opa-
ki, ile dni nam potrzeba, ˝eby do tego
dojÊç?” Bardziej prorocze okaza∏y si´
jednak przeczucia Mountaina co do nad-
chodzàcych trudnoÊci.

Og∏oszenie oficjalnego oÊwiadczenia

o uzyskaniu pierwszego Êwiat∏a trzeba
by∏o odroczyç do po∏owy lutego. Za∏o-
˝enie, ˝e wszystkie uk∏ady mo˝na szyb-
ko zmontowaç i bezzw∏ocznie dopro-
wadziç do dzia∏ania, nie sprawdzi∏o si´.
Lekka górna cz´Êç teleskopu – konstruk-
cja pozwalajàca obni˝yç koszty i majà-
ca w zamyÊle poprawiç widzenie w
podczerwieni – okaza∏a si´ s∏abym ogni-
wem. Jeden z uk∏adów oprogramowa-
nia i teleskopu nie powodowa∏ doÊç
szybkiego ruchu zwierciad∏a wtórnego,
by przeciwdzia∏aç rozmazaniu obrazu
wyst´pujàcemu podczas wstrzàsania
konstrukcji teleskopu podmuchami wia-
tru – i wymaga∏ zasadniczej naprawy
zarówno sprz´tu, jak i oprogramowa-
nia. Imponujàce pierwsze zdj´cia nada-
jàce si´ do upowszechnienia wcià˝ by-
∏y mo˝liwe do uzyskania w najbli˝szych
tygodniach, gdyby teleskop „mia∏ szcz´-
Êcie” do pogody. Lecz za∏oga musia∏a
czekaç, a˝ ustàpià opady Êniegu, oblo-
dzenia, a zw∏aszcza silne wiatry, które
n´kajà w zimie wszystkie miejsca po∏o-
˝one na wysokoÊci 4000 m – nawet na

Hawajach. To dodatkowe opóênienie
(i 30 tys. dolarów, które kosztuje ka˝dej
nocy obs∏uga teleskopu) mo˝e spowo-
dowaç nowe problemy z bud˝etem.

Pierwsze Êwiat∏o oznacza praktycz-

nie poczàtek 15-miesi´cznego okresu
wyt´˝onej pracy in˝ynierów i astrono-
mów wspó∏dzia∏ajàcych przy doprowa-
dzaniu instrumentu do wymaganej
przez dokumentacj´ zdolnoÊci rozdziel-
czej poni˝ej jednej sekundy ∏uku. By
osiàgnàç pe∏ne mo˝liwoÊci teleskopu,
zespó∏ zastosuje uk∏ad optyki adapta-
cyjnej, który skompensuje turbulencj´
atmosferycznà gro˝àcà zniweczeniem
zdolnoÊci teleskopu do uzyskiwania
obrazu.

JeÊli wszystko pójdzie dobrze, mniej

wi´cej w po∏owie roku 2000 astronomo-
wie w pe∏ni obejmà we w∏adanie tele-
skop. Na d∏ugo przed jego przysz∏orocz-
nym przekazaniem wielu in˝ynierów
spakuje swe bràzowe kombinezony
i przeniesie si´ do pó∏nocnego Chile.
Tam, prowadzàc monta˝ po∏udniowego
klonu urzàdzeƒ Mauna Kea, b´dà mie-
li szans´ poprawiç b∏´dy pope∏nione
wczeÊniej. Mountain usi∏uje nak∏oniç
swój zespó∏ do spoglàdania w przy-
sz∏oÊç jeszcze dalej – poza termin ukoƒ-
czenia Gemini South. W rzadkich chwi-
lach wytchnienia prosi ich, by pomyÊle-
li, co nale˝a∏oby zrobiç, chcàc budowaç
teleskop 50-metrowy, mo˝e z∏o˝ony
z szeregu po∏àczonych ze sobà segmen-
tów o konstrukcji podobnej do zasto-
sowanej w s∏ynnych teleskopach Kecka
na Mauna Kea. Ka˝dy z tych segmen-
tów mia∏by rozmiary g∏ównego zwier-
ciad∏a Gemini. Ta pogoƒ za wielkoÊcià
mo˝e nigdy nie mieç koƒca. Rozmiary
WszechÊwiata sà takie, ˝e ˝aden tele-
skop nie b´dzie za du˝y.

T∏umaczy∏

Zbigniew Loska

Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1999 71

S¸O¡CE zachodzàce na Mauna Kea odbi-
ja si´ od kopu∏y Gemini

(poÊrodku), jedne-

go z teleskopów, który pierwsze zdj´cia
gwiazd uzyska∏ na poczàtku lutego; spraw-
dza je

(z prawej) szef projektu Jim Osch-

mann

(na pierwszym planie) oraz jego dy-

rektor Matt Mountain. Z kopu∏y Subaru
(z lewej) otrzymano zdj´cia pierwszego
Êwiat∏a ju˝ w styczniu.

PETER MICHAUD

Gemini Observatory