Młody Technik

Ten ogromny teleskop...

Kwiecień 2000   

Budowany właśnie w Zachodniej Wirginii wielki teleskop będzie nasłuchiwał szeptów dochodzących z nieba.

Operatorzy największego teleskopu z National Radio Astronomy Observatory mieszczącego się w Green Bank, w Zachodniej Wirginii wiedzieli, że dzieje się coś złego, kiedy 15 listopada 1988 roku fragmenty stropu pokoju kontrolnego zaczęły odpadać. Wkrótce potem 26-letni teleskop z anteną o średnicy 91,44 metra runął pod własnym ciężarem. Wieloletnie badania musiały zostać odłożone, bo obserwacje przy pomocy mniejszych teleskopów nie były wystarczające.

Amerykanie zdecydowali się zbudować nowy teleskop na miejscu zniszczonego. Teraz jest już prawie ukończony. Jest nie tylko większy niż jego poprzednik - będzie on największym w pełni sterowalnym radioteleskopem na świecie. Lecz nie to, że będzie największy, jest najważniejsze, zastosowano w nim bowiem radykalnie nowe rozwiązania, które pomogą w detekcji słabych sygnałów radiowych z kosmosu. Radioteleskop tak naprawdę nie "słucha" sygnałów radiowych w większym stopniu, niż twoje radio słucha stacji FM. W obu przypadkach, antena po prostu "zbiera" fale radiowe. Jednak radioteleskop ma ogromną antenę paraboliczną zamiast wiązki przewodów, spełniającej tę samą funkcję. Teleskop zamiast przekładać fale radiowe na dźwięk, zamienia je na wykresy lub obrazy, których astronomowie mogą użyć do obserwacji obiektów w odległych częściach wszechświata.

Radiosygnały odebrane przez teleskop z Green Bank pomagają stwierdzić astronomom, jaki skład molekularny mają odległe obiekty. Właśnie dlatego astronomowie mogą badać cząsteczki w regionach formowania się nowych gwiazd. Mogą się w ten sposób więcej dowiedzieć o takich procesach. Teleskop pomoże także w znajdowaniu pulsarów, wirujących gwiazd neutronowych, które wysyłają wiązki sygnałów neutronowych jak latarnie morskie. Sygnały radiowe pochodzące z pulsarów mogą zostać wykorzystane do zbadania właściwości przestrzeni międzygwiezdnej. Taki teleskop może zostać wykorzystany nawet do słuchania wiadomości pochodzących od pozaziemskich cywilizacji.

Sygnały radiowe pochodzące od obiektów w odległych galaktykach są bardzo słabe, więc niezbędne są ogromne anteny, żeby je wyłapać. Jeśli zebralibyśmy całą energię fal radiowych trafiających do wszystkich radioteleskopów na świecie, to wystarczyłaby ona do zasilenia jednej żarówki. Jednak im większy jest teleskop, tym słabsze sygnały może wyłapać - tak jak do większego wiadra wpada więcej kropli w czasie deszczu. Ze swoją anteną o średnicy 100 metrów, nowy teleskop w Green Bank będzie należał do największych na świecie. Będzie także bardziej efektywny niż inny o takim samym rozmiarze, znajdujący się w Effelsberg w Niemczech.

W konwencjonalnym radioteleskopie antena paraboliczna odbija sygnały do odbiornika umieszczonego ponad centrum spodka. Odbiornik, jak soczewka w teleskopie optycznym zbiera odbite fale radiowe, jednak wsporniki blokują część przychodzących sygnałów radiowych i w rezultacie nigdy nie trafiają one na spodek anteny. W teleskopie w Green Bank usunięto tę przeszkodę. Poza tym, nie będzie on tak wrażliwy na pobliskie naziemne źródła fal radiowych.

Ten teleskop to jakby wersja jumbo pizzy. Antena ma 100 metrów szerokości i 110 długości, a ramię odbiornika znajduje się na zewnątrz talerza. Na powierzchnię anteny składa się 2000 aluminiowych paneli, połączonych w całość dla stworzenia gładkiej powierzchni. Antena waży ponad 7 tysięcy ton. Dlatego właśnie ulega deformacji pod swoim własnym ciężarem, kiedy się przechyla. Niezbędne więc są wzmocnienia i wsporniki.

Teleskop jest poruszany przez cztery ciągniki, rozmiaru czołgu, które kręcą anteną. Antena zmienia nachylenie poruszając się po półkolistym torze.

Operator teleskopu znajduje się w pokoju kontrolnym wewnątrz budynku biurowego laboratorium. Okna pokoju są zasłonięte metalową siatką, a ściany mają miedzianą "tapetę" - wszystko to, aby osłonić odległy o 2,5 kilometra teleskop od niechcianych sygnałów elektronicznych generowanych przez komputery i inne elementy wyposażenia pokoju. Dane i sygnały kontrolne podróżują tam i z powrotem między teleskopem, a pokojem kontrolnym światłowodami.

Teleskop z Green Bank może badać fale radiowe z szerokiego zakresu częstotliwości - od około 100 MHz do około 100 GHz. Przy wyższych częstotliwościach, deformacje powierzchni anteny teleskopu mogą zniekształcać odebrane sygnały. Takie odkształcenia mogą być spowodowane nie tylko przez grawitację (podczas przechylania anteny), ale także przez temperaturę (na przykład, kiedy jedna część anteny jest na słońcu, a druga w cieniu).

Deformacje powodowane przez grawitację są przewidywalne, ale te temperaturowe - nie. Teleskop może wprowadzić korekcję odkształceń dzięki siłownikom napędzanym silnikami. Takie siłowniki są umieszczone na wszystkich rogach, gdzie stykają się cztery panele anteny. Siłowniki mogą przesunąć panele aż o 2,5 centymetra i mogą to zrobić niemal natychmiast. Astronomowie będą się także starali zminimalizować efekt Słońca i wiatru, ustalając czas obserwacji na najwyższych częstotliwościach na najspokojniejsze i najsuchsze noce roku - generalnie u schyłku zimy.

Dokładne wycelowanie jest zasadnicze dla obserwacji na wysokich częstotliwościach. Właśnie do ustawiania anteny stosowane są lasery. Tuzin odległościomierzy naziemnych pomaga w ustawieniu teleskopu z dokładnością do pół stopnia.

Kiedyż to astronomowie dostaną w swoje ręce ten fascynujący instrument? Projektowano, że będzie to możliwe w 1996 roku. Następna podawana data to rok 1997. Obu terminów nie dotrzymano, podobno z powodu kłopotów z kontraktem wykonawcy. Jednak bezpiecznie jest powiedzieć, że teleskop zostanie ukończony naprawdę wkrótce, co widać na zdjęciach z placu budowy. Czekać go jeszcze będzie wiele miesięcy testów, zanim zacznie służyć naukowcom.

Monika Witan
Tekst na podstawie serwisu National Radio Astronomy Laboratory.

---