Segmentierter Spiegel - Segmented mirror
Ein segmentierter Spiegel ist eine Anordnung kleinerer Spiegel, die als Segmente eines einzelnen großen gekrümmten Spiegels dienen . Die Segmente können entweder sphärisch oder asymmetrisch sein (wenn sie Teil eines größeren Parabolreflektors sind ). Sie werden als Objektive für große Spiegelteleskope verwendet . Um zu funktionieren, müssen alle Spiegelsegmente auf eine präzise Form poliert und durch ein computergesteuertes aktives Optiksystem mit in die Spiegelträgerzelle integrierten Aktuatoren aktiv ausgerichtet werden . Das Konzept und die notwendigen Technologien wurden ursprünglich in den 1980er Jahren unter der Leitung von Dr. Jerry Nelson am Lawrence Berkeley National Laboratory und an der University of California entwickelt und haben sich seitdem weltweit so weit verbreitet, dass praktisch alle zukünftigen großen optischen Teleskope segmentierte Spiegel verwenden wollen .
Anwendung
Es gibt eine technologische Grenze für Hauptspiegel, die aus einem einzigen starren Glasstück bestehen. Solche nicht segmentierten oder monolithischen Spiegel können nicht größer als etwa acht Meter im Durchmesser gebaut werden. Die größten im Einsatz befindlichen monolithischen Spiegel sind derzeit die beiden Hauptspiegel des Large Binocular Telescope mit einem Durchmesser von jeweils 8,4 Metern. Der Einsatz von segmentierten Spiegeln ist daher eine Schlüsselkomponente für großaperturige Teleskope . Die Verwendung eines monolithischen Spiegels, der viel größer als 5 Meter ist, ist aufgrund der Kosten sowohl des Spiegels als auch der massiven Struktur, die zu seiner Unterstützung erforderlich ist, untragbar teuer. Ein Spiegel über dieser Größe würde auch durch sein Eigengewicht leicht durchhängen, wenn das Teleskop in verschiedene Positionen gedreht wurde, was die präzise Form der Oberfläche veränderte. Segmente sind über sehr große monolithische Spiegel auch einfacher herzustellen, zu transportieren, zu installieren und zu warten.
Segmentierte Spiegel haben den Nachteil, dass jedes Segment möglicherweise eine präzise asymmetrische Form erfordert und auf einem komplizierten computergesteuerten Montagesystem beruht. Alle Segmente verursachen auch Beugungseffekte im endgültigen Bild.
Teleskope mit segmentierten Spiegeln
Einige der größten optischen Teleskope der Welt verwenden segmentierte Hauptspiegel. Dazu gehören unter anderem die folgenden Teleskope:
- Die Zwillingsteleskope sind die bekanntesten der Mauna Kea Observatorien auf einer Höhe von 4.145 Metern (13.600 ft) in der Nähe des Gipfels des Mauna Kea in Hawaii , USA. Beide Teleskope verfügen über 10 m (33 ft) große Hauptspiegel.
- Das HET ist ein 9,2-Meter-(30-Fuß-)Teleskop, das sich am McDonald-Observatorium in West-Texas auf einer Höhe von 2.026 m (6.647 ft) befindet. Sein Hauptspiegel ist aus 91 sechseckigen Segmenten aufgebaut. Der Hauptspiegel des Teleskops ist in einem 55-Grad-Winkel befestigt und kann um seine Basis gedreht werden. Ein Ziel wird verfolgt, indem die Instrumente im Fokus des Teleskops bewegt werden; Dies ermöglicht den Zugang zu etwa 70–81 % des Himmels an seinem Standort und ein einzelnes Ziel kann bis zu zwei Stunden lang verfolgt werden.
- Das SALT ist ein 10-Meter-Teleskop, das die meiste Zeit seiner Beobachtungszeit der Spektroskopie gewidmet ist. Es hat Ähnlichkeiten mit dem Hobby-Eberly-Teleskop und besteht außerdem aus 91 sechseckigen Spiegelsegmenten mit einem Durchmesser von jeweils 1 Meter, was einen sechseckigen Gesamtspiegel von 11,1 m x 9,8 m ergibt. Es liegt in der Nähe der Stadt Sutherland in der Halbwüstenregion der Karoo in Südafrika. Es ist eine Einrichtung des South African Astronomical Observatory , dem nationalen optischen Observatorium Südafrikas.
- Das Canaries Great Telescope, auch GranTeCan genannt, verwendet insgesamt 36 segmentierte Spiegel. Mit einem Hauptspiegel von 10,4 m (34 ft) ist es derzeit das größte optische Teleskop der Welt und befindet sich am Roque de los Muchachos-Observatorium auf der Insel La Palma auf den Kanarischen Inseln in Spanien.
- Das Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope ist ein Vermessungsteleskop in der chinesischen Provinz Hebei . Es besteht aus zwei rechteckigen Spiegeln, die aus 24 bzw. 37 Segmenten bestehen. Jedes sechseckige Segment ist 1,1 Meter groß.
- Die 18 Spiegelsegmente des JSWT wurden größtenteils im Jahr 2011 hergestellt. Während die geschätzten Gesamtkosten seit mehreren Jahren steigen, wurde es wegen des ständig steigenden Bruchteils des Astrophysik-Budgets der NASA, das es verbraucht hatte, als das Teleskop kritisiert , das die Astronomie fraß. Die geschätzten Kosten beliefen sich 2013 auf 8,8 Milliarden US-Dollar. Das Weltraumteleskop soll im Dezember 2021 von einer Ariane 5 vom Weltraumbahnhof Guayana aus gestartet werden.
Teleskope der nächsten Generation
Drei extrem große Teleskope werden die nächste Generation segmentierter Spiegelteleskope sein und sollen zwischen 2021 und 2024 in Betrieb genommen werden. Das Giant Magellan Telescope verwendet sehr große Segmente und wird entweder mit segmentierten Spiegelteleskopen oder einer eigenen Kategorie zusammengefasst. Die Fertigstellung ist für 2021 geplant. Das Dreißig-Meter-Teleskop wird an den Mauna Kea-Observatorien auf Hawaii gebaut (geschätztes erstes Licht bis 2022). Das European Extremely Large Telescope wird das größte von allen drei sein und insgesamt 798 Segmente für seinen Hauptspiegel verwenden. Sein erstes Licht wird für 2024 erwartet.
Siehe auch
Verweise
Externe Links
- Nelson, Jerry (2005). "Segmentierte Spiegelteleskope" . In Foy, Renaud; Foy, François-Claude (Hrsg.). Optik in der Astrophysik . Springer Wissenschaft+Wirtschaftsmedien. S. 61–72. ISBN 978-1-4020-3437-4.