حقوق الصورة: الجوزاء
بالنسبة للمستثمرين الذين يبحثون عن الشيء المؤكد التالي ، قد يبدو طلاء الفضة على مرآة تلسكوب Gemini South بطول 8 أمتار بمثابة تلميح سري من الداخل للاستثمار في هذا المعدن الثمين لتحقيق ربح كبير. ومع ذلك ، اتضح أن هذه المرآة الهائلة تتطلب أقل من أونصتين (50 جرامًا) من الفضة ، وهي ليست كافية تقريبًا للتسجيل في أسواق المعادن الثمينة. إن العائد الحقيقي لاستثمار الجوزاء اللامع هو الطريقة التي يوفر بها حساسية غير مسبوقة من الأرض عند دراسة الأجسام الدافئة في الفضاء.
يعد الطلاء الجديد - وهو الأول من نوعه الذي يبطن سطح مرآة فلكية كبيرة جدًا - من بين الخطوات النهائية في جعل Gemini أقوى تلسكوب الأشعة تحت الحمراء على كوكبنا. قال تشارلي تيليسكو من شركة "تينيسكو": "ليس هناك شك في أنه باستخدام هذا الطلاء ، سيكون تلسكوب الجوزاء الجنوبي قادرًا على استكشاف مناطق تكوين النجوم والكواكب ، والثقوب السوداء في مراكز المجرات والأشياء الأخرى التي استعصت على التلسكوبات الأخرى حتى الآن". جامعة فلوريدا متخصصة في دراسة مناطق تكوين النجوم والكواكب في منتصف الأشعة تحت الحمراء.
تستخدم تغطية مرآة Gemini بالفضة عملية تم تطويرها على مدى عدة سنوات من الاختبار والتجريب لإنتاج طلاء يلبي المتطلبات الصارمة للبحث الفلكي. قال كبير مهندسي بصريات الجوزاء ، ماكسيم بوكاس ، الذي أشرف على تطوير طلاء المرآة ، "أعتقد أنه يمكنك القول أنه بعد عدة سنوات من العمل الشاق لتحديد أفضل طلاء وضبطه ، وجدنا بطانة فضية!"
معظم المرايا الفلكية مغلفة بالألمنيوم باستخدام عملية التبخر ، وتتطلب إعادة طلاء كل 12-18 شهرًا. نظرًا لأن مرايا الجوزاء المزدوجة تم تحسينها لعرض الأشياء في كل من الأطوال الموجية البصرية والأشعة تحت الحمراء ، فقد تم تحديد طلاء مختلف. بدأ تخطيط وتنفيذ عملية طلاء الفضة لـ Gemini بتصميم غرف طلاء مزدوجة بعرض 9 أمتار تقع في مرافق المرصد في تشيلي وهاواي. يحتوي كل مصنع طلاء (تم بناؤه في الأصل من قبل مرصد رويال غرينتش في المملكة المتحدة) على أجهزة تسمى المغنطرونات "لتفلطح" طلاء على المرآة. تعد عملية التبخر ضرورية عند تطبيق الطلاء متعدد الطبقات على مرايا الجوزاء من أجل التحكم بدقة في سمك المواد المختلفة المودعة على سطح المرآة. تستخدم عملية طلاء مماثلة بشكل شائع للزجاج المعماري لتقليل تكاليف تكييف الهواء وإنتاج انعكاس جمالي ولون للزجاج على المباني ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تطبيقه على مرآة تلسكوب فلكية كبيرة.
يتم بناء الطلاء في كومة من أربع طبقات فردية للتأكد من أن الفضة تلتصق بالقاعدة الزجاجية للمرآة ومحمية من العناصر البيئية والتفاعلات الكيميائية. كما يعلم أي شخص لديه أدوات فضية ، فإن تشويه الفضة يقلل من انعكاس الضوء. إن تدهور طلاء غير محمي على مرآة التلسكوب سيكون له تأثير عميق على أدائها. تظهر الاختبارات التي أجريت في Gemini مع العشرات من عينات المرايا الصغيرة على مدى السنوات القليلة الماضية أن الطلاء الفضي المطبق على مرآة Gemini يجب أن يظل عاكسًا للغاية وقابل للاستخدام لمدة عام على الأقل بين عمليات إعادة الطلاء.
بالإضافة إلى المرآة الأولية الكبيرة ، تم طلاء المرآة الثانوية التي يبلغ قطرها 1 متر والمرآة الثالثة التي توجه الضوء إلى أدوات علمية باستخدام نفس الطلاء الفضي المحمي. إن الجمع بين هذه الطلاءات الثلاثة للمرايا بالإضافة إلى اعتبارات التصميم الأخرى كلها مسؤولة عن الزيادة الكبيرة في حساسية الجوزاء للإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء.
أحد المقاييس الرئيسية لأداء التلسكوب في الأشعة تحت الحمراء هو انبعاثه (مقدار الحرارة التي ينبعث منها بالفعل مقارنة بالكمية الإجمالية التي يمكن أن تنبعث منها نظريًا) في الجزء الحراري أو منتصف الأشعة تحت الحمراء من الطيف. تؤدي هذه الانبعاثات إلى ضجيج في الخلفية يجب قياس المصادر الفلكية مقابله. تمتلك Gemini أقل انبعاث حراري إجمالي لأي تلسكوب فلكي كبير على الأرض ، مع قيم أقل من 4 ٪ قبل تلقي طلاء الفضة. مع هذا الطلاء الجديد ، ستنخفض انبعاث Gemini South إلى حوالي 2٪. في بعض الأطوال الموجية ، يكون لهذا نفس التأثير على الحساسية مثل زيادة قطر تلسكوب الجوزاء من 8 إلى أكثر من 11 مترًا! والنتيجة هي زيادة كبيرة في جودة وكمية بيانات الأشعة تحت الحمراء في Gemini ، مما يسمح باكتشاف الأجسام التي ستفقد في الضوضاء الناتجة عن الإشعاع الناتج عن التلسكوب. من الشائع بين التلسكوبات الأرضية الأخرى أن تكون قيم الانبعاثية أكثر من 10٪
تم تنفيذ عملية إعادة الطلاء بنجاح في 31 مايو ، وتمت إعادة تركيب ومعايرة مرآة Gemini South المطلية حديثًا في التلسكوب. يقوم المهندسون حاليًا باختبار الأنظمة قبل إعادة التلسكوب إلى العمليات الكاملة. ستخضع مرآة Gemini North على Mauna Kea لعملية الطلاء نفسها قبل نهاية هذا العام.
لماذا الفضة؟
السبب وراء رغبة الفلكيين في استخدام الفضة حيث أن السطح الموجود على مرآة التلسكوب يكمن في قدرته على عكس بعض أنواع الأشعة تحت الحمراء بشكل أكثر فعالية من الألمنيوم. ومع ذلك ، ليس فقط كمية الأشعة تحت الحمراء التي تنعكس ولكن أيضًا كمية الإشعاع المنبعثة بالفعل من المرآة (انبعاثها الحراري) هي التي تجعل الفضة جذابة للغاية. هذه مشكلة مهمة عند المراقبة في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (الحرارية) من الطيف ، وهي في الأساس دراسة الحرارة من الفضاء. الميزة الرئيسية للفضة هي أنها تقلل من الانبعاث الحراري الكلي للتلسكوب. وهذا بدوره يزيد من حساسية أدوات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة على التلسكوب ويسمح لنا برؤية الأجسام الدافئة مثل المشاتل النجمية والكواكب بشكل أفضل ،؟ قال سكوت فيشر عالم الفلك منتصف الأشعة تحت الحمراء في الجوزاء.
الميزة تأتي بسعر ولكن. لاستخدام الفضة ، يجب تطبيق الطلاء في عدة طبقات ، لكل منها سمك دقيق وموحد للغاية. للقيام بذلك ، يتم استخدام أجهزة تسمى المغنطرونات لتطبيق الطلاء. تعمل عن طريق إحاطة لوحة معدنية نقية للغاية (تسمى الهدف) بسحابة بلازما من الغاز (الأرجون أو النيتروجين) تطرد الذرات من الهدف وترسبها بشكل موحد على المرآة (التي تدور ببطء تحت المغنطرون). كل طبقة رقيقة للغاية ؛ بطبقة فضية يبلغ سمكها حوالي 0.1 ميكرون أو حوالي 1/200 سمك شعرة الإنسان. إجمالي كمية الفضة المودعة على المرآة تساوي تقريبًا 50 جرامًا.
دراسة الحرارة الناشئة من الفضاء
بعض أكثر الأجسام المثيرة للفضول في الكون تنبعث منها إشعاع في الجزء تحت الأحمر من الطيف. غالبًا ما يوصف بأنه "إشعاع حراري" ، يكون ضوء الأشعة تحت الحمراء أكثر احمرارًا من الضوء الأحمر الذي نراه بأعيننا. يبحث علماء الفلك عن المصادر التي تنبعث في هذه الأطوال الموجية لأن معظم أشعة الأشعة تحت الحمراء الخاصة بهم يمكن أن تمر عبر غيوم من غبار الغاز الغامض وتكشف الأسرار التي تحجبها الرؤية. ينقسم نظام الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء إلى ثلاث مناطق رئيسية ، قريبة ومتوسطة وبعيدة من الأشعة تحت الحمراء. تقترب الأشعة تحت الحمراء القريبة من ما يمكن أن تراه العين البشرية (أكثر احمرارًا من الأحمر) ، ويمثل منتصف الأشعة تحت الحمراء (غالبًا ما يسمى بالأشعة تحت الحمراء الحرارية) أطوالًا موجية أطول للضوء ترتبط عادةً بمصادر الحرارة في الفضاء ، وتمثل الأشعة تحت الحمراء البعيدة مناطق أكثر برودة.
سيتيح طلاء الجوزاء الفضي التحسينات الأكثر أهمية في الجزء الحراري تحت الأحمر من الطيف. تشمل الدراسات في هذا النطاق الموجي مناطق تكوين النجوم والكواكب ، مع بحث مكثف يسعى لفهم كيفية تشكل نظامنا الشمسي قبل حوالي خمسة مليارات سنة.
المصدر الأصلي: بيان الجوزاء
