Large Binocular Telescope (LBT) se nachází v nadmořské výšce 3221 m n. m. na kopci Mount Graham poblíž městečka Safford v Arizoně, USA. Nejbližším větším městem s použitelným letištěm je Tucson, z něhož se k dalekohledu dá dopravit nejlépe patřičně autem patřičně vybaveným do terénu. Doba jízdy z letiště v Tusconu činí přibližně tři hodiny, z čehož poslední hodinu tvoří serpentýnovité stoupání ze Saffordu po běžné silnici a ve finální fázi po nezpevněných cestách. Na kopci se kromě LBT nachází také teleskop VATT, Submillimeter Telescope a útočiště chráněného poddruhu veverek.
Jádro teleskopu LBT tvoří dvě zrcadla o průměru 8.4 metrů umístěná na jedné altazimutální montáži. Vzdálenost mezi kraji zrcadel je asi 25m, což znamená, že velikost montáže a kopule (ač hranaté) dalekohledu je srovnatelná s plánovanými teleskopy of průměru zrcadel přes 30 metrů (např. Giant Magellan Telescope bude vybaven šesti zrcadly o průměru 8.4m). Mezi oběma zrcadly se nachází prostor, který bude v budoucnu sloužit pro různé přístroje (infračervený spektrograf a dva interferometry), který je ale v současnosti prázdný. V Gregoryho (Cassegrainově) ohniscích budou brzy instalovány dva spektrografy pro blízkou infračervenou oblast a v podzemí budovy už je připravena místnost pro optický spektrograf a polarimetr s vysokým rozlišením. Jediným plně provozuschopným přístrojem byla v době psaní článku Large Binocular Camera (LBC), jejíž dvě inkarnace se nacházejí v primárních ohniscích. Jedna kamera je optimalizována na modrou oblast optického spektra (filtry U až R) a druhá na červenou oblast (R až Y – filtr mezi I a J). Každá kamera je tvořena čtyřmi čipy o rozměrech přibližně 2000x4600 pixelů, z nichž tři jsou uspořádány podélně vedle sebe a čtvrtý čip je otočen o 90° a umístěn nad nimi. Tato konfigurace umožňuje pokrytí korigovaného zorného pole o velikosti přibližně měsíčního úplňku s rozlišením 0.22“/pixel. Okolo vědeckých čipů se nacházi dva technické čipy, které slouží pro navádění a v budoucnu pro automatickou průběžnou korekci vlnoplochy pomocí aktivní optiky. Každá kamera je dále vybavena dvěma karusely s filtry a závěrkou.
Obsluhu dalekohledu a kamery v době mého působení zajišťovali tři lidé – operátor teleskopu, jehož funkcí bylo monitorovat stav montáže, zrcadel, vnějších podmínek (déšť, vítr), vědecký pozorovatel (tedy já a profesor z Ohio State, který mě zaučoval) zodpovědný za výběr objektů, spouštění expozic a zaostřování, a tzv. support astronomer, který je k dispozici pro řešení problémů s kamerou a v případě nutnosti zprostředkovává dorozumění s operátorem teleskopu, který není vystudovaný astronom. Poslední funkci je možné vykonávat i dálkově za pomocí videokonference. Nejdříve mi nebylo jasné, proč je potřebný operátor teleskopu, když přejíždění mezi objekty může obstarat pozorovatel sám pomocí ovládácího softwaru ke kameře. Záhy jsem ale pochopil důvod – v případě problémů s teleskopem, které rozhodně nebyly nic neobvyklého, vyrazí operátor „do terénu“ zjistit další informace či rovnou problém opraví. Operátor teleskopu je vybaven trojicí 26“ LCD monitorů, na jejichž několika pracovních plochách se nachází panely zobrazující provozní informace jako teplotu a tlak v chladících kapalinách, teplotní mapu zrcadel apod. V Tucsonu pak existuje kopie řídícího centra se stejnými ovládacími prvky a v podstatě možností ovládat teleskop na dálku. Tyto dvě řídící centra jsou spojena videokonferenčními prvky, což umožňuje operativně řešit problémy s autory softwaru či hardwaru. Tato možnost byla během mého pobytu hojně využívána – kromě operátora teleskopu se na řešení problému běžně podílelo tři až pět lidí a rozhodně nikdo neměl zábrany zavolat si ve čtyři ráno zodpovědnému člověku o radu.
Samotná úloha pozorovatele by se mohla zdát jednoduchá – podle tabulky vygenerované webovým serverem vybere vhodný objekt k pozorování, spustí předem připravený dávkový příkaz a zbývá jenom vtipně konverzovat s ostatními účastníky procesu. Kromě technických problémů, které ale většinou vyřeší support astronomer, zbývá ovšem nejdůležitější úkon a to zaostření a kolimace. Moderní velká astronomická zrcadla se vyrábějí tak, že jejich tloušťka je vzhledem k průměru velmi malá a zrcadla musí být držena ve správné poloze množstvím aktuátorů, které udržují správný tvar zrcadla. Polohy aktuátorů jsou v prvním přiblížení funkcí elevace a teploty zrcadla, takže při změně jednoho nebo druhého lze novou polohu aktuátorů přečíst z předem určené tabulky. Ve skutečnosti ale i po této korekci je tvar zrcadla signifikantně vzdálený od ideálu – například teplotní gradient na zrcadle o velikosti 0.5°C způsobí poměrně značnou chybu ve tvaru hvězd. Po každé změně polohy zrcadla nebo třiceti minutách pozorování je třeba provézt znovu kolimaci a zaostření. K tomuto účelu existuje automatický skript, který pořídí snímek hvězd výrazně mimo ohnisko, kdy je dobře vidět zastínění primárním zrcadlem. Dále jsou nafitovány na tvar pupil tzv. Zernikeho polynomy (ortogonální polynomy na jednotkovém kruhu), jejichž každý člen odpovídá jiné optické vadě (rozostření, sférická aberace, dvakrát koma a dvakrát astigmatismus). Poté je vyslán takový povel aktuátorům, aby byly takto zjištěné vady odstraněny. Proces se iterativně opakuje dokud jsou zjištěny nějaké signifikatní optické vady. Problém nastane na začátku noci, kdy jsou zrcadla daleko od ideálního tvaru, nebo při špatném seeingu, kdy jsou obrazy pupil rozmazané či v případě velkých a časově proměnných teplotních gradientů na zrcadle. V takovém případě skript nedokáže zkonvergovat a je potřeba správnou hodnotu korekcí odhadnout ručně z obrazů pupil a sdělit je operátorovi, který je posléze zadá systému. Automatický skript také nefituje sférickou aberaci pátého řádu, která je často spojená právě s teplotními gradienty na zrcadle. Při ručním i automatickém zadávání korekcí se může stát, že úroveň napětí v zrcadle překročí povolenou hodnotu, zrcadlo „zpanikaří“a vrátí se do počáteční polohy, což znamená ztrátu asi deseti minut pozorování.
Co se týče komfortu pro pozorovatele, je LBT velice dobře vybaveno. Kromě veškerého dostupného kuchyňského náčiní a venkovního grilu je k dispozici satelitní televize a množství dalších zábav (například doplňování tekutého dusíku do kamer v primárním ohnisku z vysokozdvižného vozíku přibližně patnáct metrů nad podlahou – dalekohled míří na horizont). S turistickým využitím v okolí je to o dost horší, protože kvůli útočišti veverek je zakázáno opouštět příjezdovou cestu vyznačenou žlutým špagátem. Teploty se na konci března pohybovaly přijatelně kolem nuly, pro někoho příjemnější než třicítky dole ve městě. Vzhledem k vysoké nadmořské výšce a příslušně nižším teplotám je okolí hojně porostlé jehličnany a cestou je možno spatřit i náznak vysokohorské louky. S čím jsem měl trochu problémy, byl tlak vzduchu nižší asi o 30% než u hladiny moře a nižší obsah kyslíku. První pozorovací noc jsem pociťoval příznaky „snížené inteligence“ - například překopírování trojciferného čísla mezi dvěma okny vyžadovalo soustředěné úsilí. Asi první dva dny mě bolela hlava a většinu pobytu jsem měl problémy se spánkem, což je ale prý běžné.
LBT je soukromý teleskop, v němž drží čtvrtinu sdružení italských univerzit, německých univerzit a ústavů Maxe Plancke, University of Arizona a poslední čtvrtinu vlastní Ohio State a Research Corporation (sdružení menších amerických univerzit). Získat pozorovací čas proto nemusí být snadné, pokud není člověk zaměstnanec nebo spolupracovník jedné z uvedených institucí.
Další fotografie jsou k dispozici na Picase. Tento článek vyjde v Perseu, věstníku Sekce proměnných hvězd a exoplanet České astronomické společnosti.
Žádné komentáře:
Okomentovat