co dělá Inouye Solar Telescope dělat, že ostatní dalekohledy ne?
solární dalekohled Daniel K. Inouye NSF je průkopnický ve více než jednom. Jeho třináctimetrové hlavní zrcadlo nasbírá více slunečního světla než kterýkoli jiný sluneční dalekohled na světě. To znamená, že nám poskytne nejvyšší rozlišení, nejostřejší, snímky slunce, jaké kdy byly pořízeny. Solární dalekohled Inouye využívá kombinaci jedinečného designu dalekohledu“ mimo osu“, ke snížení rozptýleného světla, a špičkové techniky pro měření světla filtrovaného magnetickými poli slunce, k výrobě prvních probíhajících měření magnetických polí v atmosféře našeho Slunce, nebo „corona“.
konkrétně bude dalekohled poskytovat denní měření vnitřní korony slunce, oblasti obvykle pozorovatelné pouze během zatmění Slunce. Poskytnutí tohoto typu polarizovaných dat v atmosféře Slunce umožňuje vědcům studovat jeho magnetické pole v základním měřítku, ve kterém probíhají fyzické procesy. To je klíčem k lepšímu pochopení toho, jak jsou vytvářena a ničena magnetická pole. Pochopení těchto procesů je zásadní pro poskytování platformy pro vývoj nových a vylepšených přístrojů, protože se i nadále dozvídáme více o naší hvězdě.
proč potřebujeme sluneční dalekohled Inouye?
žijeme v atmosféře hvězdy, Slunce. Má obrovský vliv na naše životy, ovlivňuje vše od jídla, které jíme, až po technologii, na které jsme závislí. Solární dalekohled Inouye je klíčem k pochopení fyziky slunce, co ho pohání a jak se vyvíjí. Dalekohled umožní vědcům studovat magnetické pole Slunce způsobem, který předtím žádný jiný sluneční dalekohled neměl. Víme, že magnetické pole je nezbytnou součástí dynamického chování slunce, ale stále ještě nevíme, jak se tento magnetismus mění. Pochopení tohoto je klíčové při předpovídání toho, jak se slunce chovalo v minulosti, jak se bude chovat v budoucnu, a účinky, které bude mít. Kromě toho všeho nás to, co se dozvídáme ze solárního dalekohledu Inouye, povede v našem chápání toho, jak slunce a další hvězdy ovlivňují klima svých planet v dlouhých časových lhůtách, časových rozpisech vesmíru.
proč dalekohledy potřebují velká zrcadla? Proč je více světla lepší?
větší zrcadlo je lepší ze stejného důvodu, že se vaši žáci zvětšují ve tmě. Čím větší jsou vaši žáci, tím více světla zachycují. To vám pomůže vidět co nejlépe za podmínek, kdy je světlo omezené. Větší zrcadla a otvory v dalekohledech fungují podobným způsobem. Zachycují více světla, aby nám pomohli vidět velmi slabé a vzdálené objekty. Se solárním dalekohledem Inouye je každý paprsek světla vzácný. Sluneční světlo je rozděleno mezi více nástrojů, takže můžeme shromažďovat data mnoha různými způsoby současně.
proč jsme neudělali zrcadlo větší, abychom viděli ještě víc?
sběr slunečního světla znamená sběr velkého množství tepla! Jak to je, jedna z hlavních technologických výzev solárního dalekohledu Inouye se zabývá teplem. Zvětšení zrcadla znamená shromažďování více slunečního světla, a proto ještě více tepla! Velikost zrcadla observatoře-téměř 14 ft-dosahuje dobré rovnováhy mezi řízením problémů s vytápěním a poskytováním úžasných dat. Jak to je, hlavní zrcadlo má sedmkrát větší sběrnou plochu dalšího největšího solárního dalekohledu!
jak nám studium slunce říká o vlastnostech jiných hvězd?
Slunce je jedinou hvězdou v celém vesmíru, jejíž povrch můžeme v současné době vidět v jakémkoli detailu. Je to dost blízko k nám tady na Zemi, že můžeme vidět jeho sluneční skvrny a vlákna, jeho erupce a erupce. Slunce je samozřejmě pouze jednou z miliard hvězd, ale učení, co můžeme od Slunce, nám pomáhá pochopit fyzikální vlastnosti jiných hvězd, jako je jejich magnetismus, atmosféra a úrovně hvězdné aktivity.
proč stavět na Haleakalā?
Haleakalā je vysokohorská štítová sopka obklopená oceánem. Tato jedinečná geografie nabízí místo 10,023 stop nad mraky, s jasně modrou oblohou a stabilní atmosférou, která je relativně bez prachu. Haleakalā zvláštní místo pro sluneční astronomii. Tyto větry přinášejí chladný vzduch ze severovýchodu a zajišťují optimální proudění větru nad horou. Větry jsou laminární, nebo hladký, s nízkou úrovní turbulence. Turbulence způsobené neustále se měnícím počasím země zkreslují světelné paprsky z okamžiku na okamžik. Toto zkreslení způsobuje záblesk vzdálených hvězd. Ale hvězdy na Haleakalā „nemrkají“ stejně.
jak dostali dalekohled do kopule?
Telescope Mount Assembly (TMA) – horní konec solárního dalekohledu Inouye – byl navržen a postaven výrobcem Ingersoll Machine Tools, který se nachází v Rockfordu ve státě Illinois. TMA byla postavena od základů v zařízení Ingersoll. Po testování a zjištění, že splňuje požadované specifikace, byla TMA demontována a odeslána přes oceán do Hawai ‚ i. části TMA byly zvednuty do kopule pomocí hydraulického výtahu mimo zařízení. Jako loď v láhvi byla TMA znovu sestavena uvnitř kopule.
jak tak přesně natírají zrcadlo?
hlavní zrcadlo má velmi tenké (asi tisícinu tloušťky lidského vlasu!) hliníkový povlak, který poskytuje vysoce reflexní povrch pro sběr vzácných světelných částic. Aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení světla, musí být zrcadlo velmi přesně potaženo. Nejprve se zrcadlo čistí v několika fázích, což zahrnuje mírné mytí mýdlem, následované chemickým křovím a kyselým opláchnutím. Dále, po důkladném opláchnutí deionizovanou vodou, se sklo vysuší čistými stěrači a získá se konečný buff s čistým ethanolem. V konečné fázi čištění se do povlakové Komory zavede malé množství argonového plynu, aby se vytvořila plazma, která ionicky čistí zrcadlo. Po vyčištění a kontrole se hliník pomalu zahřívá, dokud se zkapalní,a poté se odpařuje. Hliníková pára vyplňuje povlakovou komoru a pokrývá vše, co jí stojí v cestě, včetně zrcadlového povrchu a stěn komory. Za pouhých 15 sekund je dosaženo požadované tloušťky a primární zrcadlo je aluminizováno!
jak změříme čáry magnetického pole pouhým sbíráním světla?
stejně jako na Zemi jsou čáry magnetického pole na slunci neviditelné, a proto je nemůžeme pozorovat přímo. Sluneční atmosféra je však tvořena ionizovanými nebo nabitými plyny nazývanými plazma, které se prolínají se solárními magnetickými poli v celé sluneční atmosféře. Plazma vydává světlo, které je filtrováno magnetickými poli. Přístroje solárního dalekohledu Inouye pozorují toto vyzařované světlo a měří, jak moc je světlo polarizované. Pomocí fyziky a matematiky pak vědci mohou vypočítat sílu a směr magnetického pole poblíž místa, kde bylo světlo emitováno.
jak nám fotografie slunce poskytují údaje o jeho vlastnostech?
snímky ze Slunce jsou shromažďovány pomocí specializovaných kamer, které umožňují pouze určité vlnové délky nebo barvy světla do kamer. Víme, že určité vlnové délky jsou produkovány plazmou o specifických teplotách a výškách v atmosféře Slunce. Proto lze předpokládat, že funkce, které pozorujeme v těchto vlnových délkách, jsou tyto teploty a výšky. Například víme, že tmavá skvrna v H-alfa obrazu znamená, že tam bude pravděpodobně chladný plyn, který absorbuje světlo, které se snažíme zachytit, a tuto náplast ztmavne. Studiem rozdílu jasu v obraze a toho, jak se obraz mění s časem (např. video sekvence), můžeme získat podrobné pochopení dynamiky, která se děje na slunci.
kdo používá sluneční dalekohled Inouye?
vědci z celého světa budou moci požádat o pozorování pomocí solárního dalekohledu Inouye. Dalekohled však bude obsluhovat pouze tým odborných „operátorů dalekohledů“ a vědců. Provozovatelé jsou uvedeny pokyny o tom, co pozorovatel, kdy a jak, podle „time Allocation Committee“, nebo TAC-skupina odborníků solární vědy z obou NSO a v celé širší společenství sluneční vědy. TAC přezkoumává aplikace solárních vědců a upřednostňuje je pomocí široké škály faktorů.
jak se světlo dostává dalekohledem?
první věc, kterou příchozí světlo uvidí, je hlavní nebo“ primární “ zrcadlo. Jedná se o velké 4metrové zrcadlo, které je Inouye známé. Dále je světlo zaměřeno na velmi horké místo, kde je umístěno „zastavení tepla“. To je životně důležitý prvek systému, který odmítá většinu tepla, takže je bezpečné předat zbytek světla do systému bez poškození jemné optiky. Světlo prochází dalekohledem pomocí řady základních zrcadel, které připravují světlo pro kamery Inouye. Světlo je směrováno dolů do přístroje nebo laboratoře“ Coudé“, kde je pečlivě rozděleno pomocí optiky distribuce zařízení nebo FIDO. Fido se skládá z řady specializovaných Optik, jako jsou beamsplitters, okna a zrcadla. Uspořádáním těchto optických nástrojů různými způsoby se různé části přicházejícího slunečního světla dostávají do různých vědeckých kamer.
jak zabraňují roztavení nebo deformaci zrcadel?
nasměrování zrcadla o délce 13 stop (4 metry) přímo na Slunce představuje mnoho výzev, z nichž v neposlední řadě je ovládání tepla. To vyžaduje inovativní strategie chlazení, aby nedošlo k poškození jemného dalekohledu a zrcadel. Více než sedm mil potrubí distribuuje chladicí kapalinu po celé observatoři. Chladicí kapalina-dynalen-je částečně chlazena ledem, který se v noci vytváří na observatoři. Chladicí kapalina je distribuována po celé observatoři a je přiváděna přes zadní část prvních dvou zrcadel – těch, která jsou nejvíce náchylná k vysokým teplotám.