mitä Inouye Solar Telescope tekee, mitä muut teleskoopit eivät?
NSF: n Daniel K. Inouye-Aurinkoteleskooppi on uraauurtava monella tavalla. Sen kolmimetrinen pääpeili kerää enemmän auringonvaloa kuin mikään muu aurinkoteleskooppi maailmassa. Tämä tarkoittaa, että se antaa meille korkeimman resoluution, terävimmät, kuvat auringosta koskaan otettu. Inouye – Aurinkoteleskooppi käyttää ainutlaatuista ” off-axis ”-teleskooppia hajavalon vähentämiseksi ja huipputekniikoita auringon magneettikenttien suodattaman valon mittaamiseksi, jotta saadaan aikaan ensimmäiset käynnissä olevat magneettikenttien mittaukset auringon ilmakehässä eli”koronassa”.
teleskoopilla mitataan päivittäin auringon sisäkorona, alue, joka on tavallisesti havaittavissa vain auringonpimennyksen aikana. Kun auringon ilmakehässä on tällaista polarisoitua tietoa, tiedemiehet voivat tutkia sen magneettikenttää siinä perusasteikossa, jossa fysikaaliset prosessit tapahtuvat. Tämä on avain ymmärtää paremmin, miten magneettikenttiä luodaan ja tuhotaan. Näiden prosessien ymmärtäminen on tärkeää, jotta voimme tarjota alustan uusien ja parannettujen instrumentointien kehittämiselle, kun opimme lisää tähdestämme.
mihin Inouye – Aurinkoteleskooppia tarvitaan?
elämme tähden, auringon, ilmakehässä. Sillä on valtava vaikutus elämäämme, vaikuttaa kaikkeen syömästämme ruoasta teknologiaan, josta olemme riippuvaisia. Inouye – Aurinkoteleskooppi on avainasemassa auringon fysiikan ymmärtämisessä, mikä sitä ajaa ja miten se kehittyy. Teleskoopin avulla tutkijat voivat tutkia auringon magneettikenttää tavalla, jota millään muulla aurinkoteleskoopilla ei ole aiemmin ollut. Tiedämme, että magneettikenttä on olennainen osa Auringon dynaamista käyttäytymistä, mutta on vielä paljon, mitä emme tiedä siitä, miten tämä magnetismi muuttuu. Tämän ymmärtäminen on avainasemassa, kun tehdään ennustuksia siitä, miten aurinko on käyttäytynyt menneisyydessä, miten se käyttäytyy tulevaisuudessa ja mitä vaikutuksia sillä on. Kaiken tämän lisäksi se, mitä opimme Inouye-Aurinkoteleskoopista, opastaa meitä ymmärtämään, miten aurinko ja muut tähdet vaikuttavat planeettojensa ilmastoon pitkillä aikajänteillä, kosmoksen aikajänteillä.
miksi kaukoputket tarvitsevat isoja peilejä? Miksi enemmän valoa on parempi?
isompi peili on parempi samasta syystä kuin pupillit suurenevat pimeässä. Mitä suuremmat pupillit, sitä enemmän valoa ne vangitsevat. Tämä auttaa näkemään mahdollisimman hyvin olosuhteissa, joissa valoa on vähän. Teleskooppien suuremmat Peilit ja aukot toimivat samalla tavalla. Ne saavat lisää valoa, joka auttaa meitä näkemään hyvin heikkoja ja kaukaisia kohteita. Inouye – Aurinkoteleskoopilla jokainen valonsäde on arvokas. Auringonvalo on jaettu useiden instrumenttien kesken niin, että voimme kerätä dataa monella eri tavalla samaan aikaan.
miksi emme tehneet peilistä isompaa, jotta näkisimme vielä enemmän?
auringon valon kerääminen tarkoittaa sitä, että kerätään paljon lämpöä! Yksi Inouye – Aurinkoteleskoopin suurimmista teknologisista haasteista on kuumuuden käsittely. Peilin suurentaminen tarkoittaa sitä, että se kerää enemmän auringon valoa ja siten jopa enemmän lämpöä! Observatorion peilin koko-lähes 14-ft-löytää hyvän tasapainon lämmityshaasteiden hallinnan ja hämmästyttävien tietojen antamisen välillä. Pääpeilin kokoamisalue on seitsemän kertaa suurempi kuin seuraavaksi suurimman aurinkoteleskoopin!
miten auringon tutkiminen kertoo muiden tähtien ominaisuuksista?
aurinko on koko kaikkeuden ainoa tähti, jonka pinnan voimme tällä hetkellä nähdä minkäänlaisilla yksityiskohdilla. Se on niin lähellä meitä täällä maan päällä, että voimme nähdä sen auringonpilkut ja hehkulangat, sen soihdut ja purkaukset. Aurinko on tietenkin vain yksi miljardeista tähdistä, mutta sen oppiminen, mitä voimme auringosta, auttaa meitä ymmärtämään muiden tähtien fyysisiä ominaisuuksia, kuten niiden magnetismia, ilmakehää ja tähtien aktiivisuustasoja.
miksi rakentaa haleakalālle?
Haleakalā on meren ympäröimä korkealla sijaitseva kilpitulivuori. Tämä ainutlaatuinen maantiede tarjoaa paikan 10,023 jalkaa pilvien yläpuolella, jossa on kirkas sininen taivas ja vakaa ilmakehä, joka on suhteellisen vapaa pölystä. Haleakalā on erityisen erityinen paikka aurinkoastronomialle. Nämä tuulet tuovat viileää ilmaa koillisesta ja tarjoavat optimaalisen tuulivirran vuoren yli. Tuulet ovat laminaarisia eli tasaisia, ja niissä on vähän turbulenssia. Maan alati muuttuvan sään aiheuttama turbulenssi vääristää valosäteitä hetki hetkeltä. Tämä vääristymä aiheuttaa kaukaisten tähtien tuikkua. Mutta tähdet eivät” tuikkia ” samalla tavalla Haleakalāssa.
miten kaukoputki saatiin kupoliin?
Telescope Mount Assembly (TMA) – Inouye-Aurinkoteleskoopin yläpään-suunnitteli ja rakensi Ingersoll Machine Tools-niminen valmistaja, joka sijaitsi Rockfordissa, Illinoisissa. TMA rakennettiin maasta ylös Ingersollin laitokseen. Kun TMA oli testattu ja todettu täyttävän vaaditut vaatimukset, se purettiin ja kuljetettiin valtameren yli Hawai ’ IIIn. TMA: n osat nostettiin kupoliin hydraulisella hissillä laitoksen ulkopuolella. Kuin alus pullossa, TMA koottiin uudelleen kupolin sisälle.
miten he päällystävät peilin niin tarkasti?
pääpeili on hyvin ohut (noin tuhannesosa ihmisen hiuksen paksuudesta!) alumiinipinnoite, joka tarjoaa erittäin heijastavan pinnan arvokkaiden valohiukkasten keräämiseen. Valon tasaisen jakautumisen varmistamiseksi peili on päällystettävä hyvin tarkasti. Ensin peili puhdistetaan useassa vaiheessa, johon kuuluu mieto saippuapesu, jota seuraa kemiallinen kuorinta ja happohuuhtelu. Seuraavaksi, kun perusteellinen huuhtelu deionisoidulla vedellä, lasi kuivataan puhdastilan pyyhkimillä ja annetaan lopullinen harrastaja puhtaalla etanolilla. Loppupuhdistusvaiheessa pinnoituskammioon johdetaan pieni määrä argonkaasua, jolloin syntyy plasmaa, joka ionisesti puhdistaa peilin. Kun puhdistettu ja tarkastettu, alumiini kuumennetaan hitaasti, kunnes se nesteytyy, ja sitten höyrystyy. Alumiinihöyry täyttää päällystyskammion ja päällystää kaiken tiellään olevan, myös peilipinnan ja kammion seinät. Vain noin 15 sekunnissa tarvittava paksuus saavutetaan ja pääpeili aluminoidaan!
miten mittaamme magneettikenttäviivoja vain keräämällä valoa?
kuten maassa, myös auringon magneettikenttäviivat ovat näkymättömiä, joten emme pysty havainnoimaan niitä suoraan. Auringon kaasukehä koostuu kuitenkin ionisoituneista eli varautuneista plasmaksi kutsutuista kaasuista, jotka kietoutuvat toisiinsa auringon magneettikenttien kanssa koko auringon kaasukehässä. Plasma lähettää valoa, jota magneettikentät suodattavat. Inouye – Aurinkoteleskoopin instrumentit tarkkailevat tätä säteilevää valoa ja mittaavat, kuinka paljon valo polarisoituu. Fysiikan ja matematiikan avulla tutkijat voivat sitten laskea magneettikentän voimakkuuden ja suunnan lähellä sitä, mistä valo lähti.
miten auringon kuvat antavat meille tietoa sen ominaisuuksista?
kuvia auringosta kerätään erikoistuneilla kameroilla, jotka sallivat kameroihin vain tiettyjä aallonpituuksia eli valon värejä. Tiedämme, että tietyt aallonpituudet syntyvät auringon kaasukehän tietyn lämpötilan ja korkeuden plasmasta. Siksi näillä aallonpituuksilla havaitsemiemme piirteiden voidaan olettaa olevan noita lämpötiloja ja korkeuksia. Tiedämme esimerkiksi, että tumma laikku h-alfa-kuvassa tarkoittaa, että siellä on todennäköisesti viileää kaasua, joka absorboi valon, jota yritämme vangita, ja tekee siitä tumman. Tutkimalla kuvan kirkkauseroja ja sitä, miten kuva muuttuu ajan myötä (esim.videosekvenssi), voimme saada yksityiskohtaisen käsityksen auringon dynamiikasta.
kuka saa käyttää Inouye-Aurinkoteleskooppia?
tutkijat ympäri maailmaa saavat hakea tekemään havaintoja Inouye – Aurinkoteleskoopilla. Teleskooppia käyttävät kuitenkin vain asiantuntijaryhmä ”Teleskooppioperaattorit” ja tutkijat. ”Time Allocation Committee” eli Tac – ryhmä solar science-asiantuntijoita sekä NSO: sta että laajemmasta solar science-yhteisöstä antaa operaattoreille ohjeita siitä, mitä tarkkailijoita, milloin ja miten. TAC tarkastelee aurinkotieteilijöiden sovelluksia ja priorisoi ne useiden eri tekijöiden avulla.
miten valo pääsee kaukoputken läpi?
saapuva valo näkee ensimmäisenä pääpeilin eli” ensisijaisen ” peilin. Tämä on suuri 4-metrinen peili, että Inouye on kuuluisa. Seuraavaksi valo kohdistetaan hyvin kuumaan kohtaan, johon ”lämpöseisake” sijoitetaan. Tämä on tärkeä osa järjestelmää, joka hylkää suurimman osan lämmöstä, joten on turvallista siirtää loput valosta järjestelmään vahingoittamatta herkkää optiikkaa. Valo kulkee teleskoopin läpi käyttäen useita olennaisia peilejä, jotka valmistavat valon Inouyen kameroille. Valo ohjataan alaspäin instrumenttiin eli ”Coudé” – labraan, jossa se jaetaan huolellisesti Laitesoittimen Jakautumisoptiikan eli fidon avulla. FIDO koostuu useista erikoistuneista optiikoista, kuten beamsplittereistä, ikkunoista ja peileistä. Järjestämällä nämä Optiset työkalut eri tavoin, eri osia tulevasta auringon valosta syötetään eri tieteellisiin kameroihin.
miten ne estävät peilejä sulamasta tai muuttumasta?
13-metrisen (4-metrisen) peilin osoittaminen suoraan aurinkoon aiheuttaa monia haasteita, joista vähäisimpänä lämmön hallinta. Tämä edellyttää innovatiivisia jäähdytysstrategioita, jotta vältetään vahingoittamasta herkkiä teleskooppilaitteita ja peilejä. Yli seitsemän kilometrin putkisto jakaa jäähdytysnestettä koko observatorioon. Jäähdytysnestettä, dynalenea, jäähdyttää osittain jää, jota syntyy observatoriossa yöaikaan. Jäähdytysneste jaetaan koko observatorion ja syötetään takana kaksi ensimmäistä Peilit-ne kaikkein alttiimpia korkeille lämpötiloille.