Que fait le Télescope Solaire Inouye que les autres télescopes ne font pas?
Le télescope solaire Daniel K. Inouye de la NSF est révolutionnaire à plus d’un titre. Son miroir principal de treize pieds recueillera plus de lumière solaire que tout autre télescope solaire au monde. Cela signifie qu’il nous donnera la plus haute résolution, les images les plus nettes du Soleil jamais prises. Le télescope solaire Inouye utilise une combinaison d’une conception unique de télescope « hors axe », pour réduire la lumière diffusée, et de techniques de pointe pour mesurer la lumière filtrée par les champs magnétiques du soleil, pour produire les premières mesures continues des champs magnétiques dans l’atmosphère de notre Soleil, ou « couronne ».
Plus précisément, le télescope fournira des mesures quotidiennes de la couronne intérieure du soleil, une région normalement observable uniquement lors d’une éclipse solaire. Fournir ce type de données polarisées dans l’atmosphère du soleil permet aux scientifiques d’étudier son champ magnétique à l’échelle fondamentale des processus physiques. Ceci est essentiel pour mieux comprendre comment les champs magnétiques sont créés et détruits. La compréhension de ces processus est essentielle pour fournir une plate-forme pour le développement d’instrumentation nouvelle et améliorée alors que nous continuons à en apprendre davantage sur notre étoile.
Pourquoi avons-nous besoin du télescope solaire Inouye?
Nous vivons dans l’atmosphère d’une étoile, le Soleil. Cela a une énorme influence sur nos vies, affectant tout, de la nourriture que nous mangeons à la technologie dont nous dépendons. Le télescope solaire Inouye est essentiel pour comprendre la physique du soleil, ce qui le motive et comment il évolue. Le télescope permettra aux scientifiques d’étudier le champ magnétique du Soleil d’une manière qu’aucun autre télescope solaire n’a auparavant. Nous savons que le champ magnétique est une partie essentielle du comportement dynamique du Soleil, mais il y a encore beaucoup de choses que nous ignorons sur la façon dont ce magnétisme change. Comprendre cela est essentiel pour faire des prédictions sur la façon dont le soleil s’est comporté dans le passé, comment il se comportera à l’avenir et les effets qu’il aura. En plus de tout cela, ce que nous apprenons du Télescope solaire Inouye nous guidera dans notre compréhension de la façon dont le soleil et les autres étoiles affectent le climat de leurs planètes sur de longues échelles de temps, des échelles de temps du cosmos.
Pourquoi les télescopes ont-ils besoin de grands miroirs? Pourquoi plus de lumière est-elle meilleure?
Un miroir plus grand est préférable pour la même raison que vos pupilles grossissent dans l’obscurité. Plus vos pupilles sont grandes, plus elles captent de lumière. Cela vous aide à voir du mieux que vous pouvez dans des conditions où la lumière est limitée. Les miroirs et les ouvertures plus grands des télescopes fonctionnent de la même manière. Ils captent plus de lumière pour nous aider à voir des objets très faibles et éloignés. Avec le télescope solaire Inouye, chaque rayon de lumière est précieux. La lumière du soleil est divisée entre plusieurs instruments afin que nous puissions collecter des données de différentes manières en même temps.
Pourquoi n’avons-nous pas agrandi le miroir, pour en voir encore plus ?
Collecter la lumière solaire signifie collecter beaucoup de chaleur! En l’état, l’un des défis technologiques majeurs du télescope solaire Inouye est de faire face à la chaleur. Agrandir le miroir signifie collecter plus de lumière solaire et donc encore plus de chaleur! La taille du miroir de l’observatoire — près de 14 pieds – établit un bon équilibre entre le contrôle des défis de chauffage et la fourniture de données étonnantes. En l’état, le miroir principal a sept fois la surface de collecte du prochain plus grand télescope solaire!
Comment l’étude du Soleil nous renseigne-t-elle sur les propriétés des autres étoiles ?
Le Soleil est la seule étoile de tout l’univers dont nous pouvons actuellement voir la surface de manière détaillée. Il est assez proche de nous ici sur Terre pour que nous puissions voir ses taches solaires et ses filaments, ses éruptions et ses éruptions. Bien sûr, le Soleil n’est qu’une des milliards d’étoiles, mais apprendre ce que nous pouvons du Soleil nous aide à comprendre les caractéristiques physiques d’autres étoiles telles que leur magnétisme, leur atmosphère et leurs niveaux d’activité stellaire.
Pourquoi construire sur Haleakalā?
Haleakalā est un volcan bouclier de haute altitude entouré d’océan. Cette géographie unique offre un site à 10 023 pieds au-dessus des nuages, avec un ciel bleu clair et une atmosphère stable relativement exempte de poussière. Haleakalā un lieu particulièrement spécial pour l’astronomie solaire. Ces vents apportent de l’air frais du nord-est et fournissent un flux de vent optimal sur la montagne. Les vents sont laminaires, ou lisses, avec de faibles niveaux de turbulence. Les turbulences causées par le temps en constante évolution de la Terre déforment les rayons lumineux d’un moment à l’autre. Cette distorsion est à l’origine du scintillement des étoiles lointaines. Mais, les étoiles ne « scintillent » pas de la même manière sur Haleakalā.
Comment ont-ils fait entrer le télescope dans le dôme ?
L’Ensemble de montage de télescope (TMA) – l’extrémité supérieure du télescope solaire Inouye – a été conçu et construit par Ingersoll Machine Tools, un fabricant situé à Rockford, Illinois. Le TMA a été construit à partir de zéro dans les installations d’Ingersoll. Une fois testé et jugé conforme aux spécifications requises, le TMA a été démonté et expédié de l’autre côté de l’océan à Hawaii. Les pièces du TMA ont été transportées jusqu’au dôme à l’aide d’un élévateur hydraulique à l’extérieur de l’installation. Comme un navire dans une bouteille, le TMA a été remonté à l’intérieur du dôme.
Comment enduisent-ils le miroir si précisément?
Le miroir principal a un très fin (environ un millième de l’épaisseur d’un cheveu humain!) revêtement en aluminium qui fournit une surface hautement réfléchissante pour la collecte de particules de lumière précieuses. Pour assurer une répartition uniforme de la lumière, le miroir doit être revêtu de manière très précise. Tout d’abord, le miroir est nettoyé en plusieurs étapes, ce qui comprend un lavage au savon doux, suivi d’un gommage chimique et d’un rinçage à l’acide. Ensuite, après un rinçage complet à l’eau désionisée, le verre est séché avec des essuie-glaces pour salle blanche et un chamois final avec de l’éthanol pur. Dans l’étape de nettoyage final, une petite quantité de gaz argon est introduite dans la chambre de revêtement pour créer un plasma qui nettoie ioniquement le miroir. Une fois nettoyé et inspecté, l’aluminium est chauffé lentement jusqu’à ce qu’il se liquéfie, puis se vaporise. La vapeur d’aluminium remplit la chambre de revêtement et recouvre tout sur son passage, y compris la surface du miroir et les parois de la chambre. En seulement 15 secondes environ, l’épaisseur requise est atteinte et le miroir primaire est aluminisé !
Comment mesurons-nous les lignes de champ magnétique simplement en collectant la lumière?
Comme sur Terre, les lignes de champ magnétique sur le Soleil sont invisibles, et nous ne pouvons donc pas les observer directement. Cependant, l’atmosphère solaire est composée de gaz ionisés ou chargés appelés plasma qui s’entrelacent avec les champs magnétiques solaires dans toute l’atmosphère solaire. Le plasma émet de la lumière qui est filtrée par les champs magnétiques. Les instruments du télescope solaire Inouye observent cette lumière émise et mesurent à quel point la lumière est polarisée. En utilisant la physique et les mathématiques, les scientifiques peuvent ensuite calculer la force et la direction du champ magnétique près de l’endroit où la lumière a été émise.
Comment les images du Soleil nous donnent-elles des données sur ses propriétés?
Les images du Soleil sont collectées à l’aide de caméras spécialisées qui n’autorisent que certaines longueurs d’onde ou couleurs de lumière dans les caméras. Nous savons que certaines longueurs d’onde sont produites par le plasma d’une température et d’une hauteur spécifiques dans l’atmosphère du Soleil. Par conséquent, les caractéristiques que nous observons dans ces longueurs d’onde peuvent être supposées être ces températures et ces hauteurs. Par exemple, nous savons qu’une tache sombre dans une image H-alpha signifie qu’il y a probablement du gaz froid là-bas, absorbant la lumière que nous essayons de capturer, et rendant cette tache sombre. En étudiant la différence de luminosité à travers l’image, et comment l’image change avec le temps (par exemple une séquence vidéo), nous pouvons obtenir une compréhension détaillée de la dynamique qui se produit sur le Soleil.
Qui peut utiliser le télescope solaire Inouye?
Les scientifiques du monde entier seront autorisés à postuler pour effectuer des observations avec le télescope solaire Inouye. Cependant, le télescope ne sera exploité que par une équipe d’experts « Opérateurs de télescopes » et de scientifiques. Les opérateurs reçoivent des conseils sur ce qu’il faut observer, quand et comment, par le « Comité d’attribution du temps », ou TAC – un groupe d’experts en science solaire de NSO et de la communauté scientifique solaire au sens large. Le TAC examine les applications des scientifiques du solaire et les hiérarchise en utilisant un large éventail de facteurs.
Comment la lumière traverse-t-elle le télescope ?
La première chose que la lumière entrante verra est le miroir principal ou « primaire ». C’est le grand miroir de 4 mètres pour lequel l’Inouye est célèbre. Ensuite, la lumière est focalisée sur un point très chaud, où le « heat stop » est placé. C’est un élément essentiel du système qui rejette la majorité de la chaleur, ce qui permet de laisser passer le reste de la lumière dans le système sans endommager les optiques délicates. La lumière est passée à travers le télescope à l’aide d’un certain nombre de miroirs essentiels qui préparent la lumière pour les caméras de l’Inouye. La lumière est dirigée vers le bas dans l’instrument, ou Laboratoire « Coudé », où elle est soigneusement divisée à l’aide de l’Optique de distribution des instruments de l’Installation, ou FIDO. FIDO se compose d’une série d’optiques spécialisées, telles que des séparateurs de faisceaux, des fenêtres et des miroirs. En disposant ces outils optiques de différentes manières, différentes parties de la lumière solaire entrante sont introduites dans différentes caméras scientifiques.
Comment empêchent-ils les miroirs de fondre ou de se déformer ?
Pointer un miroir de 13 pieds (4 mètres) directement sur le Soleil présente de nombreux défis, dont le moindre est de contrôler la chaleur. Cela nécessite des stratégies de refroidissement innovantes pour éviter d’endommager l’équipement et les miroirs délicats du télescope. Plus de sept kilomètres de tuyauterie distribuent le liquide de refroidissement dans tout l’observatoire. Le liquide de refroidissement – le dynalène – est en partie refroidi par la glace, qui se crée à l’observatoire pendant la nuit. Le liquide de refroidissement est distribué dans tout l’observatoire et est alimenté à l’arrière des deux premiers miroirs – ceux qui sont les plus sensibles aux températures élevées.