Svako ko je ikada čistio prozore ili ogledala u kupatilu zna koliko brzo skupljaju prašinu i prljavštinu. Dakle, kako Evropska južna opservatorija (ESO) održava džinovska ogledala svojih teleskopa čistima i sjajnim - usred pustinje?

Velika, ali savršeno glatka. Čvrsta, ali ne previše teška. Ogledalo teleskopa u najsavremenijoj opservatoriji mora biti mnogo stvari. Da bi pogledali duboko u kosmos, optički teleskopi moraju da uhvate što je više moguće svetlosti. Za to su im potrebna velika ogledala. Veoma velika ogledala. Povrh toga, ESO-ovi teleskopi su smešteni u pustinji Atakama u Čileu. Sa svojom tankom, suvom atmosferom i tamnim noćnim nebom, pustinja nudi idealne uslove za posmatranje Univerzuma. Ali to takođe znači da ogledala teleskopa moraju da izdrže temperaturne varijacije, a da se ne deformišu. I da će ih pustinjski prah zaprljati.

Od čega su napravljena ogledala teleskopa?

Neće vas iznenaditi da ogledala profesionalnih teleskopa nisu napravljena od običnog stakla. Za livenje ovih ogledala koriste se različiti materijali, a jedan od njih je posebna vrsta staklokeramike pod nazivom Zerodur®. Ovaj materijal se zaista ne deformiše, čak i pod teškim uslovima i promenljivim temperaturama. Jednako je važno i to što se može brusiti i polirati do savršenstva bez pucanja.

 VLT primarno ogledalo: još uvek tečno! Izlivanje jednog od četiri ogledala od 8,2 metra
za ESO-ov veoma veliki teleskop, 1993. Istopljeno staklo, teško preko 45 tona,
hlađeno je nekoliko nedelja. Kredit: ESO

Teleskopsko ogledalo ima jedan zadatak: da efikasno reflektuje svetlost koju sakuplja. Da bi se garantovala vrhunska refleksivnost, sve nesavršenosti na površini ogledala moraju biti manje od talasne dužine svetlosti koju ogledalo sakuplja, inače se signali iz svemira nasumično raspršuju. Ogledala optičkog teleskopa moraju biti super glatka jer posmatraju kratke talasne dužine, kao što je vidljiva svetlost.

Da bi što bolje reflektovali, ogledala se prvo poliraju do savršenstva, a zatim se presvlače veoma tankim, visoko reflektujućim slojem aluminijuma ili srebra — 10 000 puta tanjim od vlati ljudske kose. Zašto tako tanak, pitate se? Malo deblji sloj bi takođe bio grublji i samim tim manje reflektujući.

Ali čak i vrhunsko izrađena ogledala će se u nekom trenutku degradirati. Za razliku od ogledala koje imate kod kuće, gde je reflektujući sloj iza stakla, kod teleskopskih ogledala reflektujući materijal je ispred njega. Premaz ogledala ima ograničen životni vek, jer srebro i aluminijum polako oksidiraju kada su izloženi vazduhu. Srećom, pustinjski vazduh je veoma suv, što čini proces degradacije sporijim nego na drugim mestima na Zemlji. Ali druge opasnosti vrebaju...

Prašina pre zore

Dobar moto za teleskope je „pripremite se i sprečite umesto da popravljate i pokajte se“. Pre nego što i pomislimo da zamenimo delikatnu reflektujuću prevlaku ogledala, naš prioritet je da držimo pustinjsku prašinu podalje od njih — što je više moguće. Svaki od ESO-ovih optičkih teleskopa je stoga smešten u kućište koje ga štiti od surovih pustinjskih uslova. Noću se ograđeni prostor otvara, počinju posmatranja i ogledala su izložena atmosferskim elementima. Neizbežno, prašina se akumulira na površini ogledala, apsorbujući i difuzujući deo svetlosti koja bi trebalo da bude fokusirana na instrumente teleskopa. To znači da je vreme za ozbiljno uklanjanje prašine!

Koga ćeš zvati? „Dustbusters!“

Za većinu teleskopa, čišćenje se vrši naginjanjem ogledala i prskanjem CO₂. Na skoro minus 80 stepeni Celzijusa, smrznute CO₂ pahuljice izazivaju sitne „eksplozije“ kada padnu na ogledalo, koje je na sobnoj temperaturi. Kada snežne pahulje eksplodiraju, podižu prašinu sa površine, koja lebdi, ostavljajući površinu ogledala škripavom čistom. Za vreme čišćenja, osoblje nosi posebna odela, tako da dlake ili vlakna ne padnu na ogledalo.

 Čišćenje ogledala sa CO2. Zamrznute CO₂ pahuljice se prskaju na ogledalo ESO-ovog veoma velikog
teleskopa da bi se uklonila prašina. Zasluge: ESO/Mak Alekander

Ali redovno izduvavanje prašine sa ogledala nije dovoljno da bi se održala u vrhunskom obliku. Reflektivnost svakog ogledala se strogo prati, a kada se previše pokvari, ogledalo će dobiti novi premaz.

Sunđer za kupanje za NTT 

U opservatoriji La Silla u Čileu, nalazi se zlatni ESO-ov teleskop nove tehnologije (NTT). Ugledao je svoje prvo svetlo u martu 1989. Njegovo glavno ogledalo je relativno malo, za ESO standarde, sa prečnikom od „samo“ 3,58 m, manje od polovine veličine našeg veoma velikog teleskopa (VLT).

Pored svog nedeljnog čišćenja sa CO₂ snegom, NTT dobija sunđer za kupanje svakih šest meseci. Za to se ogledalo uklanja iz teleskopa.

Glavno ogledalo NTT-a se pere ručno kako bi se uklonila prljavština nakupljena na njegovoj površini. Naoružan mekim prirodnim sunđerima, delikatnim sapunom i destilacijom NTT ogledalo se pere

Otprilike dva puta godišnje glavno ogledalo NTT-a se uklanja iz teleskopa radi čišćenja. Kredit: ESO/H. H. Heier.  

Mašina za pranje sudova po meri za VLT

Ali redovno čišćenje prašine nije dovoljno. Na kraju sam premaz gubi deo svoje refleksivnosti i treba ga zameniti novim. U slučaju VLT-a, primarna ogledala široka 8 m su teška 23 tone, što ovo čini veoma delikatnom operacijom. Nema zamenskog ogledala ako pođe po zlu!

Ceo proces premazivanja traje oko osam dana. Specijalna dizalica skida celu ćeliju ogledala, tešku 45 tona, sa teleskopa i pomera je na platformu, koja je izvlači iz zgrade. Kamion zatim odvozi pažljivo umotano ogledalo u postrojenje za ponovno premazivanje, koje se nalazi nekoliko kilometara dalje.

Tamo, vijak po vijak, inženjeri uklanjaju ogledalo mastodonta iz njegove potporne ćelije. Od tada pa nadalje, ogledalo više nije podržano sofisticiranim antiseizmičkim uređajima u ćeliji, što ga čini ranjivijim na zemljotrese. Proces ponovnog premaza se stoga obavlja što je brže moguće.

VLT ogledalo spremno za pranje. Rizičan trenutak u procesu ponovnog premazanja: glavno ogledalo VLT-a od 23 tone visi sa 15 kuka, dok je pokretni krevet koji će ga odvesti u prostoriju za pranje veša postavljen ispod. Kredit: ESO

Pre nego što se spusti na poseban pokretni krevet, donja strana ogledala se čisti ručno kako bi se uklonili zagađivači koji bi ga mogli oštetiti u narednim koracima. Zatim se premešta u čistu prostoriju, gde se vrši drugi krug ručnog čišćenja na reflektujućoj strani ogledala. Zatim, konačno, vreme je za pranje.

Instrument sličan mašini za pranje sudova uklanja stari aluminijumski premaz hemijskim pranjem, sve dok originalni staklokeramički materijal ponovo ne postane vidljiv.

 VLT uređaj za čišćenje. Ova ruka mašine za pranje sudova daje VLT ogledalu hemijsko pranje kako bi se uklonio stari reflektujući premaz. Nakon toga, ogledalo se odvodi u specijalnu komoru gde se atom po atom nanosi novi aluminijumski premaz da bi se ogledalo vratilo u vrhunski oblik. Kredit: Luki Images/ESO

Nakon kupanja, čestice aluminijuma se isparavaju na očišćenoj površini ogledala da bi se dobio novi sjajni premaz. Cela površina je prekrivena korišćenjem samo 12 grama aluminijuma, stvarajući sloj oko 200 puta tanji od aluminijumske folije u vašoj kuhinji. Nakon pregleda, podmlađeno ogledalo se vraća kući u VLT, gde nastavlja sa radom narednih 18 meseci.

Timelapse potpunog procesa ponovnog premaza za jedno od četiri glavna ogledala VLT-a. Kredit: ESO/G. Hudepol (atacamaphoto.com)