الجيل القادم من التلسكوبات سيكشف لنا أسرار الكون
TMT - تلسكوب بطول 30 مترًا
في الطبعة السابقة قمنا بفحص تلسكوب جيمس ويب الفضائي. سنركز هذا الأسبوع على تلسكوب بمرآة عملاقة مكونة من 18 شكلًا سداسيًا، وثمانية تلسكوبات تعمل كواحد وتركب أمواج الزمن.
تلسكوب بطول 30 مترًا – عملاق يدرس ولادة الكون
الراعي: اتحاد الجامعات البحثية.
الموقع: على الأرض، لم يتم تحديد الموقع الدقيق بعد.
التكلفة: 700,000,000 دولار (تقديري)
الإنجاز المتوقع: 2014
التلسكوب الضخم الموجود على الأرض متحرر من قيود الصواريخ والسفر عبر الفضاء. وسيحتوي على مرآة رئيسية بطول 30 مترًا، بها 18 شكلًا سداسيًا. سيقوم اتحاد الجامعات البحثية الذي يخطط لـ TMT بملئه بالضوء، وهو ضوء أكثر مما جمعه علماء الفلك في مرآة واحدة. سيكون لهذا التلسكوب قدرة أكبر على جمع الضوء من أكبر عشرة تلسكوبات موجودة في العالم اليوم. ويأمل المخططون في بنائه في الإطار الزمني لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، أي في حوالي عقد من الزمان. إن نجاح المشروع مهم لأن التلسكوبات الفضائية والتلسكوبات الأرضية تكمل بعضها البعض.
في ظلام الفضاء، حيث يكون التباين بين الفراغ الأسود وضوء النجوم في أعلى مستوياته، سيكون تلسكوب مثل تلسكوب جيمس ويب قادرًا على اكتشاف الأجسام الباهتة جدًا التي لم يتمكن أحد من رؤيتها من قبل. بعد أن يحدد جيمس ويب أحد هذه الأجسام، ستوجه TMT عينها العملاقة لعدة ساعات وتنتج صورة أكثر وضوحًا ومسبارًا لمعرفة مكونات الجسم. يجب أن يكشف TMT كيف قامت النجوم بتكوين عناصر أثقل، مثل الفحم والحديد، في مراكز الاندماج النووي الخاصة بها. وسيستخدم علماء الفلك عملية تسمى التحليل الطيفي لتتبع تكوين هذه العناصر مع تقدم عمر الكون. سوف يقوم TMT بفصل الضوء من النجوم الأولى إلى أطوال موجية مختلفة. سوف تمتص العناصر الموجودة داخل هذه النجوم الضوء عند ترددات معينة. وهذا يعني أنه من خلال تتبع الترددات الأضعف في طيف النجم، سيتمكن علماء الفلك من الكشف عن العناصر التي تتكون منها النجوم وكمية كل عنصر يحتوي عليه النجم.
يجب أن يمنح القطر الكبير لـ TMT لقب التلسكوب الأكثر حدة في العالم. وستنتج صورًا واضحة تظهر النجوم الفردية في المجرات القديمة، والتي سيكتشفها جيمس ويب، كضبابية غير واضحة. مثل جيمس ويب، سيكون TMT أيضًا مرنًا للغاية وسيتم تصميمه لجميع أنواع الاستخدامات الفلكية. ونظرًا لأبعاده الضخمة، فإن لديه فرصة جيدة لأن يكون أول تلسكوب في العالم يلتقط صورة لكوكب يدور حول نجم آخر.
يجب أولاً بناء الوحش، وهنا يكمن التحدي الدنيوي بشكل لا يصدق. المشكلة ليست تكنولوجية، بل لوجستية ومتعلقة بالميزانية. تعرف مجموعة TMT كيفية بناء التلسكوب، لكنها لا تملك جسمًا ضخمًا مثل وكالة ناسا خلفها. يعتمد اتحاد الجامعات البحثية على المؤسسة الوطنية للعلوم والمؤسسات الخاصة ولطف الأطراف الأجنبية. جزء كبير من تحدي تصميم TMT هو ببساطة تقليل تكلفة المشروع. فأجزاء المرآة، على سبيل المثال، تشبه الأشكال السداسية الـ 36 التي تشكل تلسكوبات كاك التي تم بناؤها قبل عقد من الزمن، لكن الكمية في TMT قد تصل إلى 1,000. ليس من الممكن إنشاء أي جزء من هذا القبيل يدويًا، لذلك يجب ترقية التكنولوجيا الأساسية لإنشاء المرايا بحيث يتم إنتاج هذه المرايا بنفس الطريقة التي يتم بها إنتاج السيارات الرخيصة. سيؤدي تنفيذ هذه العملية تلقائيًا إلى وضع حجر الأساس لبناء تلسكوبات أكبر بكثير في المستقبل. الحلول التي تقدمها TMT ستناسب أيضًا تلسكوبًا بقطر 100 متر.
تحدٍ آخر: بمجرد أن يكونوا مستعدين لبناء أكبر تلسكوب على الإطلاق، أين سيضعونه بالضبط؟ هناك العديد من المواقع المحتملة في المكسيك وهاواي وتشيلي. يجب أن يجتاز المكان المختار عدة اختبارات بنجاح. على سبيل المثال، يجب أن يكون بعيدًا بدرجة كافية بحيث لا يتداخل الضوء القادم من المناطق المأهولة القريبة مع عمله. ويجب أن يكون جافاً، لأن بخار الماء يسبب تشوهاً في الجو. وتعطى الأولوية للأماكن التي تكون فيها سرعة الرياح منخفضة، لأن مثل هذا الهيكل الضخم سوف يهتز مثل ناطحة سحاب في مهب الريح، مما يؤدي إلى تشويش الصور. وبطبيعة الحال، مكان حيث لن يكون هناك الكثير من الليالي الغائمة.
موقع معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لعلم الفلك
مقياس التداخل (مقياس التداخل) - ثمانية تلسكوبات تعمل كواحد
تعتمد قدرة التلسكوب على تمييز أصغر التفاصيل على عرض الجهاز من طرف إلى آخر. تؤدي هذه الحقيقة إلى خدعة: إذا قمت بدمج الضوء القادم من عدة تلسكوبات منفصلة بحيث تعمل كواحد، يمكنك تحقيق دقة أفضل بكثير. هذه هي الفكرة وراء VLTI، وهي شبكة تضم أربعة تلسكوبات بعرض 8.2 متر وأربعة تلسكوبات بعرض 1.8 متر تقع في تشيلي. سوف ينتج الضوء المدمج من كل منهم صورًا حادة مثل تلك التي يصدرها تلسكوب واحد يبلغ طوله 100 متر.
الإنجاز المتوقع: 2005
www.eso.org
هوائي فضائي لقياس التداخل بالليزر - ركوب موجات الزمكان
ربما يكون برنامج LISA أحد أكثر البرامج جرأة في هذه القائمة. ثلاثة أقمار صناعية ستحلق في تشكيل حول الشمس، على مسافة 4,800,000 كيلومتر، وستقوم بمساعدة الليزر بقياس المسافة بينهما بدقة تصل إلى نصف مليار من البوصة. إذا نجح الأمر، فسوف تكتشف الأقمار الصناعية تمدد الزمكان بينهما، وتتبع التموجات التي تسببها النجوم القريبة أو الثقوب السوداء المنهارة في المجرات البعيدة.
الإنجاز المتوقع: 2012.
