Büyük Camın Hikayesi

1990larda teleskop inşaa etmek artık büyük bir maliyet duvarına çarpmaktaydı. Çünkü büyük aynası bir bağlantı üstünde hareket etmeli ve bir kubbe tarafından korunmalıydı. William Herschel’den Hale’e kadar teleskop fiyatları yıllık olarak ayna çapının kübü oranında artmıştı. Bu, pek getirisi olan bir artış sayılmazdı. Bu yüzden bu yıkıcı maliyet eğrisini kırmak için teknik bir yenilik gerekiyordu. 

1993 yılında Hawaii Mauna Kea’da ilk Keck teleskobu 10 metrelik çapıyla gün ışığını gördü. Bunu üç yıl sonra yakınındaki ikizi izledi. Karşılaştıma açısından Kitt Tepesindeki 4 metrelik teleskop 1973’de 10 milyon dolara inşaa edilmişti. Eğer bu fiyat eğrisini takip edersek Keck teleskobunun 400 milyon dolara mal edilmesi gerekiyordu. Ancak gerçekte 100 milyon dolara tamamlanmasıyla oldukça ucuza geldi.

Bunu parabolik yüzeyi mozaiklemek için hafif altıgen segmentler kullanarak başardılar. Bu sayede Keck teleskopları daha önce inşaa edilen büyük teleskoplardan daha küçük ve hafif olmuştu. Her iki Keck skopu aynı şekilde hareket eden kütleye ve kule boyutuna sahip olmasına karşın Kitt tepesindeki 4 metrelik teleskopun topladığından altı kat daha büyük ışık toplama alanına sahipti. Bu mimar ve öncü Jerry Nelson’un Kaliforniya Üniversitesinde geliştirdiği yaklaşımla gerçekleşti.

Aynı alanda çalışan Arizona Üniversitesindeki Roger Angel ise büyük teleskoplarla ilgili farklı bir yol izledi. Bir profesör olarak bir futbol antrenörünün, başkanın iki katı, fakültede çalışanlardan kat kat fazla kazanıyor olmasına sinirleniyordu. Öğrencilerine futbol sahalarındaki en iyi şeyin çim üstünde değil doğu tribünü altındaki Angel ve takımının üzerinde çalıştığı dünyanın en büyük ve en net aynaları olduğunu söylüyordu. 

Roger Angel’ın yaklaşımına göre tekli geniş ayna hafif olacak ancak sıkı eğrilikten ödün vererek kompakt olması sağlanacaktı. Bu başlangıç fikri de Nike’ın kurucusu Oregon Üniversiteside orta mesafe koşucusu olan Phil Knight ve onun, o zamanlar yaşadığı kullanışsız koşu ayakkabılarına karşı verdiği olumsuz mücadeleden geliyordu. Knight, annesinin waffle demirini işlemlerden geçirme denemeleri yaparak hafif ve esnek ayakkabı kalıpları yapabileceğini fark etti.  Angel’da waffle demiri denemelerini plastik ve Perspex (bir tür sert plastik) ile yaptı ve petek şeklindeki yapıların malzeme mukavemetini, sertliğini ve hafifliğini artırdığını fark etti. Bu sırada muhtemelen bir kaç waffle demirini parçaladı ama en azından annesini bu yüzden delirtmedi. 

Böylece ondan sonraki yıllar, mühendisler o futbol stadyumunun altında silisyum karbürden yapılmış silindirik bir küvete 1680 altıgen kalıbı seramik elyafla dikkatlice sabitlediler. Bu kalıpların her bir tarafında 13 mmlik boşluklar bulunuyordu. Kalıpların üstlerine parabolik şekilli ayna yüzeyi yerleştirildi. Hiç biri diğerinin aynısı değildi. Sonra bunlara toplamı 23 500 kilogramlık cam, her biri incelendikten sonra 4.5 kiloluk parçalar halinde yerleştirilir. Camın ham maddesi, Kuzey Japonya’daki Hokkaido adasındaki bir aile tarafından işletilen bir dökümhaneden getirildi. Eşsiz bir saflık ve stabilitesi olan bu madde, sıkı kapanıp santrifüjle dönen fırında dikkatle tasarlanmış bir sıcaklık döngüsüne tabi tutuldu. Cam erime noktasından geçerken, kalıpların arasındaki boşlukları doldurur ve kalıbın üstünde yaklaşık 2.5 cmlik bir tabaka oluşturur. Fırının dönüşü parabolik bir yüzey yaratır. Fırının içindeki ısıya dayanıklı kameralar süreci başından itibaren izler. 

Büyük Sinoptik Yüzey Araştırması teleskopu adı verilen ulusal bir projeye yönelik 8.4 metrelik bir aynanın dökümünü canlı bir şekilde hatırlıyorum. Fırın, futbol stadyumunun altındaki mağara benzeri yerde bile devasa görünüyordu.  On iki metre çapı ve altı metre yüksekliği ile fırın, kablo ve borulardan arap saçına dönmüştü. Zaten üç gün boyunca dönmüştü ve 760 derece tepe sıcaklığına ulaşmak üzereydi. Her on saniyede bir döndüğü zaman oluşan gürültü sağır ediciydi ve yanıp sönen ışıklar ve ısının titreşim dalgaları ile, cehennemden gelen bir çılgın atlı karıncaya benziyordu. Angel ve ekibi, sıcağa karşı korumak için beyaz ceketler giyiyor ve gözlük takıyorlardı ve tıpkı çılgın bilim adamları gibi görünüyorlardı.

Sonraki adım: sabır. Ekibin, fırın kapağını kırıp, “kekin” nasıl olduğunu görmesi ve göz atması için üç ay geçer. Bu, soğuması ve sertleşmesi için gereken süredir. Umutla yüzeyde herhangi bozulma olmaması veya küçük bir kabarcığa rastlamamayı dilerler. Döküm bittikten sonra ayna beklenenden yarım ton daha hafifler ve hiç kimse eksik erimiş camın nereye gittiğini çözemez. Daha sonra ayna dikkatle fırından çıkarılır ve cilalama teçhizatına konulurken, tek bir yanlışın bile felakete yol açabileceği aşamalardan bir kaç kez geçer. Bilgisayar kontrollü makineler ve kuyumcu parlatması gibi bir madde kullanarak yüzeyi üzerinde çalışmasını altı ay sürüyor. Parlatma yapıldığı zaman parabolik ayna yüzeyi, bir inçin milyonda biri kadar kesindir. Onu artık on mil uzakta bir gazeteyi okumak için kullanabilirsiniz. Kuzey Amerika’nın büyüklüğüne ölçeklenirse, en büyük kusur tümsek ve çöküklük arasındaki farkın bir inç yüksekliğinde olmasıdır. 

Yere dayalı teleskoplar bir rönesanstan geçti. Son yirmi yılda altı metre ve daha fazla diyaframı olan on sekiz teleskop inşa edilmiştir. Hepsi ya Jerry Nelson’ın lazerle hizalanmış mozaik yaklaşımını ya da Roger Angel’nin monolitik ince ayna yaklaşımını kullanıyorlar. 20 ila 40 metre arasında değişen dev teleskoplar planlanıyor. Büyük teleskoplarda geçirilen zamanın yaklaşık% 40’ı, Samanyolu’nun ötesindeki evrenin çalışması üzerine rekabet eden gençlerin incelemesine verilir. İşte bu “Büyük cam” evrenin hikayesini anlatmak için gerekli.

Chris Impey’in Teleskopların Kısa Tarihi dersinden.