워너 브라더스 애니메이터가 1952 년 버그 버니 만화에 최첨단 천문학을 포함시키고 싶을 때 캘리포니아의 팔로마 전망대처럼 보이는 전망대에서 장면을 설정했습니다. 그 당시 발표 된 Hale 망원경은 Palomar에 주둔하고 있으며 세계 최대 규모의 5 미터 기수 거울을 가지고있었습니다. 1989 년 만화가 Bill Watterson이“Calvin and Hobbes”만화에 세계 최대 망원경에 대한 언급을 포함 시켰을 때, 그는 다시 Palomar에서 행동을 설정했습니다. 38 년 동안 컴퓨터는 백만 배 더 빨리 성장했지만 8 개의 다른 입자 콜리 라이더가 건설되어 해당 분야의 최고 순위를 위해 경쟁했지만 천문학의 왕의 왕은 왕좌에 머물 렀습니다.
.이것은 1992 년에 Keck 망원경과 그 화합물 10 미터 거울을 도입하면서 바뀌 었습니다. 그 이후로 약 8-10 미터 망원경이 구축되었습니다. 그러나 망원경 기술 에서이 마지막 양자 도약 이후 20 년이 넘었습니다. 이제 마침내 다음 세대가 다가오고 있습니다. 3 개의 망원경이 진행 중이며 그 중 경주가 이미 시작되었습니다.
3 개의 새로운 관측소는 25 ~ 40 미터 사이의 직경 또는 조리개가있는 드로잉 보드에 있으며 2022 년에 첫 번째 조명이 수집되었습니다. 거대한 Magellan 망원경 (GMT, 캘리포니아 주 패서 디나에 본사를 둔 GMT), 30 미터의 망원경 (TMT, Pasadena) (유럽 매우 큰 텔레 스피어). 독일). 태양계에 소행성, 난쟁이 행성 및 행성 달의 매핑이 위험에 처해 있습니다. 전체 행성 시스템을 이미징; 은하수의 핵심에있는 골리 아탄 블랙홀을 근접한 관찰; 스타와 갤럭시 형성에 관한 상세 법을 발견; 그리고 초기 우주에서 가장 먼 물건의 아기 사진을 찍습니다.
이러한 망원경 덕분에 천문학은 향후 수십 년 동안 스스로를 재창조 할 준비가되어 있습니다. 유명하고 영광, 헤드 라인과 명성, 그리고 아마도 몇 가지 노벨상도 먼저 약간의 새로운 우주 기계를 드러내는 천문학 자에게 갈 것입니다. 놀랍게도,이 레이스의 이야기는 악기 자체의 기술 사양과 디자인 혁신뿐만 아니라 각 팀이 취한 조직 접근 방식에도 쓰여질 것입니다. 경마는 기술과 과학 과정 자체의 독특한 창입니다.
1949 년 건축 후 50 년 동안 팔로마 전망대의 성능을 극복하는 데 가장 가까운 망원경은 6 미터 미러를 사용하고 1975 년에 세례를받은 소비에트 망원경 인 볼쇼이 텔레 스코 콥트 알 아즈 투탈 니 (BTA-6)였습니다. 그것의 거울은 너무도 코끼리 였을 정도로 자체 무게로 갈라졌고, 수집 한 빛의 열은 민감한 광학을 불안정하게 만들었습니다. 결과적으로, 생산성 의 경우 천문학적 관측소 인 Palomar는 1992 년까지 10 미터 W.M.까지 세계에서 가장 강력했습니다. 하와이의 Keck Observatory Telescope는 처음으로 눈을 뜨었습니다.
Keck의 역사는 Lawrence Berkeley National Laboratory의 신생 과학자 인 Jerry Nelson이라는 단일 미국 물리학 자로 시작되었습니다. 1977 년, 기존의 지혜는 BTA-6로서 Gravity의 Warp의 대상과 마찬가지로 10 미터의 악기가 불가능하지 않으면 매우 실용적이지 않다고 주장했습니다. 넬슨의 혁신은 하나의 거울에 의존하는 것이 아니라 작은 육각형 거울 세그먼트의 벌집과 같은 구조에 의존하는 것이 었습니다. 각각의 유연하고 경량 거울은 독립적으로 장착되며 배열에서 배치에 고유 한 자체 곡률이 있습니다. 중앙의 거울은 6면 모두에서 위쪽으로 구부러집니다. 축 오른쪽에있는 거울은 왼쪽 가장자리에서 아래로, 오른쪽으로 위로 올라갑니다. 육각형 거울의 총 구조는 곡선 단일 거울과 똑같이 행동하는 메타 미러가 될 것입니다.
넬슨의 디자인은 망원경의 몸체가 회전함에 따라 중력의 풀을 보상하기 위해 거울을 깎아내는 전산화 된 나사와 플라이휠의 배열로 각 거울을 즉석에서 조정해야한다는 사실에 의해 더욱 복잡해졌습니다.
산타 크루즈 (Santa Cruz) 캘리포니아 대학교 (University of California)의 TMT 회원 겸 천문학 교수 인 마이클 볼트 (Michael Bolte)는“제리 넬슨 이이 대화를했을 때를 기억합니다. “모두가 자신이 완전히 미쳤다고 생각했습니다. 그들은 바람이 불고 중력 벡터가 변하고 습도가 변하는 현실 세계에서 나가면 확실히 작동하지 않을 것이라고 생각했습니다.” 오늘날에도 천문학 자의 회의론은 잘 보증됩니다. Nelson의 디자인을 사용하여 10 미터 망원경을 작동하려면 각 미러 세그먼트의 위치를 수십억 미터 이내에 지속적으로 모니터링하고 조정해야했습니다.
게다가 Keck은 나중에 다른 컴퓨터를 사용하여 망원경 위의 대기의 미세한 장애를 모니터링하는 추가 혁신을 구현했습니다. 그런 다음 라인 아래에 추가로 변형 가능한 미러가 대기가 별의 이미지를 소개하는 작은 열 흔들림을 보상 할 수 있습니다.
다시 말해, 넬슨은 지구 대기의 영향을“빼기”할 수있는 망원경을 설계하기를 희망했으며, 모든 악기를 땅에서 들어 올리지 않고 우주로 발사했습니다. (이러한 적응성 광학은 세 가지 차세대 망원경 프로젝트 모두에서 사용되고 있습니다.)
그러므로 1980 년대와 1990 년대 초의 많은 주요 천문학 자들이 넬슨의 계획을 작성했다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 1993 예를 들어, 넬슨의 로스 앤젤레스 타임즈 프로필은“미국 최고의 망원경 디자이너 중 하나”라고 설명하는 익명의 출처를 인용합니다. 익명의 출처는 넬슨을“거만한 바보”로 평가하고 W.M.을 예측했습니다. Keck Observatory의 2 억 달러의 가격표는 궁극적으로 배수구로 돈을 버는 것입니다.
그러나 1992 년에 1996 년 사촌 Keck II가 팔로우한 Keck 망원경은 10 미터 클래스 천문학의 새로운 시대에 디자이너들의 약속에 전달되었을 때 전 세계의 다른 전망대들이 놀랍게도 잡혔습니다.
.Bolte는“Keck에서 하룻밤을 보낸 후 전체 경력에서 일한 문제는 필요한 모든 데이터를 갖게 될 것입니다. “우리는 실제로 전 세계의 대부분과 인기가 없었습니다. 그리고 우리가 30 미터 망원경에 대해 생각하기 시작했을 때 그들은 다시는 'Keck'을받지 않을 것이라고 맹세하는 많은 사람들이있었습니다.
Keck 디자인의 역사는 계속해서 필드를 색칠합니다. 세 팀 중 하나 인 TMT는 Keck의 디자인과 Nelson을 포함한 많은 팀원들을 직접 물려 받았습니다. TMT는 또한 하와이의 휴면 Mauna Kea 화산에서 Keck과 Mountaintop 공간을 공유 할 것입니다. 새로운 디자인은 Keck의 세그먼트 된 육각형 거울을 30 미터 규모로 확장 한 것입니다. TMT의 Bolte는 경쟁하는 E-ENT 팀이 유산이나 제도적 관성이 하나의 망원경 디자인이나 다른 망원경 디자인을 향해 밀어 붙여도 TMT/Keck과 유사한 계획을 개발했다고 덧붙였다.
"나는 여기 누군가를 비판하는 것처럼 들리고 싶지 않다"고 그는 말했다. “그러나 25 ~ 30 미터 망원경 인 The Stratch에서 망원경을 실제로 설계하려고한다면 GMT 디자인을 통해 TMT 디자인을 거의 확실하게 선택할 것이라고 생각합니다. 즉, 매우 작은 간격을 가진 작은 세그먼트입니다. 이에 대한 증거로서, 유럽인들은 원하는대로 할 수있었습니다. 그들은 깨끗한 슬레이트를 가지고있었습니다.… 그들은 비용 혜택 분석을했고 TMT와 매우 유사한 망원경이 구축하는 방법이라고 결론지었습니다.”
.실제로 TMT와 E-Elt의 미러 세그먼트는 정확히 1.44 미터의 크기 규모입니다. (각 거울이 다른 곡선과 날실을 가지고 있기 때문에 서로 교환 할 수는 없습니다.) 그의 팀이 왜 TMT, 유럽 Southern Observatory (ESO)의 Tim de Zeeuw와 동일한 거울 구성 요소 크기를 선택했는지 물었습니다. TMT는 492 육각 미러를 사용하여 효과적인 30 미터 조리개를 만듭니다. 칠레의 안토 파가 스타 근처의 아타 카마 사막에있는 산 꼭대기 전망대에 자리 잡은 e-elt는 798 각형 거울 세그먼트를 사용하여 39 미터의 효과적인 망원경 크기를 만듭니다.
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대조적으로 GMT 망원경은 7 개의 원형 8.4 미터 미러를 사용하여 모두 기본 미러 위에 매달린 중심 볼록 미러로 반영됩니다. 칠레의 La Serena 근처의 Mountaintop Observatory에 위치한 Seven-Mirror 구조는 함께 24.5 미터 단일 미러 망원경과 동등한 전력을 가진 메타 미러를 만듭니다. 세그먼트 (하나가 완성되었고 2 개 더 제조되고있는 세그먼트)는 BTA-6이 유명하게 만난 6 미터 제한을 극복하는 가벼운 벌집 디자인을 사용합니다. GMT 파트너 기관인 애리조나 대학교 (University of Arizona)는 대학의 축구 경기장 아래에 위치한 청지기 전망대 거울 실험실에서 거울을 만들고 있습니다.
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics이자 GMT 이사회의 멤버 인 Charles Alcock은“첫 번째 미러 부문을 완성하는 것은 우리에게 매우 중요한 이정표였습니다. “축외 세그먼트이기 때문에 중앙에 대칭이 아니기 때문에 모양이 매우 복잡합니다. 그리고 그것은 19 나노 미터의 정확도로 연마되고 있습니다. 그래서 그것은 인류 역사상 가장 큰 큰 광학 표면입니다.”
애리조나 대학교의 천문학 및 광학 교수 인 로저 엔젤 (Roger Angel)은 GMT의 최고 건축가이자 지적 선조였습니다. Alcock은 Keck이 최초의 10 미터 클래스 망원경 이었지만 칠레의 Magellan 망원경을 포함하여 다른 망원경이 있다고 지적합니다 ( 거인과 구별되는 Magellan 망원경) 및 다중 거울 망원경과 애리조나의 큰 쌍안 망원경 - Keck 디자인을 사용하십시오. Alcock은“TMT는 Kecks의 직접적인 후임자이지만 492 개의 세그먼트가 36 개에서 상당히 다른 디자인입니다. "GMT 디자인… TMT 디자인보다 많은 유산이 있습니다."
균형이 너무 어려워지면, 세 가지 경쟁 망원경의 다양한 디자인이 게시물을 처음 지나는 것을 결정할 것이라고 생각할 수도 있습니다. 그러나 경쟁에는 파트너를 확보하는 데 더 많은 양의 측면이 있습니다. 이것은 일종의 국제 기업, 기관 및 국가 단체의 일종의 음악 의장으로 귀결됩니다. Alcock은“우리 세계의 모든 사람들은 잠재적 인 파트너가 누구인지 알고 있습니다. “우리가 누군가와 이야기하고 있다면, 당신은 TMT가 아마도 그들과 연락을했을 것임을 알고 있습니다. 개별 잠재적 파트너가 두 프로젝트에 참여할 가능성은 거의 없다고 생각합니다. 그 점에서 높은 지분입니다.”
TMT의 Bolte는“GMT는 망원경에 자금을 지원하기 위해 더 많은 파트너를 찾아야한다는 점에서 매우 일찍 깨달았으므로 우리는 전 세계를 돌아 다니며 똑같은 일을하고있었습니다. “우리는 E-Ett의 누군가가 떠나는 것처럼 베이징 공항에 나타났습니다. 또는 우리는 도쿄 공항에서 [GMT 리더] Wendy Friedman을 만나게되었습니다. 우리는 모두이 나라들과 프로젝트를 이야기하고있었습니다. 그들이 어떻게 선택했는지 잘 모르겠습니다. 그러나 나는 우리가 세 가지 모두 선택할 때 주요 선수들 중 일부가 프로젝트를 선택하게 된 것을 정말 기쁘게 생각합니다.”
.TMT의 주요 승리는 경제적 규모와 과학적 키가있는 나라 인 중국이 각 망원경의 공무원들이 구애 조작을 면밀히 지켜 보았다는 것을 의미했습니다. 중국은 자체 30 미터 클래스 망원경을 만드는 것을 고려했지만,이 나라에는 마른 칠레 산맥이나 마우나 케아 서밋의 천문학적으로 완벽한 조건을 자랑하는 산 꼭대기 유적지가 없습니다. 베이징에있는 중국 국가 천문 관측소의 Shude Mao는 이제 TMT 이사회에 있습니다. 그는 Keck의 인상적인 실적은 TMT를 향한 세계에서 두 번째로 큰 경제를 흔드는 데 중요한 요소라고 말합니다.
중국의 결정은 또한 3 개의 경쟁 팀 각각에서 다양한 종류의 조직 구조를 보여줍니다. E-ENT는 유럽의 국가 차원의 협력 모델을 가지고 있습니다. E-ENT에 가입하려면 ESO의 회원 자격과 ESO 예산에 대한 국가의 국내 총생산 (GDP)의 소수 고정 비율의 서약이 필요합니다. 이로 인해 2013 년 GDP는 9 조 달러였다.
GMT와 TMT는 모두 제도적, 일부 국가 파트너십 인 트림 및 기업 스타일 조직을 보유하고 있습니다. 그러나 GMT는 현금 기부금을 의무화하기 때문에 중국에 덜 매력적이었습니다. 대조적으로, Mao는 초기 단계에서 TMT에 대한 중국의 70 %가 "친절"할 수 있다고 말합니다. 이는 중국이 분광계 또는 특정 수의 TMT의 492 미러 세그먼트를 제조 한 다음 기부해야 할 수도 있음을 의미합니다. 그러나 중국은 또한이 일을 국내에서 수행하여 자체 산업을 자극 할 수있었습니다. Mao는“이것은 우리에게 매우 중요합니다.
대조적으로, 호주 국립 대학교의 브라이언 슈미트 (Brian Schmidt)는 GMT가 정당한 이유를 위해 친절한 기여를 하락하고 있다고 말합니다. 노벨상 수상자 천문학 자이자 호주에 서명하려는 GMT 노력의 리더 인 슈미트 (Schmidt)는 GMT가 과학적, 기술적 인 장점에 따라 계약을 수상했다고 설명합니다. 작업 명령을 수여하는 데는 즐겨 찾기가 아닙니다. Schmidt는 GMT 조직에 대해“이것은 실제로 일을 끝내는 데 중점을 둔 실제 미니멀리스트 구조입니다.
다른 큰 국가 전역의“얻어”초기 탈리를 마무리합니다. 2014 년 초, 브라질은 브라질 의회에 의한 비준이 필요하지만 브라질은 ESO (및 e-elt)에 서명하고있다. 한국과 호주는 GMT 뒤에 체중을 두었다. 그리고 중국, 인도 및 일본 후원 TMT.
ESO 홍보 책임자 인 Richard Hook가 설명하는 바와 같이 결과적인 3 방향 경주는 일종의 협력과 경쟁의 일종의 포트만 토입니다. "상황을 '협력'이라고 부를 수 있습니다."라고 그는 말합니다.
3 개의 망원경 프로젝트 각각에 대해 많은 산업 작업 및 예상 완료 날짜는 잘 지정된 영업 비밀입니다. 3 개의 망원경 웹 사이트는 모두 완료되지 않은 예상 날짜를 남겨두고 2022 년까지 각각이 완료되고 실제 과학을 수행 할 가능성을 표현합니다. 그러나 각 커뮤니티는 공통의 목표를 명확하게 염두에두고 있습니다.
.Bolte는 TMT에 대해“우리가 아직도 먼저되기를 바라고 있습니다. “우리는 5 년 전에이 망원경을 만들기 시작했을 것입니다. 기술적으로 우리는 그렇게 할 준비가되었다고 생각합니다. 우리가 가지고 있지 않은 것은 파트너십이 정리되어 있습니다.”
그의 그룹의 E-Elt에 대한 Eso의 훅은“예, 우리가 봉사하는 과학계는 물론 첫 번째가되기를 원합니다.”라고 말합니다. 그러나 그는 계속해서 다음과 같이 덧붙였다.“경쟁 수준을 과장하는 것은 확실히 가능합니다. 세 가지 모두 장거리 목숨을 잃은 일반 목적 망원경이 될 것입니다. 그들은 하나의 결과에 초점을 맞추지 않습니다.”
사실, nautilus 의 3 개의 망원경의 모든 공무원 이 이야기에 대해 말하면서 경쟁에 대한 평가를 공동 용어로 소개하기 위해 신중했습니다. 한 번 이상 그들이 경쟁 업체만큼 많은 협력자가 될 망원경을 향해 저격하거나 멸시하는 것처럼 보이고 싶지 않다는 것이 표현되었습니다. 아무도 나쁜 피에 대한 정당한 원인을 제공하고 싶어하는 것 같지 않았습니다. 그러나 각 팀이 마무리 경주에 있다는 것은 분명히 분명했습니다.
세 팀의 승자에 관계없이, 3 개의 망원경을 모두 구축해야하며,이 이야기에 대한 전문가는 다른 결과를 예측할 수 없었습니다. 그들은 현대의 기억에서 언제라도 천문학을 급증 할 것입니다. 오늘날 일하는 천문학 자의 전문 수명 내에서 유일한 선례는 1993 년 Keck의 출시 일 것입니다. 우주의 새로운 창문이 특별한 과학 도구의 트리오는 누구나 추측 할 수 있습니다.
Alcock은“이전 세대의 망원경에 대한 우리의 경험은 사람들이 과학 프로그램을 수행하여 망원경을 구축하게된다는 것입니다. “그러나 가장 흥미로운 과학은 아무도 생각하지 못한 것입니다. 완전히 예상치 못한 것.”
Mark Anderson은 를 위해 글을 쓴 과학 기술 기자입니다. Discover, Technology Review, Scientific American, Science, Wired, IEEE Spectrum, New Scientist, 롤링 스톤.
각주
1.이 1952 년 Bugs Bunny Cartoon의 마지막 장면에는 캘리포니아의 Palomar Observatory와 같은 의심스러운 양을 보이는 전망대가 있습니다.
2.이 1989 년 만화에서 캘빈은“엄청난 사람”으로 위장한 팔로마 천문대를 방문합니다.
3. 망원경에 사용되는 렌즈에 대한 자세한 내용은 STRACIZONIA를 방문하십시오.
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