LUM - Arkivet

LUM - Lunds universitet meddelar - nr 7 1999

 

Teleskopvärstingar darrar inte på manschetten

I början av 90-talet for professor Arne Ardeberg från Lund omkring på internationella konferenser och presenterade ritningar på ett gigantiskt teleskop. Han väckte starka känslor. Det stönades och skakades på huvudet, och en och annan upprörd lämnade lokalen.

Men på bara några år har bilden förändrats. Plötsligt vimlar det av folk som vill bygga ELTs, Extremely Large Telescopes.

Inte mindre än 70 "extremister" samlades nyligen till en internationell workshop om extremt stora teleskop på Bäckaskogs slott. I denna församling ter sig Ardeberg måttfull, ja, nästan konservativ. LUM:s utsände var med när teleskopvärldens dinosaurier rastades, kliades på nosen, jämfördes, kritiserades och prisades.

Det handlar om att bygga kolosser som är hundra meter höga eller mer och som väger tusentals ton. Väldiga, extremt ljuskänsliga "ögon" som ska stå öppna mot världsrymden. Konferensarrangörer var institutionen för astronomi i Lund. En av dess specialiteter är just att bygga avancerade astronomiska instrument. Institutionen spelade en viktig roll när det stora nordiska optiska teleskopet byggdes på Kanarieöarna 1989, och har också varit med i det internationella arbetet på det nya europeiska jätteteleskopet i Chile. Numera har man en professur i optomekanisk konstruktion med inriktning på astronomi. Den innehas av Torben Andersen.

Ett spegelteleskops prestanda avgörs av storleken på dess huvudspegel. Det nya europeiska jätteteleskopet i Chile består av fyra huvudspeglar som vardera är åtta meter i diameter. Varje spegel är gjuten i ett enda stycke. Amerikanerna har förstås byggt ännu större - jätteteleskopen Keck I och Keck II vars speglar har en diameter på tio meter! Då består varje spegel av 36 segment, alltså mindre speglar som kan ställas så att de arbetar som en enda jättespegel.

Men medan dessa jätteteleskop planerades och konstruerades växte någonting ännu större fram på ritborden i Lund. Arne Ardeberg presenterade på internationella konferenser utkast till ett sådant teleskop med en segmenterad spegel av 25 meters diameter. Sedan dess har han dubblat insatsen och vill nu bygga ett 50-metersteleskop!

På konferensen i Bäckaskog fanns en amerikansk grupp som fortfarande arbetade med ett 25-meterskoncept. Men också en grupp från ESO - European Southern Observatory, organisationen som äger det chilenska jätteteleskopet - som arbetar med ett 100-meterskoncept.

Vad ska man kalla något som är extremare än Extremely? ESO-gruppen har slitit sitt hår och fastnat för OWL, Overwhelmingly Large Telescope. Man föreslår ett instrument som nästan är lika högt som Cheopspyramiden. Men lundaastronomernas förslag går inte heller av för hackor; bara den byggnad som innesluter och skyddar teleskopet skulle rymma Lunds domkyrka med råge!

Vad är det som har hänt? Vad beror den förändrade inställningen på?

- En hel generation astronomer var upptagna med att bygga jätteteleskop som det i Chile och Keck-teleskopen, och alla var inte ens övertygade om att så stora teleskop skulle fungera tillfredställande. Nu vet man att de gör det, och då vågar man tänka sig något ännu större, svarar professor Torben Andersen.

- Utvecklingen av datorerna har förändrat förutsättningarna, förklarar dr Roberto Gilmozzi i OWL-gruppen. För att få den höga precisionen på speglarna har de slipats för hand. Det har inte bara krävt hantverksskicklighet; det har också varit ett problem att mäta att formen verkligen är perfekt. Nu är slipningen styrd av datorer och mättekniken har förbättrats. Dessutom behöver man inte längre eftersträva en lika perfekt form som tidigare. I dag utrustar man speglarna med datorstyrda stöttor. De gör att optiken anpassar sig - formen på spegeln förändras sekund för sekund för att kompensera för oregelbundenheter.

"Fusk" med formen

Huvudspeglarna ska vara konkava och egentligen ha profil som en parabol. Men tanken är att OWL:s 100-metersspegel ska ha en sfärisk profil, vilket är lättare att framställa. Det visade sig att entusiasterna på Bäckaskog var delade mellan en "sfärisk" och en "asfärisk" skola.

Notan för OWL skulle sluta på nästan en miljard euros.

- Det är inte så mycket som det låter. Europa skulle kunna bygga teleskopet på egen hand. Det tar minst femton år att projektera, utveckla och bygga och därför blir kostnaderna utspridda i tiden så att de inte blir så betungande för ESO:s medlemmar, menar Gilmozzi.

Enligt Gilmozzi kom entusiasterna bakom OWL-teleskopet till som en informell grupp som träffades på helger och kvällar. Då var frågan:"Är det i princip möjligt att bygga ett så stort teleskop?" Det menar man sig ha visat. Och nu har gruppen fått ett projektkontor med egna tjänster för att kunna arbeta vidare.

- Vilket betyder, säger dr Gilmozzi, att vi fått klartecken från ESO:s tekniska och vetenskapliga utskott. Men projektet är naturligtvis ännu för ungt och outvecklat för att kunna föreläggas politiska beslutsfattare.

Får Big Science bli Bigger? Man redogör för sina kostnadskalkyler, och ingen darrar på manschetten. Trots allt har det inte gått så många år sedan amerikanska senaten stoppade Superkollideraren, den väldiga partikelacceleratorn i Texas, i ett skede när konstruktionsarbetet redan var i gång. Ingen oroar sig utom möjligen dr Matt Mountain från Geminiobservatoriet i USA.

- Ingen kan i dag göra en riktigt säker kalkyl på vad dessa jätteteleskop kommer att kosta, resonerar han, eller ha en överblick över alla missöden som kan inträffa under konstruktionsarbetet. Vi närmar oss ju samma prisklass som partikelfysikernas jätteanläggningar och även en felkalkyl på några få procent kan få allvarliga politiska konsekvenser. Vi har tex inte råd med att lägga in några utvecklingsarbeten i dessa projekt. Sådant måste man ha finansierat och genomfört på ett tidigare stadium.

Konkurrens från rymdteleskop

- Vi kommer bara att få resurser för att bygga ett extremstort teleskop, varnar dr Antoine Labeyrie från Observatoire de Haute Provence i Frankrike. Och blir det ens tid att bygga ett sådant innan politikerna i stället vill bygga ett rymdbaserat observatorium?

Satellitburna teleskop störs inte av atmosfären och kan också se himlen i de ultraviololetta frekvenser som atmosfären filtrerar bort. Hubble Space Telescope har blivit en succé men projektet har kostat långt mer än vad man tänkt sig. I det avseendet är utgångsläget för ett extremt stort teleskop gynnsamt. Men samtidigt utvecklas nya rymdteknologier som kan göra rymdburna teleskop billigare. Dr Labeyrie beskriver en armada av ytterst små, billiga satelliter som var och en bär en liten spegel. Dessa kan placeras ut i rymden så att de täcker hundratals kvadratkilometer yta. Det spelar ingen roll att speglarna ligger utspridda med stora mellanrum - de kan ändå fungera som en enda jättespegel.

Sedan river dr Labeyrie ut ett papper ur blocket och gör en skiss över en fantastisk idé han presenterat redan 1979: laser trapped particle mirror. En laser skickas ut i rymden och placeras mellan två konvexa speglar. Laserenheten avger inte bara laserljus utan också rök. Laserljuset reflekteras tillbaka från de båda speglarna och blandar på ett sådant sätt att en konkav front av ljus bildas runt lasern. Rökpartiklarna kommer att fördela sig inom detta område och bilda en reflekterande spegel av rök! Nästa år ska dr Labeyrie göra laboratorieförsök för att utröna hur hållbar denna idé är.

Idén med segmenterade speglar skulle också kunna förverkligas i rymden om man skickar upp en armada av minisatelliter med spegelsegment som läggs ut i rymden så att de verkar som en jättespegel. Men ska man bygga något stort i rymden och sedan underhålla det, blir det mycket dyrt. I jämförelse med dessa kostnader ter sig priset för ett jordbaserat extremstort teleskop överkomligt. Lundaastronomernas 50-metersprojekt skulle t ex kosta ca 750 miljoner dollars att förverkliga.

Smärtgränsen

Det är ändå mycket pengar. Ett extremstort teleskop måste bli ett multinationellt åtagande, där kanske både USA och Europa medverkar.

På konferensmiddagen hamnar LUM:s utsände europeiske fattiglapp bredvid en av de rika släktingarna från over there. Dr David Tytler från University of California, San Diego, tycker inte det är något problem att vaska fram pengar. Kan inte ni svenskar själva bygga ett extremstort teleskop? Några miljardärer har ni väl? Hans eget universitet har faktiskt planer på att i samarbete med ett annat amerikanskt universitet bygga ett. Det ska finansieras med privata donationer precis som Keck-teleskopen.

Just det. Mr Keck himself betalade dem. Fast han krävde att ensam få betala allt - annars kunde han ju inte genomdriva att teleskopen skulle bära hans namn.

Men Supercollidern - superacceleratorn i Texas som stoppades?

- Ja det är väl inte så konstigt, säger dr Tytler. Vem vill satsa pengar på något så abstrakt och svårbegripligt som jakten på kvarkar eller Higgspartikeln? Det är svårt att få gehör för något sådant utanför fackmännens krets. Och märk väl: det säger jag fastän jag själv är fysiker. Det helt annorlunda med astronomi massor av människor fascineras av det!

En keck tanke. Går den även hem i Europa?

GÖRAN FRANKEL

Lunds universitet
webmaster@lu.se
1999-09-03