이미지 크레디트 : University of Arizona
로저 엔젤 박사는 30 년 전에 애리조나 대학교에 왔으며, 애리조나 투손 지역의 천문 관측에 유리한 조건에 이끌 렸습니다. 여러 망원경이 편리하게 가까이 있으며 물론 날씨는 매우 온화합니다. 그러나 이제 엔젤은 달의 극지 분화구 인 좀 더 먼 거리에 있고 너무 칙칙하지 않은 곳에 망원경을 만들 것을 제안합니다.
가벼운 망원경 거울과 적응 형 광학 분야에서 그의 혁신으로 잘 알려진 Angel은 현재 미국과 캐나다의 과학자 팀을 이끌고 LMT (Liquid Mirror Telescope)를 사용하여 달의 극 근처에 딥 필드 적외선 관측소를 건설 할 가능성을 모색하고 있습니다. ).
이 개념은 지난 10 월 NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC)로부터 자금을 받기 시작한 12 가지 제안 중 하나입니다. 각각 6 개월간 연구에 75,000 달러를 투자하여 초기 연구를 수행하고 개발 문제를 파악합니다. 첫 단계를 거치는 프로젝트는 2 년 동안 40 만 달러 이상을받을 수 있습니다.
LMT는 보울 모양의 플랫폼에서 반사성 액체 (일반적으로 수은)를 회전시켜 포물면을 형성하여 천문 광학에 적합합니다. Isaac Newton은 원래 이론을 제안했지만 실제로 이러한 장치를 성공적으로 만드는 기술은 최근에 개발되었습니다. 캐나다 밴쿠버의 6 미터 LMT와 NASA가 뉴 멕시코의 궤도 잔해물 관측소에 사용하는 3 미터 버전을 포함하여 현재 소수의 LMT가 사용되고 있습니다.
지구상에서 LMT의 크기는 직경이 약 6 미터로 제한되어 있습니다. 망원경을 회전하여 발생하는 자체 생성 바람이 표면을 방해하기 때문입니다. 또한 다른 지구 기반 망원경과 마찬가지로 LMT는 대기 흡수 및 왜곡의 영향을 받아 적외선 관측 범위와 감도를 크게 줄입니다. 그러나 대기가없는 달은 포물선 거울을 형성하는 데 필요한 중력을 공급하면서이 유형의 망원경에 완벽한 위치를 제공한다고 Angel은 말합니다.
달에서 LMT의 잠재력은 매우 큰 망원경을 만드는 것입니다. 참고로 허블 우주 망원경에는 2.4 미터 거울이 있으며 2011 년에 출시 될 제임스 웹 우주 망원경 (JWST)에는 6 미터 거울이 있습니다. Angel의 NIAC 제안에 대한 개념은 20 미터 거울이지만 지금까지 연구 한 결과 지금은 100 미터가 큰 옵션 인 매우 큰 거울을 만들려고합니다. 그들은 더 작은 LMT도 고려하고 있습니다. 엔젤은“우리는 분명히 달에 가서 100 미터 거울을 만들 수 없다”고 말했다. "2 미터, 20 미터 및 100 미터의 일련의 스케일 크기를보고 있으며 각각의 잠재력이 무엇인지 조사하고 있습니다." Angel은 2 미터 망원경이 달에 사람이 없어도 만들어 질 수 있다고 믿고 있으며, 현재 화성 탐사선의 과학 장비가 작동하는 것처럼 로봇 망원경으로 설치되어 있습니다.
액체 거울의 한계는 똑바로 향하기 때문에 어떤 방향 으로든 가리키고 하늘의 물체를 추적 할 수있는 표준 망원경과는 다릅니다. 바로 오버 헤드 인 하늘 영역 만 봅니다.
따라서 LMT의 과학적 목표는 전체 하늘을 보지 않고 한 영역의 공간을 차지하고 집중적으로 보는 것입니다. 이러한 유형의 천문학은 엔젤이 묘사 한 바와 같이 수집 된 풍부한 정보와 관련하여 매우 "수익성"이었습니다. 허블 우주 망원경의 가장 생산적인 과학적 노력은“딥 필드”사진이었습니다.
천사와 그의 팀은 항상 한 곳의 공간 만 볼 수 있기 때문에이 망원경에 가장 적합한 위치를 찾기 위해 달의 극을 바라 봅니다. 지구의 기둥에서와 마찬가지로 달의 기둥에서 똑바로 바라 본다면 항상 같은 은하계의 시야를 제공합니다. "우리가 달의 북극 또는 남극으로 가면, 우리는 항상 하늘의 패치 하나를 이미지화 할 것이므로 허블 딥 필드보다 훨씬 더 깊게 통합 될 수 있습니다." 이 조리개를 큰 조리개와 결합하면이 망원경은 지구 나 우주의 어떤 망원경과도 비교할 수없는 깊이의 관측을 제공합니다. 엔젤은“이 망원경의 틈새 시장이나 특별한 힘”이라고 말했다.
액체 거울의 또 다른 단점은 크고 단단한 유리 조각을 생성, 연마 및 테스트하거나 연마, 테스트 및 결합 해야하는 작은 조각을 생성하여 표준 거울을 만드는 과정과 비교할 때 매우 저렴하다는 것입니다. 정확히. 또한 LMT에는 값 비싼 마운트, 지지대, 추적 시스템 또는 돔이 필요하지 않습니다.
Angel은“James Webb Telescope의 총 비용은 10 억 달러를 넘을 것으로 예상되며, 가격은 약 100 만 달러 정도입니다. “그 거울은 6 미터이므로이 기술을 우주에서 더 큰 거울로 확장하면 결국 은행을 깨뜨릴 수 있고 현재의 광택 거울을 만드는 기술로이를 감당할 수 없게됩니다. 우주로 올라가고 있습니다.”
2 미터 망원경이 프로토 타입이더라도 천문학적으로 가치가 있습니다. "달의 2 미터 망원경이 그 두 망원경 사이의 영역을 채울 것이기 때문에 우리는 스피처 우주 망원경과 웹 망원경에 보완적인 일을 할 수있었습니다." 20 미터 거울은 JWST보다 3 배 더 높은 해상도를 제공하며, 1 년과 같이 장기간“셔터”를 통합하거나 개방하여 100 배 희미한 물체를 볼 수 있습니다. 100 미터 미러는 차트에서 벗어난 데이터를 제공합니다.
달에서 LMT를 개발할 때의 과제 중 하나는 플랫폼을 매끄럽고 일정한 속도로 회전시키는 베어링을 만드는 것입니다. 에어 베어링은 지구의 LMT에 사용되지만 달에 공기가 없으므로 불가능합니다. Angel과 그의 팀은 자기장을 사용하여 마찰없는 움직임을 얻기 위해 자기 부상 열차에 사용되는 것과 유사한 극저온 부상 베어링을보고 있습니다. Angel은“달의 온도가 낮 으면 에너지를 소비하지 않고도 보너스를받을 수 있습니다. 초전도 자석을 만들어 연속적인 전력 입력이 필요없는 공중 부양 베어링을 만들 수 있기 때문입니다. "
엔젤은 베어링을 망원경의 중요한 구성 요소라고 불렀습니다. 엔젤은“달에 공기가 없어 바람을 만들지 않으면 서 베어링이 괜찮다면 크기 나 크기에 제한이 없다”고 말했다.
NIAC 기금을받은 이후 프로젝트의 한 가지 진화는 망원경의 위치입니다. 초기 제안에서 Angel 팀은 Shackleton 분화구에서 달의 남극을 선호했습니다. 그러나 북극은 실제로 은하계 관측에 대한 더 나은 시야를 제공하며, 엔젤은 최근 유럽 우주국의 SMART-1 달 궤도 궤도에서 데이터를 기다리고있다.
엔젤은“극지에는 태양이 절대로 비추 지 않고 땅을 가열하지 않는 분화구가있다”고 말했다. “절대적으로 영점을 넘지 않는 정도로 춥습니다. 그러한 적대적인 조건 하에서 망원경을 만드는 대신, 태양이 거의 계속 닿을 수있는 극의 정상에 망원경을 만들려고합니다. 이것은 태양 광 발전을 제공하고 그곳에 사는 사람들에게 더 좋은 조건이 될 것입니다. 망원경으로 원통 모양의 마일 라 스크린을 두어 태양이 닿지 않도록하고 분화구 바닥 에서처럼 차가워집니다.”
적외선 관측을 사용하면 우주에서 더 차갑고 희미한 물체를 볼 수 있도록 차가운 망원경이 필수적입니다. 망원경이 절대 영도 (0도, -273C, -460F)에 가까운 것이 이상적입니다. 이러한 온도에서 수은이 얼기 때문에이 프로젝트의 또 다른 과제는 거울에 적합한 액체를 찾는 것입니다. 후보 물질 중 일부는 1 월 14 일 토성의 가장 큰 달에 상륙 한 Huygens 탐사선이 타이탄에서 발견 한 액체와 같은 에탄, 메탄 및 기타 소형 탄화수소입니다.
Angel은“이러한 액체는 반짝이지 않기 때문에 알루미늄과 같은 반짝이는 금속을 액체 표면에 직접 증착하는 방법을 찾아야합니다. “일반적으로 천체 망원경을 만들 때 거울을 유리로 만듭니다. 반사율이 그다지 높지 않으면 유리에 알루미늄이나 은이 증발합니다. 달에 우리는 유리보다는 액체로 금속을 증발시켜야 할 것입니다.”
이것이 NIAC 상을 수상한 주요 연구 분야 중 하나입니다. 초기 연구에서 Angel의 팀은 아직 추운 온도는 아니지만 금속을 액체로 증발시킬 수있었습니다. 그러나 그들은 지금까지의 결과에 의해 장려됩니다.
Angel의 팀은 국제 협력이며 NIAC는 국제 파트너에게 자금을 지원하지 않는다는 점에서 NIAC 프로젝트에 비정형 적입니다. 엔젤은“회전하는 액체 거울 망원경 제작에 관한 세계 전문가들이 모두 캐나다에 있기 때문에 우리가 달에 망원경을 가져다 놓을 생각이라면 그것은 필수적이었다”고 말했다. "운이 좋게도, 그들은 자신의 티켓으로 와서 이야기하고 프로젝트에 흥분합니다."
캐나다 팀원들은 1980 년대 초반부터 LMT를 연구하고 건설 해 온 퀘벡의 Laval University의 Emanno Borra와 Borra의 도움을 받아 6 미터의 LMT를 구축 한 British Columbia 대학의 Paul Hickson입니다. 밴쿠버. 다른 협력자들은 극저온 베어링 전문가 인 휴스턴 텍사스 대학교의 Ki Ma, 망원경의 기계 공학 전문가 인 애리조나 대학교의 Warren Davison, 대학원생 Suresh Sivanandam을 포함합니다.
NIAC는 1998 년 NASA의 임무를 발전시킬 수있는 우주 기관 외부의 사람들과 조직으로부터 혁신적인 개념을 요구하기 위해 설립되었습니다. NASA에 따르면,이기는 컨셉은 "알려진 과학과 기술의 한계를 뛰어 넘고", "NASA 임무와의 관련성을 보여주기"때문에 선택됩니다. 이러한 개념은 개발하는 데 최소 10 년이 소요될 것으로 예상됩니다.
엔젤은 NIAC 상을받는 것이 좋은 기회라고 말합니다. "우리는 의심의 여지없이 Phase II (NIAC 기금) 제안서를 작성할 것입니다." “1 단계에서이 프로젝트에서 가장 중요한 문제가 무엇인지, 그리고 현재 수행해야 할 실질적인 단계를 확인했습니다. 우리는 몇 가지 질문을 열었으며 쇼 스토퍼가 있는지 여부를 확인하기위한 간단한 테스트가 있습니다.”
달 적외선 관측소를 현실로 만드는 데 가장 큰 장애물은 아마도 천사의 손에서 온 것입니다. 엔젤은“달은 과학을하기에 매우 흥미로운 곳이다. "하지만 NASA가 달로 돌아오겠다는 상당한 자원의 헌신에 전념하고 있습니다." 확실히, 20 미터 나 100 미터의 대형 망원경을 만들려면 달에 유인물이 있어야합니다. “그래서,”Angel은“과학을 그 방향으로 쳐서, 당신은 절대적으로 통제 할 수없는 아주 큰 강아지의 꼬리가 되었습니까?”라고 말했습니다.
Angel은 NASA와 미국이 우주 탐사 비전의 추진력을 유지하고 달로 돌아갈 수 있기를 희망합니다. 엔젤은“우린 우주로 나가는 것이 인간이 촉구하고 촉구해야 할 일이라고 생각한다. “그런 일이 생기면 흥미로운 일을하는 것이 중요합니다. 우리는 왜이 행성의 표면을 떠서 달에 갔는지 알아야합니다. 우리는 탐험하고 있습니다. 그러나 달을 탐험 할 수있을뿐만 아니라 달을 넘어 과학적 연구를 수행 할 수있는 장소로 사용합니다. 큰 그림에서 일어날 일이라고 생각합니다. "
Nancy Atkinson은 프리랜서 작가이자 NASA Solar System Ambassador입니다. 그녀는 일리노이에 산다.
