De supertelescopen E-elt en Webb

Michel Uphoff

Opmerking moderator

Topictitel aangepast. In dit langlopende topic zal informatie gegeven worden over de bouw en werking van supertelescopen. Vooralsnog beperkt tot de twee allergrootste in hun soort, de European extremely large telescope (E-elt in Chili) en de James Webb Space Telescope (JWST in de ruimte).

Inleiding

De Atacama, hoog in de bergen van Chili is de droogste woestijn van de wereld. Op sommige plaatsen is er door de weerstations nog nooit regenval geregistreerd. Enkele rivierbeddingen staan al 120.000 jaar droog in dit prachtige marslandschap. De hoogte en de extreem droge lucht daar, tezamen met de uitzonderlijk donkere omgeving, ver van het licht van steden en wegen, maken deze locatie een Mekka voor astronomische waarnemingen en dat is het dan ook geworden.

: Atacama Valle Da Muerte.jpg (145.25 KiB) 2071 keer bekeken

Zoek de auto in de Atacama. Valle da Muerte. Mars op Aarde. Bron: M.U.

Telescopen

Een indrukwekkende reeks observatoria is er gevestigd:

Het al wat oudere Europese La Silla observatorium op 2400 meter hoogte, met 15 telescopen waaronder de 3,2 meter telescoop met de Harps spectrograaf die de bewegingen van sterren meet en zo exoplaneten kan ontdekken.

: La Silla.JPG (97.68 KiB) 2070 keer bekeken

: Harps.JPG (147.34 KiB) 2069 keer bekeken

Deel van het la Silla complex en de Harps spectograaf. Bron: M.U.

Het moderner, eveneens Europese, Paranal Observatorium staat op 2600 meter hoogte op Cerro Paranal. Hier staat de Very Large Telescope (VLT) bestaande uit vier 8,2 meter spiegeltelescopen die samen met vier verplaatsbare hulptelescopen opgesteld kunnen worden als één gigantische interferometer. Deze moderne telescopen zijn uitgerust met actieve en adaptieve optiek, waarover later veel meer.

: Paranal.JPG (97.2 KiB) 2069 keer bekeken

: 8.2 meter detail.JPG (144.78 KiB) 2069 keer bekeken

De vier VLT telescopen op Cerro Paranal en een detail van een van de telescopen die veel te groot waren voor mijn lens. Bron: M.U.

De ondanks gereed gekomen Atacama Large Millimeter Array (Alma). Het hypermoderne en grootste astronomische observatorium ter wereld, bestaand uit maar liefst 66 'radio' telescopen dat op het 5 kilometer hoge Chajnantor-plateau is gebouwd. Het is een samenwerkingsverband van Europa, Amerika en Japan.

Hoewel het wel een serie radio telescopen wordt genoemd zijn het in feite zeer precieze metalen parabolen geschikt voor golflengtes van 0,3 tot 5 millimeter, aan de bovenzijde van radar frequenties dus. Alle telescopen kunnen verplaatst worden naar een van de 186 antennestations en zo verspreid worden over een gebied van 150 meter tot 15 kilometer diameter. Alle telescopen zijn onderling verbonden via een super high tech verbinding, terwijl hun onderlinge positie tot op fracties van een millimeter bekend is.

Dit maakt het mogelijk deze unieke telescopen, afhankelijk van hun onderlinge afstanden, te gebruiken als één instrument dat naar believen een groter deel van de hemel kan bestrijken of als een reusachtige telelens in kan zoomen op details.

Met een scheidend vermogen van 5 milliboogseconden en een gezamenlijk telescoopoppervlak van bijna een hectare is de precisie en kracht van dit instrument ongekend.

: Alma1.JPG (104.31 KiB) 2069 keer bekeken

: La Silla (2).JPG (79.48 KiB) 2069 keer bekeken

Impressie van een stukje van Alma. Bron M.U.

Ook andere landen en organisaties hebben de Atacama uitgekozen voor hun astronomische activiteiten, zonder volledig te willen zijn een beknopt overzichtje:

De Europese Apex milimetertelescoop, ook op de Chajnantor hoogvlakte (klik)
Caltech met haar Chajnantor Observatory (klik)
De toekomstige Cerro Chajnantor Atacama Telescope (CCAT)
Het Magellan consortium met haar dubbele telescoop van 6,5 meter bij Las Campanas (klik)
Het Amerikaanse Cerro Tololo observatorium met een hele reeks telescopen (klik)
De 4,1 meter Soar telescoop, een Amerikaans-Brazilliaanse samenwerking (klik)
Een van de twee 8,1 meter Gemini telescopen (de andere is op Hawaii), samenwerking van 6 landen (klik)
Het Cerro Armazones observatorium, een Chileens-Duitse samenwerking (klik)
De universiteit van Tokyo met haar observatorium

: apex.jpg (15.83 KiB) 2069 keer bekeken

[attachment=16632:CCat.jpg width=100]

: las-campanas.jpg (17.08 KiB) 2069 keer bekeken

: Cerro Tololo.jpg (112.45 KiB) 2069 keer bekeken

Met de klok mee: Apex, CCat, Cerro Tololo, Las Campanas. Bron: bovenstaande sites.

En naast deze ogenschijnlijke overdaad ook nog een paar handen vol educatieve- en publieksobservatoria.

Meer!

De indruk ontstaat wellicht dat de hele Atacama volgebouwd is met instrumenten. Maar de bergwoestijn is met meer dan 120.000 vierkante kilometer zo groot, dat de vele astronomisch parels daar volkomen onvindbaar zijn als je de weg niet kent.

Er is dus ruimte voor meer, en dat komt er.

Kortgeleden is de berg Cerro Armazones met explosieven een kopje kleiner gemaakt om een plateau te creëren voor een telescoop van monsterlijke proporties en met mogelijkheden waarvan iedere astronoom tot nu toe alleen maar voorzichtig durfde te dromen.

Over het ontwerp, de techniek en de wetenschappelijke mogelijkheden van deze hypertelescoop in de komende berichten meer.

(wordt vervolgd)

Bartjes

Prachtig verslagje! Ben je daar zelf geweest?

Michel Uphoff

Ja, ik heb daar in 2010 drie weken mogen vertoeven en ondermeer de afgebeelde Alma (toen nog in aanbouw), Paranal en La Silla observatoria bezocht. De grote foto's zijn van die trip.

Michel Uphoff

De E-Elt (European Extremely Large telescope) wordt met afstand de grootste telescoop ter wereld, en moet rond 2021 in gebruik genomen kunnen worden. In het verleden werden er telkens een stapje grotere telescopen gebouwd, maar met de E-Elt wordt een reuzensprong gemaakt. De grootste bestaande optische telescopen hebben spiegels van 10 meter, en de E-Elt krijgt er een van een whopping 39,3 meter. Met zijn ruim 1000 vierkante meter spiegeloppervlak vangt deze reus meer dan 15 keer zoveel licht als nu mogelijk is.

Er zijn twee andere zeer grote telescopen gepland; de Giant Magellan (klik) die naar verwachting ongeveer tegelijk met de E-Elt gereed is waardoor de Atacama er dan in een klap twee supertelescopen bij heeft, en de thirty meter telescope op Hawaii die naar verwachting in 2023 gereed komt. Maar deze twee reuzen zijn toch beduidend kleiner, terwijl een van de huidige recordhouders, de Keck telescoop in het niet lijkt te vallen bij de E-Elt.

: big-bigger-biggest.jpg (40.87 KiB) 2064 keer bekeken

Groot, groter, grootst. Bron: Eso

Om een indruk te krijgen van de afmetingen van de E-Elt wordt deze hieronder afgebeeld samen met zijn vier 8 meter spiegels toch echt indrukwekkende VLT (zie eerste bericht) en de St. Stephan kathedraal in Wenen.

: e-elt-vlt_st-cathedral.jpg (81.63 KiB) 2064 keer bekeken

Bron: Eso. Klik voor grotere afbeelding.

De kijker met een gewicht 2,8 miljoen kilo moet extreem precies gericht kunnen worden, waarvoor een zeer eenvoudig ophanging, bekend van de amateur Dobson kijkers wordt gebruikt:

: dobson.jpg (26.66 KiB) 2064 keer bekeken

Amateur Dobson kijkertje.

Op een grondplaat met glijlagers roteert een doos voor de horizontale (azimuth) rotatie, en de kijker rust met een boogvormig glijlager in die doos voor de verticale (altitude) rotatie. Dit eenvoudige principe, maar dan op zeer grote schaal en met extreme nauwkeurigheid wordt ook op de E-elt toegepast. De grondplaat van de E-Elt is van beton, heeft een diameter van ongeveer 86 meter, en met een hoogte van tien meter heeft de basis de vorm van een platte holle hoedendoos, waarop twee ringen liggen. Deze doos is de onderzijde van een reusachtig taatslager.

: Pier.jpg (56.98 KiB) 2064 keer bekeken

De basis van de E-Elt. Bron: Eso

De hoedendoos (de 'pier') wordt niet direct op de Cerro Armazones bevestigd maar via honderden schokbrekers met de fundamenten diep in de berg verbonden, zodat de hele telescoop bij een eventuele aardbeving de benodigde bewegingsvrijheid heeft van ongeveer 10 centimeter zowel horizontaal als verticaal.

: Dampening system impression.jpg (74.64 KiB) 2064 keer bekeken

Impressie van de schokdempers onder de E-Elt. Bron: Eso

Op de twee ringen komen een aantal lagerblokken te liggen, die de bovenliggende doos, dus de ander helft van het taatslager (in dit geval een ring met daarboven een buizenconstructie), ondersteunen. Deze blokken zijn hydrostatische lagers; tussen ieder blok en de onderliggende ring wordt continue olie onder druk geperst zodat het hele gevaarte drijft op een oliefilmpje van ongeveer een tiende millimeter en met relatief weinig vermogen 360 graden geroteerd kan worden. Hydrostatische lagering wordt ook bij andere grote bouwwerken gebruikt, zoals bijvoorbeeld de Oranjesluizen (klik).

Dezelfde hydrostatische lagers zorgen ook voor een nauwkeurige altitude beweging. De telescoop kan van 15 graden boven de horizon tot naar het zenit (recht omhoog) gekanteld worden in twee enorme 'rocking chairs', de boogvormige glijlagers.

: Rocking chairs.jpg (187.6 KiB) 2064 keer bekeken

De verticale rotatie via twee enorme 'rocking chair' boogvormige glijlagers. Bron: Eso

Op bovenstaande schets zijn al de honderden zeskantige spiegels en de centrale toren zichtbaar, daarover later veel meer. Hieronder een detail van de altitude lagering met omcirkeld zo'n hydrostatisch lagerblok.

: Rocking chair detail..jpg (77.28 KiB) 2064 keer bekeken

Bron: Eso

Twee plateau's ter grootte van een tennisveld aan weerszijden van de telescoop (in het Nasmyth focus, waarover later meer) ten behoeve van de meetinstrumenten complementeren de globale constructie waarvan onderstaande animatie een overzichtje geeft:

: E-elt animation.gif (275.83 KiB) 2064 keer bekeken

Animatie constructie. Bron: Eso, animatie M.U.

Hier een mooie schetst van de totale constructie, let op de schaal (mensen). Klik voor grote weergave:

: E-elt.jpg (427.06 KiB) 2065 keer bekeken

Bron: Eso

Een enorm gebouw dat separaat van de telescoop roteert wordt er omheen geplaatst en heeft twee reusachtige schuifdeuren die overdag de kijker beschermen. Het gehele gebouw wordt overdag op nachttemperatuur gehouden (net zoals dat nu al in de VLT gebeurt) zodat er niet eerst een afkoelperiode van vele uren nodig is voordat de telescoop gebruikt kan worden. Het gebouw is zo groot, dat de telescoop er vrij in rond kan draaien, ook al zijn de schuifdeuren gesloten.

Over de telescoop zelf in een volgend artikeltje veel meer.

(Wordt vervolgd)

Michel Uphoff

De telescoop

Behalve de enorme hoofdspiegel heeft de E-Elt nog 4 spiegels, die tezamen een wat curieus lichtpad naar de instrumenten bij het brandpunt (F) leiden. In deze animatie het lichtpad langs de 5 spiegels van de E-Elt:

: E-Elt lichtpad animatie 2.gif (24.59 KiB) 2067 keer bekeken

Lichtpad E-Elt. Bron: MU

Het gecombineerde lichtpad is hier wat groter weergegeven (klik op de afbeelding).

: E-elt lichtpad.jpg (111.2 KiB) 2067 keer bekeken

Lichtpad E-Elt. Bron: MU

De hoofdspiegel (zie afb. M1):

Het is bijna onmogelijk een spiegel met een diameter van 39,3 meter in één stuk te vervaardigen, en het is ook niet zinnig dit te doen. De spiegel zou door de vereiste dikte onhandelbaar zwaar worden en de vervormingen door temperatuurverschillen en zwaartekracht zouden zo'n monoliet onbruikbaar maken. Daarom is er bij de E-Elt gekozen voor 798 afzonderlijke zeskantige spiegels met een diameter van 1,45 meter, die samen in een honingraatpatroon de primaire spiegel vormen. In het centrum van de spiegel zit een groot gat met een diameter van 8 meter voor de centrale toren waarin M3,4 en 5 zijn gemonteerd:

: M1 indeling.jpg (53.28 KiB) 2065 keer bekeken

Indeling M1. Bron: Eso

Zoals uit het schetsje hierboven blijkt, is de spiegel in te delen in zes segmenten. Iedere spiegel binnen een segment is uniek qua vorm, maar de segmenten zijn exact gelijk, zodat iedere spiegel 6 keer voorkomt. Ieder spiegel wordt 7 keer gemaakt, zodat er voor iedere groep van 6 spiegels 1 reserve exemplaar is. Dat is hard nodig, want de zilverlaag op de spiegels gaat ongeveer 1,5 jaar mee en moet dan vervangen worden. In totaal moeten er dus 931 spiegels per 1,5 jaar opnieuw van een laag worden voorzien, dat is ongeveer 2 spiegels per dag. Continue zal er in een speciale faciliteit op Cerro Armazones zelf een aantal spiegels verzilverd worden, en periodiek zal de telescoop overdag voorzien worden van opnieuw verzilverde segmenten.

De 768 spiegelsegmenten worden stuk voor stuk voorzien van een zeer geavanceerde draagconstructie die ze met de hoofdconstructie van de telescoop verbindt:

: Segment support system.jpg (91.88 KiB) 2065 keer bekeken

Segment support system. Bron: Eso

Deze constructie zorgt er niet alleen voor dat ieder segment correct ondersteund wordt, ze is actief. Actieve optiek is de techniek waarbij door middel van een stelsel van actuators de onderlinge positie, de oriëntatie t.o.v. het brandpunt en de vorm van ieder van de 798 segmenten zeer nauwkeurig (< 10 nanometer) kan worden aangepast aan veranderde omstandigheden tgv. temperatuurwisselingen en, nog belangrijker, de bij iedere positie gewijzigde invloed van de zwaartekracht. Hieronder enkele details van de zogenaamde wharping actuators die de vorm van de spiegel door het uitoefenen van trek- en drukkrachten op een aantal punten van ieder segment licht kunnen wijzigen om vormverschillen tgv zwaartekrachtwerking te compenseren. Een hele batterij aan sensoren meet continue de vorm, positie en richting van ieder segment, en de actuators corrigeren het segment navenant bij. In totaal wegen de segmenten en bijbehorende secundaire draagconstructie 260 ton.

: Warping actuators.jpg (132.21 KiB) 2065 keer bekeken

: Whiffletree.jpg (109.4 KiB) 2065 keer bekeken

Wharping actuators en 'whiffletree' ondersteuning van een segment. Bron: Eso

De secundaire spiegel (zie afb. M2)
De hoofdspiegel is zeer sterk gekromd en haar brandpunt zou slechts 60 meter (in de afbeelding aangegeven met F0) ver liggen waardoor de spiegel een onbruikbaar grote openingshoek zou krijgen (vergelijkbaar met een groothoeklens). In het lichtpad is ruim voor dat focuspunt echter een dunne bolle spiegel met een diameter van 4,2 meter geplaatst, M2 in de afbeelding. Deze spiegel verlengt de bandpuntafstand sterk.

: Secundary and support.jpg (95.79 KiB) 2064 keer bekeken

M2 de bolle secundaire spiegel van 4,2 meter. Bron: Eso

Ook deze secundaire spiegel is actief. Een set van 32 pneumatische positieactuators zorgt voor de juiste richting en afstand tot M1, terwijl 84 gecombineerde pneumatische + voice coil actuators tezamen met een batterij sensoren de vorm van de convexe spiegel continue bijsturen.

: Secundary shape actuators.jpg (130.16 KiB) 2064 keer bekeken

De 'shape actuators' van de secundaire spiegel. Bron: Eso

De secundaire spiegel verlegt het brandpunt precies ter hoogte van M4, waarin een gat zit, zodat het lichtpad bij M3 aankomt.

De tertiaire spiegel (zie afb. M3)
Deze holle spiegel is 3,75 meter in diameter en 10 cm dik. Deze spiegel bevindt zich in het gat van de hoofdspiegel en kan naar voren en achteren verplaatst worden door een set actuators. De temperatuur 's nachts kan variëren van plus tot min 20 graden Celsius en daardoor zal de buizenconstructie met een lengte van vele tientallen meters meerdere millimeters uitzetten en krimpen. De resulterende variaties in de brandpuntsafstand kunnen zo door M3 gecompenseerd worden. Ook deze spiegel wordt actief bijgestuurd in afstand, vorm en richting, de gebruikte technieken zijn gelijk aan die van M2.

: M3 support.jpg (75.47 KiB) 2064 keer bekeken

Het supportsysteem van M3. Bron: Eso

De quartaire spiegel (zie afb. M4)
Dit is een vlakke ronde spiegel van 2,5 meter diameter. Deze extreem dunne spiegel is slechts 2 mm dik!

: M4.jpg (75.68 KiB) 2064 keer bekeken

Prototype van de flinterdunne spiegel M4. Bron: Eso.

Deze flinterdunne spiegel wordt op een zeer stijve ondergrond gemonteerd en door een enorme set van 5800 piëzo kristallen meer dan 1000 keer per seconde zeer subtiel van vorm veranderd. De E-Elt Wordt voorzien van een aantal krachtige lasers die 60 kilometer hoog in de Aardatmosfeer natriumatomen op laten lichten, en zo een aantal kunstmatige sterren veroorzaken. Zeer geavanceerde apparatuur meet continue het licht van deze kunstmatige sterren, en de verstrooiing daarvan. Omdat de lasers vrijwel een puntbron geven (kleiner dan 1 boogseconde) is iedere afwijking van die puntvorm een gevolg van atmosferische storingen in de onder gelegen luchtlagen. M4 wordt continue golvend en trillend door het adaptieve systeem in een hoog tempo zodanig tegengesteld vervormd dat die afwijkingen van de puntvorm worden gecompenseerd. Het heeft wel wat overeenkomsten met antigeluid. Zonder deze adaptieve optische techniek zou een spiegeltelescoop van deze afmetingen geen enkele zin hebben, want de atmosferische storingen overrulen de extra precisie met gemak.

Hieronder een opname van een ster waargenomen zonder en met adaptieve optiek. Ernaast een filmpje van de rotatie van sterren rond het zwarte gat in de Melkweg, gemaakt door de VLT (zie eerste bericht). Dat filmpje zou zonder adaptieve optiek volstrekt onmogelijk zijn geweest, want het getoonde gebied is slechts een 3 boogseconden in doorsnede.

: aomovie.gif (102.49 KiB) 2064 keer bekeken

: galcen.gif (256.28 KiB) 2064 keer bekeken

Effect van adaptive optics en centrum van de Melkweg. Bron: Eso VLT

De quintaire spiegel (zie afb M5)
De laatste spiegel in het systeem is een ovale vlakke spiegel die twee doelen heeft. Enerzijds wordt het lichtpad precies door de verticale draaiingsas van de telescoop gestuurd, naar het Nasmyth focuspunt. Dat focuspunt heeft grote voordelen, omdat de vaak vele tonnen zware meetapparatuur achter de telescoop zo op een vaste plaats kan blijven op een van de twee waarnemingsplatforms. Door M4 en M5 180 graden te roteren kan de focus naar het andere platform worden gestuurd. Anderzijds heeft ook deze spiegel een aantal actuators die de spiegel kunnen verplaatsen om zo tragere bewegingen van de telescoop zelf, veroorzaakt door de wind te kunnen compenseren, vergelijkbaar met de beeldstabilisatie in moderne camera's.

(wordt vervolgd)

Michel Uphoff

: e-elt.jpg (100.25 KiB) 2062 keer bekeken

Artist impression van de E-elt. Bron: Esa

Op 4 december heeft Esa het definitieve groene licht gegeven voor de bouw van de E-elt. Hoewel de financiering nog niet helemaal rond is (90% van het benodigde budget is toegezegd), wilde men niet het risico op grote vertragingen lopen in afwachting van de laatste 10% budget. Om dezelfde reden is enige maanden geleden al begonnen met het afvlakken van de top van Cerro Armazones, werk dat voorspoedig verloopt. Verwacht wordt dat Brazilië zich volgend jaar aansluit bij het project, waarmee de financiering dan compleet is.

: Cerro Armazones.jpg (111.07 KiB) 2062 keer bekeken

Cerros Armazones (liksboven) is al vergaand afgevlakt, en de weg er naar toe is in aanleg. Bron: Eso

Direct hierna is begonnen met het contracteren van diverse partijen voor de bouw. Een Nederlands consortium bestaande uit TNO, VDL-ETG en NOVA heeft de opdracht gekregen de draagconstructie voor de hoofspiegel te ontwikkelen. Deze mirror support structure houdt de hoofdspiegel in de gewenste vorm. Dat moet heel precies: binnen enkele nanometers nauwkeurig over de volle lengte van 39 meter diameter. Elk van de 798 E-ELT-spiegels is anderhalve meter groot en wordt op 27 punten vastgehouden. De constructie bepaalt in belangrijke mate de kwaliteit van de werking van de E-ELT gedurende de geplande 30-jarige periode voor astronomisch gebruik. Het consortium heeft de opdracht gekregen de definitieve prototypes te ontwerpen, een klein aantal te bouwen, en daarmee aan te tonen dat het aan de eisen voldoet. Nederland is niet alleen toonaangevend in de wereld van de astronomie maar behoort ook tot de absolute wereldtop als het gaat om precisie-constructies en -instrumentatie.

Een belangrijk onderdeel van de draagconstructie zijn de actuators:

: actuator_finished.jpg (59.4 KiB) 2062 keer bekeken

Een actuator. Bron: VDL-ETG

Deze precisie-instrumenten kunnen de vervorming van de 798 spiegels door zwaartekracht, temperatuurverschillen en wind ongedaan maken. Daarvoor kan zo'n actuator met een precisie van 1,4 nm (iets meer dan een miljoenste millimeter) over een afstand van 15 mm verplaatst worden. Iedere spiegel krijgt drie van deze actuators aan de top level tripods van de ondersteuningsconstructie. In totaal moeten er bijna 2800 van deze high-tech apparaten gebouwd worden.

: Ondersteuning.jpg (154.48 KiB) 2062 keer bekeken

De ondersteuningsconstructie van een spiegel. Bron: TNO

In de bijlage een studie van TNO over de optomechanische eigenschappen van de draagconstructie van de E-elt.

nijenhuis-2012-optomechanical.pdf: (3.38 MiB) 891 keer gedownload

Michel Uphoff

Moab: de lang verwachte opvolger voor de Hubble telescoop

Ja, die James Webb ruimtetelescoop belooft ook heel wat. De Hubble was en is een sensationeel goed instrument, en de JWST zal naar verwachting weer voor veel opwinding gaan zorgen. Nog bijna 3 jaar geduld tot de lancering (okt 2018) van deze gesegmenteerde telescoop met een spiegel met ongeveer 25 m² nuttig oppervlak, ruim 5,5 keer meer dan de Hubble. Zodra de lanceerdatum genaderd wordt wil ik er dan ook ruim aandacht aan gaan besteden. Medio 2019 zal naar verwachting de Webb volledig operationeel zijn, ruim 5 jaar voor de E-elt.

De Webb heeft een coronograaf aan boord, en zal inderdaad in staat zijn de atmosfeer van een aantal exoplaneten spectografisch (alleen in IR) te onderzoeken. De Webb heeft net als Hubble een angular resolution van ongeveer 0,1 boogseconde (Webb in IR, Hubble in zichtbaar licht). De E-elt zou in staat zijn tot een oplossend vermogen van 1 milliboogseconde tot zelfs beter dan 50 microboogseconden. Natuurlijk heeft de Webb het enorme voordeel van de ruimte als basis.

Kortgeleden is de twaalfde (van 18) spiegelsegmenten opgeleverd:

: image1_-12thinstall0117sml.jpg (181.4 KiB) 2060 keer bekeken

In de tussentijd kan de assemblage van de JWST (ook kortweg de Webb genoemd) life hier gevolgd worden (er is op het moment van schrijven weer een spiegelsegment toegevoegd, nog 5 te gaan).

Een goede vergelijking maken tussen de E-elt en de Webb is heel lastig. Financieel is er wel een vergelijking mogelijk:

De Webb wordt natuurlijk een geweldig high-tech instrument, maar wel erg kostbaar en met grote risico's. Als er iets mis gaat is het instrument definitief verloren. Er kan geen missie naar toe zoals bij de spectaculaire reparaties en upgrades van de Hubble nog wel kon. De E-elt kost ongeveer een miljard euro om te bouwen en 50 miljoen per jaar bij een bruikbare levensduur van ten minste 30 jaar. Dat is ruwweg 84 miljoen euro per observatiejaar. De Webb kost inclusief bouw en lancering gedurende haar nominale levensduur van 7 jaar ongeveer 8,8 miljard dollar en dus ruim 14 keer zoveel als de E-elt per observatiejaar. De E-elt zal continue upgraded worden en langdurig voorzien kunnen worden van de nieuwste instrumenten.

Nu de kleinere concurrent van de E-elt op aarde, de Thirty meter telescope op Hawaii, tegenslag na tegenslag te verwerken krijgt (kortgeleden zijn de bouwvergunningen voor onbepaalde tijd ingetrokken) zijn het de Webb, de E-elt en de beduidend kleinere Giant Magellan die de cutting edge van de optische astronomie in de jaren 20 zullen vormen.

: HST-JWWST-E-elt.jpg (144.75 KiB) 2060 keer bekeken

De spiegels van Hubble, Webb en E-elt vergeleken. Bron: m.u.

Michel Uphoff

Inmiddels is, zo verraadt de WebbCam (klik) in de grote cleanroom van het Goddart Space Flight Center van Nasa, het laatste spiegelsegment gemonteerd:

: Webb spiegels af.jpg (731.22 KiB) 2062 keer bekeken

Het laatste segment met de robotarm er nog boven.

De plaatsing van de berillium segmenten luistert zo nauwkeurig, dat een speciale robotarm met lasergeleiding nodig is om ieder segment met een precisie van een fractie van een millimeter in het frame te plaatsen:

: robotic-arm.jpg (272.1 KiB) 2062 keer bekeken

De robotarm plaatst een segment.

Michel Uphoff

De opbouw van de James Webb ruimtetelescoop vordert gestaag.

Inmiddels is de Webb voorzien van de inklapbare driepoot met in de top de secundaire spiegel, en het geheel is voor verdere montage van de instrumenten uit het dock van de gigantische cleanroom van het Goddart Space Flight Center getakeld. Klik op de afbeeldingen om de animatie te starten.

: webb2.gif (1.11 MiB) 2059 keer bekeken

: Webb1.gif (1.16 MiB) 2059 keer bekeken

Michel Uphoff

Omdat er een aantal tests aan het optische systeem gedaan moeten worden zijn de beschermplaten van de 18 spiegelsegmenten verwijderd en is de vergulde samengestelde spiegel van de Webb nu in zijn geheel te bewonderen:

: Image1.jpg (150.4 KiB) 2060 keer bekeken

Bron: Webbcam. Klik voor grotere afbeelding.

Michel Uphoff

Het is druk in de cleanroom, ik telde tot 30 mensen.

Nu de spiegel getest is, is de Webb geroteerd, en wordt ondersteboven teruggezet in het dok.
De volgende fase is waarschijnlijk de montage van het instrumentencompartiment dat links van het dok al klaar staat.

Klik op de afbeelding om de animatie te starten:

: Webb.gif (2.22 MiB) 2060 keer bekeken

Bron: Webbcam Nasa / Goddart Space Flight Center

Michel Uphoff

De voorbereidingen voor de bouw van de E-elt op Cerro Armazones vorderen gestaag. De berg is zijn top kwijt, het platform is gereed evenals de toegangsweg naar de toekomstige telescoop:

: Cerro Armazones klein.jpg (236.94 KiB) 2059 keer bekeken

Bron: eso. Klik voor grote weergave.

Thionyl

@Michel, waarom hebben ze gekozen voor zilver bij de spiegels v/d E-elt?

Michel Uphoff

De E-elt werkt voornamelijk in de range van zichtbaar licht tot nabij infrarood (370-1400 nm golflengte), ongeveer de range tussen de onderbroken zwarte lijnen:

: releflectie.jpg (51.29 KiB) 2059 keer bekeken

De reflectie van zilver is in deze range duidelijk gelijkmatiger en gemiddeld hoger dan die van aluminium.
Zilver reflecteert over deze range ongeveer 98% en aluminium ongeveer 87%, en met 5 reflecterende oppervlakken maakt dit toch behoorlijk uit: 0,98⁵ is 90% en 0,87⁵ is minder dan 50%.

Er is een instrument gepland (Metis, ondermeer bijdragen van België en Nederland) dat op de langere golflengten van het midden infrarood zal waarnemen, in dat gebied zijn de reflectieverschillen tussen aluminium, goud en zilver te verwaarlozen. Vandaar dat de spiegels van de Webb, die alleen in infrarood zal waarnemen, voorzien zijn van een erg stabiele gouden coating.

Thionyl

@ Michel, Helemaal duidelijk en dus de volgende vraag. Weet dat een Alu-spiegel een beschermende oxide-laag krijg, als je daarom vraagt. Maar wat voor laag gebruiken ze voor "protected"zilver? Of goud?
En daarnaast, is die aantasting van de Ag-spiegels door normale atmosferische oorzaken? Er zijn natuurlijk wel wat vulkanen daar in de buurt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

De supertelescopen E-elt en Webb

De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb

Re: De supertelescopen E-elt en Webb