من الرصاص إلى “بقايا الطيور” ، التجارب العديدة للتلسكوبات

القليل من الأشياء في العلم تبدو حساسة أو محفوفة بالمخاطر مثل المرايا العملاقة في قلوب التلسكوبات الحديثة. هذه المرايا – الدونات بقطر مترات زجاجية ، وتزن أطنانًا وتكلف ملايين الدولارات – مصقولة في جزء صغير من الطول الموجي للضوء المرئي في التقعر الدقيق المطلوب لتجميع وتركيز ضوء النجوم من الطرف الآخر للكون.

عندما لا يكونون في العمل ، يحتمون في قباب شاهقة تحميهم من تشوهات الرطوبة والرياح والتغيرات في درجات الحرارة. لكن هذا لا يمكن أن يحميهم من كل تقلبات الطبيعة والإنسانية ، كما ذُكرت في زيارة قمت بها مؤخرًا إلى مرصد لاس كامباناس في تشيلي.

عندما عرض مضيفي إحدى مرايا التلسكوب الثمينة الخاصة بهم – 20 قدمًا من الزجاج اللامع والمغطى بالألمنيوم المنحني بطريقة صحيحة – لم أستطع ملاحظة لطخة صغيرة مشبوهة. بدا الأمر وكأنه نوع اللطاخة التي قد تجدها على الزجاج الأمامي في الصباح ، خاصةً إذا كنت قد أوقفت سيارتك تحت شجرة.

تذمر أحد علماء الفلك عندما سئل عن “الطيور”.

يقول علماء الفلك الآخرون إن هذا يحدث طوال الوقت. يتذكر مايكل بولت ، وهو الآن أستاذ فخري في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، قيام حاكم ولاية وايومنغ بجولة في مرصد وايومنغ للأشعة تحت الحمراء ، خارج لارامي ، في عام 1981. “صعدنا إلى منصة الخدمة ونظرنا إلى الأسفل ، وهناك كانت فضلات الطيور في جميع أنحاء المرآة ، “قال. “بدا الأمر فظيعًا.”

ليست الطيور وحدها من يمكنها تشويه المرآة. نشر مايك بروذرتون ، المدير الحالي لمرصد وايومنغ ، صورة على فيسبوك للصقيع الذي تراكم على مرآته بينما كانت القبة مفتوحة للمراقبة. قال: “من الصعب الحفاظ على المرآة نقية”. “إنه توازن بين الانفتاح لأخذ البيانات وحماية المرآة.”

بقايا الطيور لها مكانة خاصة في تقاليد الفيزياء الفلكية. في أوائل الستينيات ، كان عالما الفلك الراديوي أرنو بينزياس وروبرت ويلسون ، وكلاهما يعملان في مختبرات بيل ، يحاولان معايرة هوائي قرن قديم لدراسة المجرات. في محاولة للتخلص من همهمة الخلفية المستمرة ، قاموا بإخراج كميات هائلة من ذرق الحمام من التلسكوب الخاص بهم ، فقط لتعلم في النهاية أن الطنين كان كونيًا: لقد كان هسيسًا من بقايا الإشعاع من الانفجار العظيم ، واستقر بحزم السؤال عما إذا كان للكون بداية مميزة.

لحسن الحظ ، فإن مثل هذه الإهانات القابلة للتحلل الحيوي للمرايا مؤقتة ولا تحجب الكثير من الضوء. تغسل المراصد دوريًا مراياها وتنزع طلاء الألمنيوم القديم وتضع طبقة جديدة تتضمن إزالة المرآة من التلسكوب.

يمكن أن تكون عملية حساسة. في الخريف الماضي ، تعرضت المرآة الأساسية التي يبلغ قطرها 8 أمتار لتلسكوب Gemini North ، الموجود في Mauna Kea في هاواي ، للكسر على حافتها الخارجية أثناء نقلها للتنظيف وإعادة الطلاء. لم يكن الضرر في جزء المرآة الذي يجمع الضوء ، لكن مديري التلسكوب اختاروا إصلاحه على أي حال. في 31 مارس ، ذكرت جين لوتز ، مديرة المرصد ، أن الإصلاحات اكتملت وأن التلسكوب ، كما كانت تأمل ، سيعود للعمل في وقت ما في مايو.

بعض الأشياء أقل سهولة في الإصلاح. في 5 فبراير 1970 ، أخذ موظف جديد في مرصد ماكدونالد في غرب تكساس مسدسًا للعمل وفتح النار ، أولاً على رئيسه ثم عدة مرات في المرآة الأساسية للتلسكوب العاكس الجديد للمرصد البالغ ارتفاعه 2.7 متر . ثم ذهب إليها بمطرقة.

أشارت التقارير الأولية إلى تدمير المرآة ؛ عندما وصل العمدة ، لاحظ وجود فجوة كبيرة فيها. في الواقع ، تم تصميم وبناء المرآة ، من النوع الشائع المسمى Cassegrain ، بفتحات مركزية للسماح للضوء بالمرور عبر الأدوات الموجودة خلفها.

لم يصب أحد خلال الاعتداء. وبصرف النظر عن سبعة ثقوب صغيرة للرصاص ، والتي أثرت على حوالي 1 في المائة فقط من مساحة سطح المرآة ، فإن التلسكوب لم يصب بأذى تقريبًا.

“استأنف التلسكوب برنامج الرصد الخاص به في الليلة التالية ،” قال مدير المرصد ، هارلان سميث من جامعة تكساس ، إلى الاتحاد الفلكي الدولي بعد فترة وجيزة ، “إنتاج بعض من أفضل الصور (لحقول الكوازار) التي تم الحصول عليها حتى الآن مع هذا الأداة في عامها الأول من الاستخدام “.

وهذا يعني أن زجاج التلسكوب أقوى مما تعتقد. عندما زرت لأول مرة تلسكوب Hale الذي يبلغ قطره 200 بوصة على جبل Palomar في كاليفورنيا – وهو طقوس مرور لكاتب علمي شاب – شعرت بالدهشة لاكتشاف ما كان في ذلك الوقت أكبر وأشهر تلسكوب في العالم ، وهو عشاء – قطع بحجم اللوحة تركته أداة كان العامل قد أسقطها قبل سنوات.

وصف الدكتور بولت مكالمة قريبة في تلسكوب كندا وفرنسا وهاواي على ماونا كيا. كان هو وزميل له في القبة ، يعملان على كاميرا في التلسكوب ، عندما لاحظوا أن الأغطية التي تحمي المرآة عادة كانت مفتوحة. تمكنوا من توصيل الراديو على الأرض وإغلاق الأغطية.

كتب د. بولت في محادثة على فيسبوك: “لقد فعلنا كل ما سنفعله ، وكنا نستعد للنزول”. “لقد عدت جميع الأدوات التي أخذتها إلى قفص التركيز الأساسي وتأكدت من أن العد على الطريق لأعلى يطابق العد في الطريق إلى أسفل. تمامًا كما كنت أقول لبوب ، “أعتقد أننا أداة واحدة قصيرة” ، سقط مفتاح هلال كبير من القفص وصنع مضربًا لا يصدق ، صفع غطاء المرآة “.

أشهر مثال على ما يمكن أن يحدث في المرآة حدث في عام 1990 ، عندما تم إطلاق تلسكوب هابل الفضائي بمرآة مشوهة لا يمكنها التركيز.

تمكن رواد الفضاء من إصلاحه ، ولا يزال هابل يعمل بقوة. لكن هذه الحادثة دفعت وكالة ناسا إلى توخي مزيد من الحذر مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي الذي خلف هابل ، حيث قام بجدولة اختبارات مكثفة أدت إلى زيادة تكلفة التلسكوب ووقت بنائه بشكل كبير.

تم إطلاق Webb بشكل مذهل وناجح في 25 ديسمبر 2021 ، ولكن الفضاء عبارة عن معرض تصوير أيضًا. بالكاد كان التلسكوب قد أقام متجرًا عندما رشقه نيزك صغير أكبر من المتوقع ، مما ترك حفرة صغيرة في أحد مقاطع مرآة التلسكوب. قامت ناسا منذ ذلك الحين بتعديل بروتوكولاتها لتقليل مقدار الوقت الذي يستهدفه التلسكوب في تدفقات النيازك.

وهكذا تكون. الكون لديه وسيلة لحماية أسراره.