Teleskooppien teknologiaa

Kun tähtitieteellinen kaukoputki keksittiin 400 vuotta sitten, se oli pieni, käsin suunnattava laite. Nykyiset teleskoopit ovat kehittyneet valtaviksi, monimutkaisiksi, tietokoneohjatuiksi laitteiksi, jotka tuottavat kuvansa täysin digitaalisina. Tämän kehityskulun aikana kahta ominaisuutta on pidetty erityisen tärkeinä: valonkeruutehoa eli teleskoopin pääpeilin halkaisjaa, joka mahdollistaa himmeämpien ja etäisempien kohteiden havaitsemisen, sekä kuvan tarkkuutta eli kulmaresoluutiota, joka mahdollistaa pienempien ja himmeämpien kohteiden havaitsemisen.

Euroopan eteläinen observatorio ESO on maailman johtavana tähtitieteellisenä organisaationa kehittänyt useita edistyneitä teknologioita, joiden avulla on kyetty valmistamaan yhä suurempia teleskooppien peilejä optisen tarkkuuden kärsimättä.

ESO on kehittänyt aktiiviseksi optiikaksi kutsutun tekniikan, jota nykyään käytetään useimmissa keskikokoisissa ja suurissa teleskoopeissa. Se säilyttää ihanteellisen kuvanlaadun yhdistämällä joustavaan pääpeiliin aktuaattoreita, jotka säätävät peilin muotoa havaintojen aikana.

Mitä suurempi pääpeili, sitä suurempi on sen teoreettinen erotuskyky, mutta jopa parhailla havaintopaikoilla Maan pinnalla sijaitsevat, näkyvän valon aallonpituuksia havaitsevat teleskoopit pystyvät ilmakehän aiheuttamien häiriöiden johdosta vain samaan kuvan tarkkuuteen kuin 20-40 senttimetrin halkaisijaiset kaukoputket. Ilmakehä huonontaa nelimetrisen teleskoopin erotuskykyä alle kymmenesosaan teoreettisesti parhaasta mahdollisesta arvosta. Samalla tähden kuvan keskellä valon intensiteetti putoaa alle sadasosaan. Yksi tärkeimpiä syitä laukaista NASA:n ja ESA:n Hubblen avaruusteleskooppi avaruuteen oli välttää tällainen kuvien huononeminen. Joillakin nykyaikaisilla teleskoopeilla ilmakehän vaikutuksia voidaan korjata käyttämällä adaptiiviseksi optiikaksi kutsuttua menetelmää. ESO:n VLT-teleskooppi on toiminut uranuurtajana Maan pinnalta tehtävän tähtitieteen mullistaneen adaptiivisen optiikan kehitystyössä.

Yhdistämällä kahden tai useamman teleskoopin havaitsema valo interferometriaksi kutsutulla tekniikalla voidaan saavuttaa yksittäistä teleskooppia parempi erotuskyky. ESO on toiminut alan edelläkävijänä Paranalilla sijaitsevalla VLT-teleskoopin interferometrillään (VLTI).

Ilmakehän häiriöiden lisäksi teleskoopit aiheuttavat itse virheitä tähtitieteellisiin havaintoihin. Laitteiden valmistusvirheet ja epäsäännöllisyydet peileistä teleskooppien rakenteisiin voivat pilata näkymämme maailmankaikkeuteen. Insinöörit ovat vuosien kuluessa tehneet lukuisia korjauksia pienentääkseen ongelmia kulumisesta, joka on seurausta teleskoopin mekaanisesta liikkeestä ja lämmön aiheuttamista vahingoista. Peilien suunnittelu ja hionta ovat kehittyneet samoin kuin vääristymiä ehkäisevien vakaampien tukirakenteiden ja peilien valmistaminen. Vähäisen lämpölaajenemisen lasi on myös pienentänyt peilien muovautumista lämpötilojen muuttuessa. Tähtitornin sisällä olevan ilman pienen, mutta havaittavan pyörteilyn vähentämiseksi moottorien ja sähkölaitteiden lämpöhävikkiä on rajoitettu öisin ja teleskooppia tuulelta suojaavaa kupolia viilennetään päiväsaikaan.