Az ALMA antennái


Az ALMA antennái a Chajnantor-platón. Művészi ábrázolás.

Az ALMA a leghatékonyabb távcső a Világegyetem tanulmányozására a milliméteres/szubmilliméteres hullámhosszakon. Ezeket az infravörös és a hosszabb hullámhosszú rádióhullámok között találjuk. Azonban az ALMA-ról sok embernek nem egy óriási távcső jutna eszébe. Nincsen csillogó tükre, mint az optikai és infravörös távcsöveknek, hanem sok “antennából” áll, amelyek úgy néznek ki, mint a fém parabolaantennák.

Az ALMA 66 antennából áll, amelyből 54 db 12 m átmérőjű, 12 db pedig kisebb, 7 m átmérőjű.

Az ALMA 12-méteres antennáinak méretei:

  • magasság: 1470 cm
  • az antenna átmérője: 1200 cm

Az antennák leginkább látható részei a tányérok, amelyek nagy, tükröző felületek. Az ALMA legtöbb tányérjának átmérője 12 m. Mindegyiknek hasonló szerepe van, mint az optikai távcsöveknél: összegyűjti a távoli csillagászati objektumról jövő sugárzást és fókuszálja a detektorhoz, amely megméri a sugárzást. A különbség a két távcsőtípus között, hogy más hullámhosszúságú sugárzást detektálnak. A látható fény, amit az optikai távcsövek mérnek, csak egy kis darabja a teljes elektromágneses sugárzás spektrumának, ez a nagyjából 380 és 750 nanométeres hullámhossz közötti tartomány. Ezzel szemben az ALMA hosszabb hullámhosszakon kutatja az eget: pár száz mikrométertől kb. 1 mm (ez közel 1000-szerese a látható fény hullámhosszának) terjedő hullámhosszakon. Ezt a tartományt - nem meglepő módon - milliméteres és szubmilliméteres sugárzásként emlegetjük, és a nagyon rövid hullámhosszú rádiótartománynál helyezkedik el.


Egy ALMA antenna célpontra állva a Chajnantor-fennsíkon.

Ez a hosszabb hullámhossz az oka annak, hogy az ALMA tányérjai nem tükrök, hanem fémpanelekből áll a felszíne. A távcsövek tükröződő felszíne gyakorlatilag tökéletes kell, hogy legyen: ha van valamilyen hibájuk, ami nagyobb, mint a detektált hullámhossz néhány százaléka, akkor a teleszkóp nem fog pontos méréseket adni. A hosszabb hullámhossz esetén, amelyet az ALMA antennái észlelnek, ez azt jelenti, hogy habár a felszínek 25 mikrométeren belül pontosak – ez sokkal vékonyabb, mint egy papírlap vastagsága -, a tányérokat nem szükséges tükröző bevonattal ellátni, mint ahogy ez az optikai teleszkópoknál történik. Habár az ALMA tányérjai úgy néznek ki, mintha óriási fém parabolaantennák lennének, egy szubmilliméteres foton számára a tányérok szinte teljesen sima tükröződő felszínek, ami így nagy pontossággal fókuszálja a fotonokat.

Nem csak a tányérok felszínét vezérlik gondosan, hanem az antennák nagyon pontosan mozgathatóak is és 0,6 ívmásodperc pontossággal beállíthatók egy irányba (1 ívmásodperc a fok 1/3600-ad része). Ez a pontosság egy golflabda méretének felel meg 15 km-es távolságból.

Az ALMA az antennarendszeréből származó jeleket egyesíti, mint egy interferométer – mintha egy akkora óriástávcső lenne, mint az egész antennarendszer. Két antenna-hordó járműnek köszönhetően a csillagászok annak megfelelően tudják pozícionálni az antennákat, hogy milyen mérésre van szükség. Ellentétben az olyan távcsövekkel, amik megépítésük után egy helyben maradnak, az ALMA antennáit úgy tervezték, hogy hordozhatóak legyenek, és felemelve áthelyezhetők egy-egy előre előkészített beton dokkolóegységhez, anélkül, hogy pontosságuk csorbát szenvedne.

Az antennák mindezt úgy érik el, hogy nincs szükségük kupola vagy épület általi biztosítottvédelemre. A tányérok ki vannak téve a Chajnantor-fennsík durva környezeti körülményeinek, mint az erős szél, intenzív napsütés és -20 és +20 C közötti hőmérséklet. Annak ellenére, hogy a Chajnantor a bolygónk egyik legszárazabb területe, néha előfordult, hogy hó esik, de az ALMA antennáit úgy tervezték, hogy ezeknek a megpróbáltatásoknak is ellenálljon.

Ezt a videót más formátukban is letöltheti a Videoarchívum weboldalról.

Az ALMA antennáinak gyártását az ALMA partnerek megosztották egymás között. Az ESO 25 db 12 m-es antennát épített (további hét megépítésének lehetőségével) az AEM Konzorciummal (a francia Alcatel Alenia Space, az olasz Alcatel Alenia Space, European Industrial Engineering S.r.L., MT Aerospace). Az észak-amerikai partnerek is építettek 25 db 12 m-es antennát a Vertex RSI céggel, míg a 4 db 12 m-es és a 12 db 7 m-es antennát (ami magába foglalja az ALMA Atacama Compact Array-t is) a NAOJ építette a MELCO (Mitsubishi Electric Corporation) révén.

Alapos megfigyelők a 12 m-es és a 7 m-es antennák nyilvánvaló különböző méretein kívül egyéb apró különbségeket is észrevehetnek az egyes partnerek által készített antennák kivitelében. Ennek ellenére mindegyik antennát úgy tervezték, hogy megfeleljenek a szigorú technikai előírásoknak és gond nélkül egyetlen egységként működjenek együtt. Ezek az egyetlen forradalmi teleszkóppá egyesíthető modern antennák jól tükrözik a globális együttműködésre épülő ALMA projekt filozófiáját.