Nedelja, 11. 3. 2018, 4.10
6 let, 8 mesecev
Kako bo Boeing pomagal izdelati največji teleskop na svetu? #foto
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
1,54
1
Čilska puščava Atacama je odličen prostor za ogledovanje zvezd in neba. Suh zrak in neposeljenost sta glavna aduta, ki ju cenijo astronomi. Na vrhovih tamkajšnjih gora zato najdemo Evropski južni observatorij, znanstveni zavod Carnegie in observatorij Llano de Chajnantor. A vse ni tako rožnato. Močan veter nenehno buta ob stene in ohišja zelo občutljivih ter natančnih instrumentov. Posledično so morali vse raziskovalne centre izdelati iz težkih in robustnih materialov, ki so poskrbeli za mirnost ogledal tudi v najhujših turbulencah. A tudi izdelava velikanskih in zelo odpornih objektov ima svoje meje.
Kako izdelati največji teleskop na svetu? Z veliko računanja.
Inženirji so na to oviro naleteli ob načrtovanju izdelave največjega teleskopa na svetu. Veliki Magellanov teleskop bo dokončan leta 2022 in bo del Carmegiejevega observatorija Las Campanas. S sedmimi ogledali s premerom 25 metrov bo imel Magellanov teleskop desetkrat več moči za odkrivanje manjših delov kot svetovno znani Hubblov teleskop.
Stavba, kjer bo nameščen Magellanov teleskop, bo imela 22 nadstropij. Večji ko je prostor, več zraka je notri. Raziskovalci imajo zaradi same velikosti teleskopa posledično večja pričakovanja glede kakovosti slike. A težava je ravno velikost. Večja ko je stavba, bolj je pod udarom vetra in turbulenc, zato velikost teleskopa prinaša nove izzive in boljša kakovost fotografije ni samoumevna. Poleg vibracij, ki motijo delovanje zrcal, je vprašanje še toplotna izolacija. Ogledala morajo biti na pravi temperaturi, da delujejo optimalno. Mrzle noči in izredno vroči dnevi povzročijo hiter prenos temperature skozi jeklo. Pred inženirji je bila izredno težka naloga, za upoštevanje vseh vidikov pa so porabili pomoč številnih strokovnjakov.
Leta 2015 so zato poklicali Boeing. Ameriški proizvajalec letal ima nedvomno dovolj znanja in primerno tehnologijo, da povsem izkoristi aerodinamiko nekonvencionalne zgradbe in vetrove usmeri v "pravo" smer.
S sedmimi ogledali s premerom 25 metrov bo imel Magellanov teleskop desetkrat več moči za odkrivanje manjših delov kot svetovno znani Hubblov teleskop.
Vrh gore ni najprimernejše mesto za gradnjo največjega teleskopa na svetu, saj je veter tam najmočnejši in temperaturne spremembe najizrazitejše.
Kakovost dobljene fotografije je odvisna predvsem od števila tresljajev, ki zmotijo izredno dolge čase ekspozicije.
Kjer se križajo različne kulture in znanja
Že dolgo časa se spretnosti in tehnologije med vojsko, znanostjo in javno uporabo križajo. Rezultat ni le koristen za končne uporabnike, ampak od takšnega sodelovanja veliko odnesejo tudi podjetja, ki želijo izpopolniti in dopolniti svoja znanja.
"Ko vzamemo naše orodje in ga uporabimo na različne načine, treniramo svoje mišice drugače kot pri navzkrižni vadbi. Z uporabo strategij, ki niso značilne za nas, se učimo ter gradimo moč in vsestranskost," je povedal Bill Norby, višji vodja letalstva pri Boeing Research & Technology.
Zanimivo, Boeingov tekmec Lockheed Martin že izvaja navzkrižne programe. Iz svojega vojaškega letala F-35 so vzeli plastiko, odporno proti vročini, in jo vgradili v komunikacijski satelit. Razvili so tudi podvodno turbino za proizvodnjo elektrike. Propelerje so si sposodili pri vojaškem tovornem letalu C-130J. Hkrati sodelujejo s proizvajalcem raket in satelitov SapceDev. V nova vesoljska letala, ki bodo skrbela za prevoz ljudi in tovora v nizki zemeljski orbiti na Mednarodno vesoljsko postajo, bodo vgradili tehnologijo iz vojaških letal.
Odličen primer, kako se prepletata vojaška tehnologija in vsakodnevna uporabnost, se kaže v sistemu GPS. Nekoč izključno vojaška tehnologija je danes vsakodnevno orodje večine ljudi na svetu.
1. Veliki kanarski teleskop (Gran Telescopio Canarias) je trenutno največji optični teleskop na svetu. Ko govorimo o največjih, ne mislimo zgradbe ali pripadajoče okolice, temveč velikost objektiva, s katerim teleskop zbira svetlobo. Več svetlobe ko objektiv zbere, bolje so vidni šibkejši objekti. Zrcalo GranTeCana ima premer 10,4 metra in je sestavljeno iz 36 šesterokotnih segmentov. Stoji 2.267 metrov nad morjem na kanarskem otoku La Palma.
2. Keck 1 in Keck 2 sta dvojčka, postavljena na 4.145 metrih nadmorske višine na spečem vulkanu Mauna Kea na Havajih. Opremljena sta s sistemom prilagodljive optike, ki s pomočjo umetne zvezde, ustvarjene v Zemljinem ozračju, z laserjem popravlja razmazanost slike zaradi atmosferskih motenj.
3. Zelo velik teleskop (Very Large Telescope) so pravzaprav štirje teleskopi - Antu, Kueyen, Melipal in Yepun. Njihova zrcala imajo premer 8,2 metra in so narejena iz enega kosa. Čeprav so debela le 17,5 centimetra, tehtajo kar 23 ton. Zelo velik teleskop je na 2.635 metrih nadmorske višine v kamniti puščavi Atacama v Čilu, točneje na observatoriju Paranal.
Največja težava – veter!
Boeing se je, še preden so se podali v raziskovanje vesolja, vrnil k osnovam. Najprej so se posvetili lokaciji. Sprva so želeli največji teleskop postaviti na vrhu gore, ki je zelo neprijazen kraj za takšen objekt. Ameriški izdelovalec je takoj podvomil o smiselnosti takšnega početja, zato so svojim naročnikom postavili preprosto vprašanje: "Ste prepričani, da je to pravo mesto?" Kasneje so ugotovili, da lokacija ni bistvena. Vrh gore je preprosto preveč neprijazen kraj za gradnjo ogromnega teleskopa. Na podlagi izračunov, moči vetra in smeri so izbrali drugo, primernejšo lokacijo.
Ko so določili optimalno lokacijo, so se osredotočili na uporabo računalniške dinamike tekočin. Ta način zagotavlja optimizacijo zgradbe teleskopa na termalne in vibracijske udare, ki jih ustvari topel ali hladen puščavski zrak. Pri Boeingu so izdelali tridimenzionalno repliko zgradbe in jo podvrgli številnim testom. Njeno aerodinamičnost so preizkušali v vodnem predoru (gre za podoben princip kot pri zračnem predoru, le da pod vodo), kjer so v različne tokove dodajali barvo in si ogledovali, kako potujejo ob zgradbi. Po obsežnih testih so počasi in vztrajno prilagajali obliko zgradbe, dokler niso bili zadovoljni z rezultati.
Trdo delo se bo obrestovalo v prihodnosti. S pridobljenimi podatki bodo uspešno združili oba svetova – termalnega in vibracijskega. Z majhnimi in natančnimi spremembami bodo lahko do potankosti izračunali in zmanjšali vplive okolja ter optimizirali prezračevanje med delovanjem teleskopa pri hitrih vremenskih spremembah. Prezračevanje lahko optimizirajo samo ob enem pogoju, saj ga ni mogoče prilagajati, ko se spreminja smer vetra ali teleskopa. S pridobljeno podatkovno bazo bodo pomagali zaposlenim. Ker gre za več milijard dolarjev vreden projekt, ni prostora za ugibanje, zato so se celotnega procesa lotili metodično.
Pri Boeingu so izdelali tridimenzionalno repliko zgradbe in jo podvrgli številnim testom. Njeno aerodinamičnost so preizkušali v vodnem predoru (gre za podoben princip kot pri zračnem predoru, le da pod vodo), kjer so v različne tokove dodajali barvo in si ogledovali, kako potujejo ob zgradbi. Po obsežnih testih so počasi in vztrajno prilagajali obliko zgradbe, dokler niso bili zadovoljni z rezultati.
Podjetje Lockhead Martin, ki večinoma sodeluje z vojaško industrijo, je začelo svoje znanje povezovati z drugimi področji. Iz svojega vojaškega letala F-35 so vzeli plastiko, odporno proti vročini, in jo vgradili v komunikacijski satelit. Razvili so tudi podvodno turbino za proizvodnjo elektrike. Propelerje so si sposodili pri vojaškem tovornem letalu C-130J
Priložnost je v prepletanju različnih področij
Ravno zaradi takšnih projektov se vse več podjetij, ki so večinoma sodelovala z vojsko, odpravlja na različne trge. Nekateri celo pridobljeno znanje integrirajo v svojo osnovno dejavnost. Pri Lockheadu so šli še korak dalje in ustvarili nove oddelke, ki so odgovorni za povezovanje med popolnoma različnimi oddelki in skupno ustvarjanje različnih vidikov. Le tako lahko naročnikom ponudijo raznolikost inovacij in hkrati širijo talent zaposlenih znotraj podjetja.
Velikokrat se v industriji uporablja vojaška tehnologija, saj ni problem sama tehnologija, temveč je občutljiv predvsem način uporabe te tehnologije. Podoben primer so senzorji za merilne sisteme vojaškega orožja, ki so ga kasneje uporabili v mikrosatelitih za znanstveno raziskovanje.
V zadnjem času je eden najbolj prepoznavnih sestavnih delov avtonomnih avtomobilov lidar. Elektronika se je na bojišču pojavila v štiridesetih letih prejšnjega stoletja, ko je ameriška vojska razvila skriven sistem. Radar je v tistih časih močno pomagal pri preprečevanju napadov na ladje iz zraka. Ker ima radar ali sonar zelo omejen doseg, so pri vojski razvili lidar, ki deluje kot radar, vendar s pomočjo laserske tehnologije. Sistem lidar, o katerem bomo pisali tudi pri nas, ponuja zelo hitro in visoko resolucijsko digitalno sliko zunanjosti. Sistem so sprva uporabljali le za kartiranje z letal, z razvojem računalnikov in tehnologije pa se je preselil v avtonomna osebna vozila. Zaradi hitrega, ponavljajočega se in natančnega izrisa zunanjosti je popolna komponenta za razvoj avtonomne tehnologije.
1