Čeští a japonští vědci vyvinuli revoluční teleskop, před cestou do Argentiny jej otestují v Ondřejově

Teleskop navrhli pracovníci společné laboratoře optiky Fyzikálního ústavu AV ČR a Univerzity Palackého v Olomouci spolu s vědci z Japonska v rámci projektu The Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST).

V jeho rámci výzkumníci vyvíjeli novou generaci zrcadlových segmentů, které by měly stejný optický výkon jako stávající teleskopy a současně by se snížily výrobní náklady.

Pro získání dostatečné statistiky zachycení primárních kosmických vysokoenergetických částic je plocha observatoře Pierra Augera o rozměru 3000 km² nedostačující, a vznikla proto poptávka po vybudování větší. Obrovské pole teleskopů by v budoucnosti pokrylo plochu přibližně 150 tisíc km².

Tady se vědcům nabízí spolupráce s projektem The Global Cosmic-ray Observatory (GCOS), což je globální observatoř pro detekci vysokoenergetického kosmického záření, která by kombinovala všechny stávající techniky. GCOS navíc zmiňuje projekt FAST jako kandidáta pro spolupráci na dodání fluorescenčních teleskopů, které by byly schopné pokrýt obrovské pole.

„Olomoucký typ fluorescenčního teleskopu vychází ze standardní koncepce Schmidtovy komory, má zorné pole 30 × 30 stupňů a odpovídá tak parametrům stávajících velkých teleskopů. Autorem jeho designu je Miroslav Palatka,“ vysvětluje přednosti teleskopu Dušan Mandát ze společné laboratoře optiky.

Olomoucká revoluční koncepce teleskopu s novými zrcadlovými segmenty a systémy pro kontrolu nabírání dat umožňuje jednoduchou přepravu v klasickém lodním kontejneru i snadnou instalaci v místě bez infrastruktury. Překvapivým bonusem je, že po skončení životnosti je teleskop navíc téměř celý recyklovatelný.

Čeští výzkumníci zúročili při tvorbě teleskopu své zkušenosti, které získali při výrobě optických segmentů pro různé observatoře i pro Evropskou organizaci pro jaderný výzkum (CERN). Svým řešením nahradili původně zvolený koncept japonsko-amerických partnerů, který počítal s využitím Fresnelových čoček.

Pro projekt FAST navrhli koncepci refraktivní optiky s využitím zrcadel a zjednodušili původní koncept zredukováním devíti segmentů na čtyři. „Pohybujeme se ovšem nyní na hraně našich možností, protože zařízení, ať to jsou obráběcí stroje, nebo vakuová komora, kde jsme schopni vrstvit skleněné substráty pro teleskop, mají limit do průměru jednoho metru,“ dodává k náročnosti projektu Mandát.

V Argentině vědci plánují vytvořit trojúhelníkovou síť teleskopů vzdálených od sebe přibližně 15 km. To jim umožní stereo pozorování primárních částic, které vstoupí do atmosféry a začnou generovat sekundární fluorescenční záření.

Před zahájením pozorování dálkově ovládaný teleskop otevře kryt a zpřístupní UV filtr, který propouští pouze fluorescenční záření ve vlnové délce od 300 do 450 nanometrů. To dopadá na modifikovanou Schmidtovu komoru, tedy sférická zrcadla. Tato zrcadla promítají částicemi generované fluorescenční záření na kameru složenou ze čtyř dvaceticentimetrových fotonásobičů, jež zaznamenává signál probíhající v čase.

Při současné detekci tří teleskopů budou vědci schopni z časových průběhů rekonstruovat směr částic a díky znalosti průběhu signálu určit jejich maximální tok. Následně pomocí různých fyzikálních modelů usoudí, jaká primární částice byla zaznamenána – zda to byl proton nebo něco těžšího.

Při tvorbě teleskopu vědci využívali materiály, které jsou v maximální míře recyklovatelné: optiku tvoří sklo s napařenou reflexní vrstvou, kterou tvoří jen několik gramů hliníku, a také další části jsou rovněž ze snadno recyklovatelných hliníkových materiálů.

Zkoumá se i řešení recyklace autonomního systému, který je tvořen bateriemi a solárními panely. Při budování obrovského pole plánují dopady dopravy teleskopů v kontejneru vyřešit spoluprací s lokálními firmami.

„Ověřili jsme funkčnost našich teleskopů a počátkem roku 2024 teleskop převezeme do areálu Astronomického ústavu Akademie věd v Ondřejově, kde budeme testovat opláštění. Teleskop chrání vodotěsný a prachotěsný kontejner, a aby jeho operátoři měli všechna potřebná data pro dálkové ovládání teleskopu, dodává elektronika informace i o okolním prostředí,“ doplnil Mandát.

Po roce intenzivních testů bude teleskop naložen do velkého lodního kontejneru a přemístí se do Argentiny.