超望遠鏡の台頭：巨大マゼラン望遠鏡

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私たち人間には、宇宙を理解するための飽くなき飢餓があります。カール・セーガンが言ったように、「理解はエクスタシーです」。しかし、宇宙を理解するには、それを観察するためのより良い方法が必要です。そして、それは一つのことを意味します：大きな、巨大な、巨大な望遠鏡。

このシリーズでは、世界の6つの超望遠鏡を取り上げます。

巨大マゼラン望遠鏡
圧倒的に大きな望遠鏡
30メートル望遠鏡
ヨーロッパの超大型望遠鏡
大規模な総観調査望遠鏡
ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡
広視野赤外線調査望遠鏡

ジャイアントマゼラン望遠鏡（GMT）は、チリのGMTの前身であるマゼラン望遠鏡のあるラスカンパーナス天文台に建設されています。チリのアタカマ地域は、その見事な条件のため、望遠鏡に最適な場所です。高地の砂漠なので、非常に乾燥していて涼しく、光害はほとんどありません。

GMTは、米国、オーストラリア、韓国、ブラジルによって構築されています。 2015年に施設の建設を開始しました。最初のライトは2020年代初頭になるはずです。

超望遠鏡に関しては、セグメント化されたミラーが技術のピークであり、GMTはこの技術を中心に構築されています。

GMTのメインミラーは7つの個別のミラーで構成されています。1つの中央ミラーが6つの他のミラーに囲まれています。これらが合わさって、直径24.5メートル（80フィート）の光学面が形成されます。つまり、GMTの総集光面積は368平方メートル、つまり約4,000平方フィートになります。 GMTは、ハッブル宇宙望遠鏡よりも10倍高い解像力を持つことにより、性能が優れています。

構築できる単一のミラーのサイズには制限があり、GMTの8.4メートルのミラーは建設方法の限界にあります。そのため、GMTや世界中で設計および構築されている他の超望遠鏡で、セグメント化されたシステムが使用されています。

これらのミラーは現代のエンジニアリングの偉業です。それぞれが20トンのガラスでできており、組み立てるのに何年もかかります。最初のミラーは2005年に鋳造され、6年後もまだ磨かれていました。実際、ミラーは非常に大きいため、キャストから出てきたときに冷却するのに6か月必要です。

それらは単なる平面鏡ではありません。平らではなく、ポテトチップスと呼ばれています。それらは非球面です。つまり、ミラーの表面は急な曲面を持っています。ミラーは、一緒に機能するために正確に同じ曲率を持っている必要があり、最先端の製造が必要です。ミラーの放物面の形状は、25ナノメートルを超える精度で研磨する必要があります。光の波長の約25分の1です。

実際、GMTのミラーの1つを取り、それをアメリカの東海岸から西海岸に広げた場合、ミラーの最も高い山の高さは1インチの1/2になります。

計画は、巨大なマゼラン望遠鏡が4つの鏡だけで運用を開始することです。 GMTは、偶発的な事態に備えて、追加のミラーも構築します。

GMTのミラーの構築には、これらの厳しい精度を達成するために、まったく新しいテスト方法と機器が必要でした。タスク全体は、アリゾナ大学のリチャードF.カリスミラーラボで行われました。

しかし、GMTは単なる主なミラー以上のものです。また、セグメント化されているセカンダリミラーもあります。セカンダリミラーの各セグメントは、プライマリミラー上の対応するセグメントと連携して動作する必要があり、セカンダリミラーからプライマリミラーまでの距離は、5億分の1以内で測定する必要があります。それには望遠鏡本体の鋼構造の厳密なエンジニアリングが必要です。

GMTの背後にあるエンジニアリングは非常に厳しいものですが、いったん稼働すると、宇宙について学ぶのに何が役立つでしょうか。