Ιαν 09
5
Από τα γυαλιά στο τηλεσκόπιο Ηubble
ΣΤΑΜΑΤΙΟΣ ΠΑΠΑΔΑΚΗΣ | 5 Ιανουαρίου, 2009 | Γράψτε σχόλιο
Μόλις είχαν παντρευτεί. Ηταν 1890 και ο αστρονόμος Τζορτζ Χέιλ ανέβασε τη νύφη στην κορυφή του όρους Χάμιλτον, στην Καλιφόρνια, αλλά τα βράδια αντί να κοιτάζουν μαζί τα άστρα αυτός την παρατούσε για να τα κοιτάζει μόνος του μέσα από το τηλεσκόπιό του. Οι άλλοι, ο γνωστός αστρονόμος Μπέρναρντ Λόβελ (ΒernardLovell) και οι δύο βοηθοί του ήταν παντρεμένοι και τον Σεπτέμβριο του 1947 βάζουν γυναίκες και παιδιά να κάνουν εργόχειρο με ένα πλέγμα ανοξείδωτο, λεπτό και πυκνό που έπρεπε να απλωθεί επάνω σε παραβολικό πιάτο με διάμετρο 70 μέτρων. Ηθελαν να κατασκευάσουν ένα ραδιοτηλεσκόπιο. Πιο πριν, ο Γκρότε Ρέμπερ, στα 28 του, το 1938 στο Ιλινόι, εργαζόταν σε ένα κατάστημα φτιάχνοντας ραδιόφωνα. Το απόγευμα τελειώνοντας τη δουλειά του πήγαινε σπίτι, έτρωγε, έπεφτε για λίγο ύπνο και λίγο πριν από τα μεσάνυχτα ήταν έξω, με ένα πιάτο μεταλλικό των τριών μέτρων να μαζεύει ραδιοσήματα από τον νυχτερινό ουρανό μέσα στην ησυχία, μακριά από τις ενοχλητικές αναφλέξεις των αυτοκινήτων και τις παρεμβολές τους. Στις έξι το πρωί επέστρεφε κάνοντας άλλα 45 χιλιόμετρα για να βρεθεί κατ΄ ευθείαν στη δουλειά του. Ετσι όμως απέδειξε κάτι που είχε αγνοηθεί πιο πριν: ότι πολλά ουράνια σώματα στέλνουν ραδιοσήματα. Δεκέμβριος του 1993. Δύο ημέρες και δύο νύχτες οι επιβάτες του διαστημικού λεωφορείου προσπαθούσαν να πλησιάσουν το τηλεσκόπιο Ηubble για να το διορθώσουν. Ηταν το όνειρο των αστρονόμων να υπάρχει ένα τηλεσκόπιο έξω από την ατμόσφαιρα της Γης και να στέλνει καθαρές εικόνες. Παρ΄ όλο που μόνο η σχεδίασή του είχε απαιτήσει 20 ολόκληρα χρόνια, όταν τον Απρίλιο του 1990 μπήκε σε τροχιά αποδείχθηκε ότι είχε χίλια ελαττώματα και πιο πολύ απ΄ όλα ότι «έβλεπε» τα άστρα και τους γαλαξίες σαν ένας μύωπας που είχε ξεχάσει τα γυαλιά του. Μία ολόκληρη εβδομάδα επισκευών χρειάστηκε για να διορθωθούν οι βλάβες του Ηubble, αλλά μετά αποδείχθηκε ότι άξιζε τον κόπο. Οι άνθρωποι απέδειξαν ότι μπορούν να επισκευάζουν αντικείμενα στο χάος του Διαστήματος και να ρίχνουν διεισδυτικές ματιές στα βάθη του χρόνου.
Ετος 1609. Τετρακόσια χρόνια πριν. Κακοπληρωμένος και απογοητευμένος αλλά ακόμη φιλόδοξος, ο ιταλός καθηγητής των Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο της Πάδοβας πήγε για μία εβδομάδα επίσκεψη σε φίλους στη γειτονική Βενετία. Και εκεί έφθασαν ως εκείνον οι φήμες για την ολλανδική εφεύρεση, κάτι γυαλιά χάρη στα οποία απομακρυσμένα αντικείμενα μπορούσες να τα δεις τόσο καλά σαν να ήταν δίπλα σου. Παράτησε τις βόλτες και ξαναγύρισε όσο πιο γρήγορα μπορούσε θέλοντας να δοκιμάσει με ποιον συνδυασμό φακών θα μπορούσε να καταφέρει το ίδιο. Θα μιλήσουν πολύ και πολλοί γι΄ αυτόν μέσα στο 2009. Ο Γαλιλαίος δεν ήταν ο εφευρέτης του τηλεσκοπίου. Ενας Ολλανδός, ο Χανς Λίπερσι, κατασκευαστής γυαλιών, τον Οκτώβριο του 1608 παρατηρώντας το παιχνίδι δύο παιδιών στο μαγαζί του κατάλαβε ότι συνδυάζοντας δύο φακούς και κοιτάζοντας με το ζευγάρι αυτό τον ανεμοδείκτη της γειτονικής εκκλησίας φαινόταν μεγαλύτερος αν κρατούσε του φακούς σε μια ορισμένη απόσταση μεταξύ τους.
Αρχισε να βάζει τους φακούς μέσα σε έναν σωλήνα και να πουλάει το σύστημα, προσπαθώντας εν τω μεταξύ και να κατοχυρώσει την ευρεσιτεχνία του. Κάποιος πωλητής είχε φθάσει ως την Πάδοβα με την καινούργια εφεύρεση. Ο Γαλιλαίος ξενύχτησε δοκιμάζοντας συνδυασμούς φακών και τελικά με έναν επιπεδόκυρτο στη μία άκρη και έναν επιπεδόκοιλο στην άλλη έφερνε κοντά μακρινές εικόνες, και μάλιστα όχι ανεστραμμένες. Τελειοποίησε τη συσκευή του και ξαναβρέθηκε στη Βενετία, αυτή τη φορά για να την πουλήσει στους ανθρώπους του λιμανιού, οι οποίοι ξετρελάθηκαν φυσικά, αφού θα μπορούσαν να διακρίνουν πολύ πιο νωρίς τα πλοία καθώς αυτά πλησίαζαν και να πάρουν τα μέτρα τους ανάλογα με το αν αυτά ήταν απλά εμπορικά ή, το χειρότερο, εχθρικά.
Η μικρή όμως κίνηση που αποδείχθηκε τεράστια για όλη την ανθρωπότητα ήταν όταν έστρεψε το τηλεσκόπιο προς τον ουρανό. Δεν έχει σημασία που οι άνθρωποι απογοητεύθηκαν αντικρίζοντας τη ρυτιδιασμένη και γεμάτη κρατήρες επιφάνεια της Σελήνης, ενώ ως τότε τη φαντάζονταν σαν καλυμμένη από γυαλιστερό και ακριβό ασημένιο ύφασμα. Ηδη το 1610 προχώρησαν στην ανακάλυψη των δορυφόρων του Δία και είχαν πλέον αρχίσει να επεκτείνουν με το τηλεσκόπιο το βλέμμα τους. Ως τότε, με τις πανοπλίες είχαν αυξήσει την αντοχή του σώματος στα χτυπήματα και στη συνέχεια η εξέλιξη των ανθρώπων στη Γη θα μπορούσε να περιγραφεί μέσα από τις διάφορες προεκτάσεις του σώματός τους που ξαφνικά πετύχαιναν. Με τα μικροσκόπια, με τα πυροβόλα όπλα, με τα αυτοκίνητα, με τα αεροπλάνα. Με το τηλεσκόπιο όμως έγινε το πιο αποτελεσματικό άλμα, αφού καταφέραμε να αγκαλιάσουμε σχεδόν το Σύμπαν και ξετρελαθήκαμε.
Ο συνδυασμός των φακών
2 Αστροναύτης επιχειρεί να επιδιορθώσει μία από τις αρκετές βλάβες που εμφανίστηκαν στο διαστημικό τηλεσκόπιο Ηubble κατά τη διάρκεια της πολύχρονης παρουσίας του στο Σύμπαν. Παρά τα προβλήματα, οι φωτογραφίες που απέστειλε όλα αυτά τα χρόνια το τηλεσκόπιο άλλαξαν τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε το Διάστημα
Οι άνθρωποι είχαν απελευθερωθεί από την «εξωσωματική» πλατωνική αντίληψη ότι βλέπουμε κάτι επειδή το μάτι εκπέμπει ακτίνες που συναντούν κάπου ενδιάμεσα στον αέρα τις αντίστοιχες ακτίνες από το άλλο σώμα, και είχαν βεβαιωθεί ότι η διαδικασία της όρασης συμβαίνει μέσα στο μάτι. Στο τηλεσκόπιο τοποθετήθηκαν δύο φακοί. Ο ένας, ο μεγάλος, να στρέφεται προς το αντικείμενο της παρατήρησης και να συγκεντρώνει το φως στην εστία του και από εκεί να φθάνει στον άλλο, τον μικρότερο, τον προσοφθάλμιο, όπου τοποθετείται το μάτι μας. Η επιτυγχανόμενη μεγέθυνση από το σύστημα βγαίνει αν διαιρέσουμε την απόσταση φακού- εστίας του μεγαλύτερου με την αντίστοιχη απόσταση του μικρότερου. Την ίδια στιγμή οι φακοί αυτοί λόγω της καμπυλότητάς τους εμφάνιζαν τις εικό νες των παρατηρούμενων αντικειμένων με χρωματικά σφάλματα και κάποιες παραμορφώσεις. Αυτό έκανε τους κατασκευαστές της εποχής διψασμένους για αποτελέσματα, να φτιάχνουν κάτι πελώρια τηλεσκόπια, με φακούς 28 εκατοστών σε ύψος, ελάχιστη καμπυλότητα αλλά εστιακές αποστάσεις κοντά στα 70 μέτρα, και να στηρίζουν τους τεράστιους σωλήνες τους με τη βοήθεια τροχαλιών, σχοινιών και πολυάριθμων βοηθών. Αυτό όμως δεν μπορούσε να τραβήξει πολύ πιο πέρα και γρήγορα οι ανήσυχοι παρατηρητές των άστρων άρχισαν να σκέπτονται, αντί για φακούς που δύσκολα φτιάχνονται, άλλες γυάλινες επιφάνειες επαργυρωμένες γιατί αυτές αντανακλούν σε μεγάλο ποσοστό το φως. Βλέπετε, περιέχουν θάλασσες από χαλαρά συνδεδεμένα με τον πυρήνα τους ηλεκτρόνια, τα λεγόμενα ελεύθερα. Αυτά δέχονται τις δονήσεις της ακτινοβολίας του φωτός όταν προσπίπτει στη μεταλλική επιφάνεια και μπαίνοντας σε παλμική κίνηση την εκπέμπουν πίσω, ενώ στο γυαλί του φακού χάνεται και αρκετή ακτινοβολία στο εσωτερικό του. Γι΄ αυτό γρήγορα οι άνθρωποι πέρασαν και στις ανακλαστικές μεταλλικές επιφάνειες που τους επέτρεπαν να παρακολουθούν ακτινοβολίες από τα αστρικά σώματα με οποιαδήποτε συχνότητα. Ορατό φως, υπεριώδες, ακτίνες Χ. Αρκεί η μεταλική επιφάνεια να έχει το γνωστό μας σχήμα όλων των κλασικών πιάτων που ονομάζεται παραβολοειδές. Ας θυμηθούμε ότι η έλλειψη είναι ένα σχήμα με δύο ιδιαίτερα σημεία στο εσωτερικό του, τις εστίες. Αν φτιάξουμε ένα πιάτο λοιπόν στο σχήμα της έλλειψης και βάλουμε μια φωτεινή πηγή στη μία εστία, όλες οι φωτεινές ακτίνες φεύγοντας από εκεί και χτυπώντας πρώτα στο εσωτερικό της έλλειψης θα συγκεντρωθούν στην άλλη εστία.
Το «πιάτο» έκανε τη διαφορά
Αν τώρα φανταστούμε ότι η μία εστία αρχίζει να απομακρύνεται από την άλλη, η αντίστοιχη έλλειψη αρχίζει να μεγαλώνει, γίνεται όλο και πιο ανεπαίσθητη η καμπυλότητά της, και αν η μία εστία φθάσει στο άπειρο έχουμε άνοιγμα της έλλειψης και παίρνουμε μια παραβολή. Αρα, ακολουθώντας αντίστροφη πορεία, σκεφτόμαστε ότι για να συγκεντρώσουμε όλο το φως από ένα μακρινό άστρο στην εστία ο αντικειμενικός φακός που συναντήσαμε και στο συμβατικό τηλεσκόπιο πρέπει να έχει σχήμα παραβολοειδές, να είναι ένα πιάτο που όσο πιο μεγάλο είναι το άνοιγμά του τόσο περισσότερες ακτίνες θα συγκεντρώνει.
Δύο είναι τα μεγάλα πλεονεκτήματα του τηλεσκοπίου με πιάτο σε σχέση με αυτό με τους δύο φακούς. Το πιάτο μπορεί να στηριχτεί στο πίσω μέρος του πολύ στέρεα διότι οι ακτίνες έρχονται και πέφτουν μπροστά και τα όργανα υποδοχής βρίσκονται στην εστία. Αντίθετα, οι φακοί μπορούν να στηριχτούν μόνο σε δύο σημεία επάνω και κάτω, άρα δεν μπορούν να γίνουν οσοδήποτε μεγάλοι και πλατείς. Επίσης η εστίαση δεν πα ρουσιάζει τα ελαττώματα των φακών που διαθλούν, σπάζουν δηλαδή, τις ακτίνες των χρωμάτων σε διαφορετικές γωνίες και έτσι εμφανίζεται στην εστία ένα χρωματικό πρόβλημα το οποίο χαλάει κάπως τις εικόνες που παίρνουμε από το παρατηρούμενο αντικείμενο. Από την άλλη, στο πιάτο, επειδή στην εστία πάντα υπάρχει κάτι, ο παρατηρητής ή μηχανήματα καταγραφής, κόβεται ένα μέρος των ακτίνων και γι΄ αυτό πολλοί πρότειναν διάφορες λύσεις από τα πρώτα ακόμη χρόνια αυτής της τεχνολογίας, όπου με εσωτερικούς φακούς η ακτινοβολία οδηγείται μακριά από τον άξονα του τηλεσκοπίου.
Το σφάλμα της οριακής γωνίας
Σε όλους πάντως αυτούς τους τύπους η ύπαρξη ατμοσφαιρικού αέρα γύρω από τη Γη δημιουργεί προβλήματα όταν προσπαθούμε να δούμε και να φωτογραφίσουμε δύσκολους στόχους μέσα στο Σύμπαν. Οχι μόνο οι φωτογραφίες δεν είναι πολύ καθαρές, αλλά υπάρχει και το γνωστό όριο της γωνίας που σχηματίζουν οι ακτίνες από δύο εκ διαμέτρου αντίθετα σημεία ενός νομίσματος των 50 λεπτών του ευρώ τοποθετημένου σε απόσταση περίπου 3.200 μέτρων από το τηλεσκόπιο. Αν δηλαδή μέσα στο αχανές Διάστημα ακτίνες από δύο διαφορετικά άστρα καθώς φθάνουν σ΄ εμάς εδώ στη Γη δεν σχηματίζουν γωνία μεγαλύτερη από αυτή την οριακή, τότε τα βλέπουμε σαν να είναι ένα και έχουμε σφάλμα. Αυτό βέβαια δεν στάθηκε εμπόδιο στους ανθρώπους, γιατί βρήκαν χίλιους τρόπους να το ξεπεράσουν. Συνεχώς δημιουργούνται νέα τηλεσκόπια που δεν ανιχνεύουν μόνο τις ακτινοβολίες τις ορατές στο μάτι, ενώ κατασκευάζονται νέα, πιο δυνατά, στέλνοντας στον αργό θάνατο τα πιο παλιά και πιο αδύναμα! Εχουμε τηλεσκόπια με διάμετρο 100 μέτρων (στη Γερμανία) και άλλα, όπως στο Αρεσίμπο του Πουέρτο Ρίκο, με διάμετρο 300 μέτρων(!) σκαμμένα στο χώμα, στην κορυφή ενός βουνού. Η ραδιοαστρονομία ψάχνει τις διαστημικές ακτινοβολίες πολύ πέρα από το ορατό με συχνότητες από 10 ΜΗz ως 300 GΗz. Τα ραδιοτηλεσκόπια για αυτές τις ακτινοβολίες, επειδή έχουν το πρόβλημα ότι εκτός από τα κύματα που φθάνουν σταλμένα από μια πηγή στο Διάστημα πιάνουν και άλλα δημιουργημένα εδώ από την αναπόφευκτη συνάντηση των πραγματικών κυμάτων (φαινόμενο συμβολής), για να αποφύγουν αυτή την ανεπιθύμητη συμβολή συνδυάζονται δύο δύο ή και πολύ περισσότερα. Αλλοι πάλι αστρονόμοι ψάχνουν πέρα από το ερυθρό, την ακτινοβολία του υπερερύθρου που εκπέμπει κάθε σώμα με κάποια θερμοκρασία, αλλά επειδή οι υδρατμοί απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος της πρέπει ή να γίνονται οι παρατηρήσεις από σκάφη σε τροχιά ή με τηλεσκόπια στις κορυφές πανύψηλων βουνών.
Οι αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν γίνει πλέον κινούμενη άμμος. Καινούργιες προτάσεις για δυνατότερα τηλεσκόπια με νέα υλικά και με πιο ευφάνταστους τρόπους λειτουργίας κατακλύζουν τα γραφεία των πολιτικών. Κατασκευές όπως αυτή του Ηubble θεωρούνται ήδη ξεπερασμένες και θα αποσυρθούν: τα τηλεσκόπια αποδείχθηκαν μηχανές που γερνούν γρήγορα.
Ανακτήθηκε από τον ιστότοπο: http://www.tovima.gr/
Αφήστε μια απάντηση
Για να σχολιάσετε πρέπει να συνδεθείτε.