เครดิตรูปภาพ: ราศีเมถุน
สำหรับนักลงทุนที่กำลังมองหาสิ่งต่อไปการเคลือบสีเงินบนกระจกกล้องโทรทรรศน์ 8 เมตรราศีเมถุนใต้อาจดูเหมือนเป็นเคล็ดลับลับของคนวงในในการลงทุนในโลหะมีค่านี้เพื่อผลกำไรมหาศาล อย่างไรก็ตามปรากฎว่ากระจกอันใหญ่โตนี้ต้องการเงินน้อยกว่าสองออนซ์ (50 กรัม) ซึ่งไม่เพียงพอที่จะลงทะเบียนในตลาดโลหะมีค่า ผลตอบแทนที่แท้จริงจากการลงทุนอันน่าทึ่งของราศีเมถุนคือวิธีการที่ให้ความไวอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนจากการศึกษาวัตถุที่อบอุ่นในอวกาศ
การเคลือบใหม่ - ครั้งแรกของชนิดที่จะจัดเรียงพื้นผิวของกระจกทางดาราศาสตร์ที่มีขนาดใหญ่มาก - เป็นหนึ่งในขั้นตอนสุดท้ายในการทำให้ราศีเมถุนเป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดที่ทรงพลังที่สุดในโลกของเรา “ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าด้วยการเคลือบผิวนี้กล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนเซาท์จะสามารถสำรวจบริเวณที่มีการก่อตัวของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์หลุมดำที่ใจกลางกาแลคซีและวัตถุอื่น ๆ ที่หลุดออกจากกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ มหาวิทยาลัยฟลอริดาผู้มีความเชี่ยวชาญในการศึกษาภูมิภาคที่ก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ในช่วงกลางอินฟราเรด
การครอบคลุมกระจกราศีเมถุนด้วยเงินนั้นใช้กระบวนการที่พัฒนามานานหลายปีในการทดสอบและทดลองเพื่อผลิตสารเคลือบผิวที่ตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของการวิจัยทางดาราศาสตร์ Maxime Boccas หัวหน้าวิศวกรของ Gemini ผู้ดูแลการพัฒนาเคลือบกระจกกล่าวว่า“ ฉันเดาว่าคุณสามารถพูดได้ว่าหลังจากทำงานหนักมาหลายปีเพื่อระบุและปรับแต่งการเคลือบที่ดีที่สุดเราได้พบซับในเงินของเราแล้ว!”
กระจกทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เคลือบด้วยอลูมิเนียมโดยใช้กระบวนการระเหยและต้องทาซ้ำทุก ๆ 12-18 เดือน เนื่องจากกระจกคู่ของราศีเมถุนได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการรับชมวัตถุทั้งในช่วงความยาวคลื่นแสงและอินฟราเรดการเคลือบผิวจึงถูกระบุ การวางแผนและการใช้กระบวนการเคลือบสีเงินของราศีเมถุนเริ่มต้นด้วยการออกแบบห้องเคลือบผิวคู่กว้าง 9 เมตรตั้งอยู่ที่หอดูดาวในชิลีและฮาวาย โรงงานเคลือบแต่ละแห่ง (สร้างขึ้นครั้งแรกโดย Royal Greenwich Observatory ในสหราชอาณาจักร) ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า magnetrons เพื่อ“ สปัตเตอร์” การเคลือบบนกระจก กระบวนการสปัตเตอริ่งเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อใช้การเคลือบหลายชั้นบนกระจก Gemini เพื่อควบคุมความหนาของวัสดุต่าง ๆ ที่สะสมบนพื้นผิวของกระจกอย่างแม่นยำ กระบวนการเคลือบที่คล้ายกันมักใช้กับกระจกสถาปัตยกรรมเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการปรับอากาศและสร้างภาพสะท้อนที่สวยงามและสีให้กับกระจกบนอาคาร แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มันถูกนำไปใช้กับกระจกกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ขนาดใหญ่
การเคลือบถูกสร้างขึ้นในสแต็คสี่ชั้นแต่ละชั้นเพื่อรับรองว่าเงินยึดติดกับฐานแก้วของกระจกและได้รับการปกป้องจากองค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อมและปฏิกิริยาทางเคมี ในฐานะที่ทุกคนที่มีเครื่องเงินรู้เสื่อมเสียบนเงินลดการสะท้อนของแสง การเสื่อมสภาพของสารเคลือบที่ไม่มีการป้องกันบนกระจกกล้องโทรทรรศน์จะมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการทำงาน การทดสอบที่ราศีเมถุนด้วยตัวอย่างกระจกขนาดเล็กหลายสิบตัวอย่างในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าการเคลือบสีเงินที่นำไปใช้กับกระจกราศีเมถุนควรจะยังคงมีการสะท้อนแสงสูงและสามารถใช้งานได้อย่างน้อยหนึ่งปี
นอกจากกระจกหลักขนาดใหญ่แล้วกระจกทุติยภูมิยาว 1 เมตรของกล้องและกระจกที่สามที่ส่องแสงเข้าสู่เครื่องมือวิทยาศาสตร์ก็ถูกเคลือบด้วยการเคลือบสีเงินที่ได้รับการป้องกันเช่นเดียวกัน การรวมกันของการเคลือบกระจกทั้งสามนี้รวมถึงข้อควรพิจารณาในการออกแบบอื่น ๆ ทั้งหมดนั้นเพิ่มความไวของรังสีอินฟราเรดความร้อนในราศีเมถุน
ตัวชี้วัดที่สำคัญของประสิทธิภาพของกล้องโทรทรรศน์ในอินฟราเรดคือการแผ่รังสี (ความร้อนที่มันปล่อยออกมาจริง ๆ เมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนทั้งหมดที่มันสามารถปล่อยออกทางทฤษฎี) ในส่วนของความร้อนหรืออินฟราเรดกลาง การปล่อยมลพิษเหล่านี้ส่งผลให้เกิดเสียงพื้นหลังซึ่งต้องตรวจวัดแหล่งที่มาทางดาราศาสตร์ ราศีเมถุนมีการแผ่รังสีความร้อนรวมต่ำที่สุดของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ขนาดใหญ่ใด ๆ บนพื้นโลกโดยมีค่าต่ำกว่า 4% ก่อนที่จะได้รับการเคลือบสีเงิน ด้วยการเคลือบแบบใหม่นี้การเปล่งคลื่นของ Gemini South จะลดลงประมาณ 2% ในช่วงความยาวคลื่นนี้จะมีผลต่อความไวเช่นเดียวกับการเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของกล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนจาก 8 เป็นมากกว่า 11 เมตร! ผลที่ได้คือการเพิ่มคุณภาพและปริมาณของข้อมูลอินฟราเรดของ Gemini ที่เพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งช่วยให้สามารถตรวจจับวัตถุที่จะหายไปในเสียงที่เกิดจากการแผ่รังสีความร้อนจากกล้องโทรทรรศน์ เป็นเรื่องธรรมดาในกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินอื่น ๆ ที่มีค่า emissivity เกินกว่า 10%
ขั้นตอนการเคลือบผิวใหม่ทำได้สำเร็จในวันที่ 31 พฤษภาคมและกระจก Gemini South ที่เคลือบใหม่ได้รับการติดตั้งใหม่และปรับเทียบในกล้องโทรทรรศน์ วิศวกรกำลังทดสอบระบบก่อนที่จะคืนกล้องให้กลับสู่การทำงานเต็มรูปแบบ กระจก Gemini North บน Mauna Kea จะผ่านกระบวนการเคลือบผิวเดียวกันก่อนสิ้นปีนี้
ทำไมต้องเป็นซิลเวอร์
เหตุผลที่นักดาราศาสตร์ต้องการใช้เงินเป็นพื้นผิวบนกระจกกล้องโทรทรรศน์อยู่ในความสามารถในการสะท้อนรังสีอินฟราเรดบางชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าอลูมิเนียม อย่างไรก็ตามมันไม่ได้เป็นเพียงปริมาณของแสงอินฟราเรดที่สะท้อนออกมา แต่ยังรวมถึงปริมาณการแผ่รังสีที่เปล่งออกมาจากกระจก (ความร้อนจากการแผ่รังสี) ที่ทำให้เงินมีเสน่ห์ นี่เป็นปัญหาสำคัญเมื่อสังเกตในช่วงกลาง - อินฟราเรด (ความร้อน) ของสเปกตรัมซึ่งเป็นการศึกษาความร้อนจากอวกาศ ประโยชน์หลักของเงินคือช่วยลดการปล่อยความร้อนทั้งหมดของกล้องโทรทรรศน์ สิ่งนี้จะเพิ่มความไวของเครื่องมืออินฟราเรดกลางบนกล้องโทรทรรศน์และช่วยให้เราเห็นวัตถุที่อบอุ่นเช่นสถานรับเลี้ยงเด็กดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ Scott Fisher นักดาราศาสตร์อินฟราเรดระดับกลางที่ Gemini กล่าว
ข้อได้เปรียบมาในราคา หากต้องการใช้เงินการเคลือบจะต้องมีหลายชั้นโดยแต่ละชั้นมีความหนาที่แม่นยำและสม่ำเสมอ ในการทำเช่นนี้อุปกรณ์ที่เรียกว่าแมกนิตรอนจะใช้ในการเคลือบผิว พวกมันทำงานโดยรอบแผ่นโลหะที่บริสุทธิ์มาก (เรียกว่าเป้าหมาย) ด้วยเมฆพลาสมาของก๊าซ (อาร์กอนหรือไนโตรเจน) ที่กระแทกอะตอมออกจากเป้าหมายและวางพวกมันไว้อย่างสม่ำเสมอบนกระจก แต่ละชั้นบางมาก ด้วยชั้นสีเงินหนาเพียง 0.1 ไมครอนหรือประมาณความหนาของเส้นผมมนุษย์ประมาณ 1/200 จำนวนเงินทั้งหมดที่สะสมในกระจกมีค่าประมาณ 50 กรัม
การศึกษาความร้อนที่เกิดจากอวกาศ
วัตถุที่น่าสนใจที่สุดในเอกภพบางส่วนเปล่งรังสีออกมาในส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัม บ่อยครั้งที่อธิบายว่า“ รังสีความร้อน” แสงอินฟราเรดมีสีแดงกว่าแสงสีแดงที่เราเห็นด้วยตา นักดาราศาสตร์ทำการค้นหาแหล่งที่ปล่อยออกมาในช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้เนื่องจากการแผ่รังสีอินฟราเรดส่วนใหญ่ของพวกมันสามารถผ่านทะลุเมฆฝุ่นที่คลุมเครือและเปิดเผยความลับที่ปกคลุมไปด้วยสิ่งอื่น ระบอบความยาวคลื่นอินฟราเรดถูกแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก ๆ คือใกล้กลางและไกลอินฟราเรด ใกล้อินฟราเรดไกลเกินกว่าที่สายตามนุษย์มองเห็นได้ (แดงกว่าสีแดง), กลางอินฟราเรด (มักเรียกว่าอินฟราเรดความร้อน) หมายถึงความยาวคลื่นที่ยาวกว่าของแสงที่มักจะเกี่ยวข้องกับแหล่งความร้อนในอวกาศและอินฟราเรดไกลหมายถึงบริเวณที่เย็นกว่า
การเคลือบสีเงินของ Gemini จะช่วยให้การปรับปรุงที่สำคัญที่สุดในส่วนอินฟราเรดความร้อนของสเปกตรัม การศึกษาในช่วงความยาวคลื่นนี้รวมถึงภูมิภาคที่ก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ด้วยการวิจัยที่เข้มข้นที่พยายามเข้าใจว่าระบบสุริยะของเราก่อตัวเมื่อห้าพันล้านปีก่อน
แหล่งต้นฉบับ: ข่าวราศีเมถุน
