Syvä katse tähtiin

Toisin sanoen LINC-NIRVANA-instrumentti on kuin eräänlainen älypuhelimen kamerasovellus, jolla voidaan ottaa kuvia 53,5 miljoonan valovuoden päässä olevasta galaksista. Tämä sovellus painaa 9,5 tonnia, siinä on 139 moottoria, ja kansainväliseltä insinööritiimiltä meni kymmenen vuotta sen rakentamiseen.

LINC-NIRVANA-projektissa alusta alkaen mukana ollut Ralf-Rainer Rohloff on insinööri ja Heidelbergissä sijaitsevan astronomian Max Planck -instituutin mekaniikkasuunnittelun johtaja. Hän kertoo, että projektissa työskentelee tällä hetkellä noin 40 eri alan insinööriä sekä monia astronomeja.

”Instrumentin suunnitteluvaiheessa astronomit osallistuivat tiedehenkilöiden ja insinöörien kokouksiin, joissa keskusteltiin mahdollisuuksista”, Rohloff sanoo. ”Näillä astronomeilla täytyi olla hieman teknistä tietämystä, jotta he ymmärsivät, mitä me sanoimme. Ja me puolestamme tarvitsimme hieman astronomista tietämystä ymmärtääksemme, mitä he halusivat.”

Instrumentilla on monia toimintoja, muun muassa aurinkokuntamme ulkopuolisten planeettojen kuvaus ja universumin kaukaisimpien galaksien tutkimus. LINC-NIRVANAn kokoisen ja hintaisen projektin kehittämiseen on osallistunut monia instituutteja koko maailmasta. Rohloffin instituutti koordinoi instrumentin rakennukseen osallistuvien saksalaisten instituuttien toiminnan yhdessä italialaisten ja yhdysvaltalaisten instituuttien kanssa.

Instrumentti valmistui kesäkuussa 2015. Sen jälkeen se pakattiin varovasti kesän aikana ja lähetettiin Saksasta Arizonaan syyskuussa. Rohloff matkusti yhteistyötiimin kanssa Arizonaan marraskuussa ja testasi instrumentin paikan päällä.

”Se oli hyvin jännää, sillä meillä ei ollut ongelmia ja kaikki toimi hyvin”, Rohloff sanoo. ”Näin pitkän suunnittelu- ja kehitysprosessin jälkeen olimme tyytyväisiä, että kaikki meni hyvin. Lopullinen asennus tehdään 2016.”

Tarkkuus ja stabiilius on tärkeää, kun 9,5 tonnin painoinen instrumentti asennetaan erittäin herkkään teleskooppiin. Nord-Lockin Superbolt-kiinnittimiä ja lukitusaluslevyjä käytetään kiinnittämään instrumentin runko teleskoopin runkoon, ja niillä on keskeinen merkitys.

”Valitsimme Nord-Lockin Superboltit ja lukitusaluslevyt, koska ne ovat kaikkein varmimmat”, Rohloff sanoo. ”Aluslevyjä etsiessämme huomasimme, että 70 prosenttia niistä eivät olleet varmoja. Meidän tapauksessamme instrumentin täytyy olla ehdottoman turvallinen – edes muutaman sadan mikronin siirtymä ei ole hyväksyttävää.”

Nord-Lockin tuotteet valittiin myös, koska ruuveihin täytyi saada erittäin tarkka puristusvoima hyvin rajoitetussa tilassa.
”Instrumentin ympärillä ei ole tilaa isoille ruuviavaimille”, hän sanoo. ”Nord-Lockin Superbolt-ratkaisulla saimme tarkalleen tarvitsemamme vääntömomentin pienellä momenttiavaimella, mikä on suuri etu.”

Nyt tämä vuosikymmenen kestänyt projekti on lähes valmis, ja Rohloffilla on tarpeeksi tekemistä muissa projekteissa. Työnsä puitteissa hän matkustaa usein kaukaisille, kuiville alueille, jotka ovat parhaita paikkoja teleskoopeille, kuten Espanjan aavikot ja Chilen vuorenhuiput. Hän kertoo, että hänellä on elinikäinen kiinnostus astronomiaan.

”Olin jo lapsena hyvin kiinnostunut astronomiasta”, hän sanoo. ”Rakensin silloin jopa oman pienen teleskoopin. On upeaa, että saan auttaa yhden maailman suurimman teleskoopin rakennuksessa.”

LINC-NIRVANA

Lähi-infrapuna kuvausinstrumentti LINC-NIRVANA hyödyntää LBT:n täyttä binokulaarista kapasiteettia. Instrumentti kerää molempien 8,4-metristen LBT-teleskooppien valon yhteen tunnistimeen, ja sen resoluutiota voidaan verrata teleskooppiin, jonka halkaisija on 23 metriä.

LINC-NIRVANAn koko on noin 5 x 4 x 4,5 metriä, se painaa 9,5 tonnia ja siinä on 139 moottoria. Kun otetaan huomioon tällaisen järjestelmän erikoislaatuiset vaatimukset, intrumentin ja sen optisen penkin on säilytettävä niiden kolmiulotteinen asento ilman minkäänlaisia virheitä niissä käytettävissä komponenteissa.

Kaukana jossain galaksissa

Ison binokulaarisen teleskoopin (LBT) uuden astronomisen instrumentin avulla astronomit voivat tarkastella erittäin kaukana olevia planeettoja ja galakseja. Yksi galakseista, jota astronomit voivat tutkia, on valtava ellipsin muotoinen galaksi Messier 87 (M87), joka tunnetaan myös nimellä Virgo A tai NGC 4486. Sen löysi ranskalainen astronomi Charles Messier 1781, ja se on siitä lähtien ollut suosittu astronomien joukossa.

M87 on osa Virgon galaksijoukkoa, joka on 53,5 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Galaksi sisältää epätavallisen suuren määrän pallomaisia tähtijoukkoja, noin 12 000. Linnunradassa niitä on 150–200.

LBT-teleskoopin tehtävänä on tutkia tämän galaksin ydintä, josta lähtee relativistisella nopeudella liikkuva korkeaenerginen plasmapurkaus, joka on lähes 5 000 valovuoden pituinen. Plasma purkautuu galaksin keskellä olevasta hyvin massiivisesta mustasta aukosta.

Yllä olevassa kuvassa kylmää ainetta virtaa Virgon galaksijoukosta M87:n ytimeen. Kun se kohtaa relativistisen suihkun, se muodostaa iskuaaltoja galaksin tähtienvälisessä aineessa.

Täydellinen paikka

Nykyaikaiset teleskoopit tarvitsevat erityisen ympäristön voidakseen saavuttaa optimaalisia tuloksia. Maanpäälliset observatoriot vaativat monia kirkkaita öitä vuodessa sekä kaupunkialueilta tulevan minimaalisen valosaasteen ja ilman ilmakehän pienen vesihöyrymäärän. Sen vuoksi nämä teleskoopit ovat korkeissa paikoissa kuivilla alueilla, kuten Yhdysvaltojen lounaisosassa. LBT on 3 221 metrin korkeudessa Grahamin vuorella Arizonassa.

Nord-Lockin ratkaisu

Asiakas: Astronomian Max Planck -instituutti Heidelbergissä, Saksassa
LOPPUASIAKAS: Large Binocular Telescope (LBT).
Paikka: Mount Graham, Arizona, USA.
SOVELLUS: Astronomisen instrumentin asennus teleskoopin runkoon.
Nord-Lockin ratkaisu: 30 Superboltin CY-M20-kiinnitintä ja lukitusaluslevyt.
Tuotteen edut: Absoluuttinen stabiilisuus ilman siirtymiä. Kiristys tarkkaan momenttiin pienessä paikassa.