Historia pewnego pomysłu – To see the men on Mars?


Wojna światów (The War of the Worlds) – powieść Herberta George Wellsa wydana w 1898 roku nie ostudziła chęci pozaziemskich kontaktów, a może miała nawet odwrotny skutek.  Skoro powieść przedstawia wizję inwazji Marsjan na Ziemię w celach wyłącznie gastronomicznych, a nie wymiany kulturowej, to może warto wyprzedzić ich zamiary.

Pisałem już o Percivalu Lowellu, który własnymi środkami w 1894 roku zbudował w Flagstaff w Arizonie obserwatorium astronomiczne przeznaczone do badania kanałów na Marsie. Temat Marsa i ich mieszkańców był w Stanach Zjednoczonych na przełomie XIX i XX wieku bardzo popularny także w badaniach naukowych. Wizja bliskiego sąsiedztwa innych bytów była podsycana przez media w każdy możliwy sposób.

Modern Mechanics to taki amerykański Młody Technik; od 1930 Mechanix , od 1938 jako Mechanix Ilustrowany wydawany był aż do 2001 roku. Artykuł z 1909 roku opisuje pewien pomysł mający stanowić przełom w obserwacjach astronomicznych (który nie nastąpił), ale sposób przedstawienia sprawy bardzo dobrze wpisuje się w marsjańską modę. Nie zwróciłbym na niego uwagi, gdyby nie imponujący prostotą i ascetyzmem budynek obserwatorium.

Profesor Wood na dachu obserwatorium http://blog.modernmechanix.com/to-see-the-men-on-mars/

Profesor Wood na dachu obserwatorium
http://blog.modernmechanix.com/to-see-the-men-on-mars/

Na dachu siedzi profesor Robert Williams Wood. Zastanawiam się, co go do tego skłoniło. Miał już przecież dobrze ugruntowaną pozycję w zakresie badań nad spektroskopią, fosforescencją i dyfrakcją, ale przede wszystkim w badaniach ultrafioletu. Z sukcesami zajmował się też zagadnieniem ultradźwięków. Po co mu teleskop?

TO SEE THE MEN ON MARS? by LITTELL McCLUNG
Początek brzmi mniej więcej tak:

Profesor Robert W. Wood z Johns Hopkins University udoskonalił wynalazek, który może zrewolucjonizować obecne kosztowne i uciążliwe metody odkrywania wszechświata. Pomimo prostoty jego wynalazku, możliwości jego teleskopu przybliżają nas do naukowo-literackich wizji pana Wellsa. Od czasu wynalezienia teleskopu w XVI wieku, marzeniem wielkiej części świata naukowego było uzyskanie wglądu w życie , które prawdopodobnie istnieje na Marsie i innych planetach, uzyskanie namacalnego dowodu inteligentnego bytu w światach wokół nas. Prawdopodobne konsekwencje takiego odkrycia rozpalają wyobraźnię. Odkrywca zajmie miejsce powyżej Newtona, Darwina, Huxleya i wszystkich pozostałych, torujących drogę nauce i oświeceniu. Na wieść o zamiarach „odkrywania ludzi na innych planetach” wielu będzie uśmiechać się drwiąco, bo „astronomia ma bardziej praktyczne cele niż poszukiwanie wyimaginowanych ludzi na Księżycu. Zostawmy takie bzdury wyznawcom Julesa Verne’a”

Dzieje się tak z powodu świadomości ograniczeń technicznych – żaden teleskop nie jest wystarczająco silny, aby obserwować na innych planetach cokolwiek mniejszego niż jeziora lub pasma górskie.

Początkowo sądzono, że wystarczą większe szkła. Większe szkła, to mozolna i niezwykle trudna praca szlifierzy soczewek, a za tym koszt urządzenia. Przełom polegający na zastąpieniu soczewek zwierciadłami dał nowe możliwości, eliminując aberrację chromatyczną i sferyczną oraz problem stabilności i prowadzenia dużych lunet z ciężkimi soczewkami. Może się to wydać dziwne, ale jeszcze w XIX wieku nikt nie potrafił produkować wystarczająco dobrych luster. Używane wówczas teleskopy zwierciadlane były marnej jakości, pomimo tego, że taką konstrukcję wykonał już Izaak Newton w XVII wieku! Zwierciadła teleskopów były odlewane z metalu, odbijały zbyt mało światła i matowiały. Największe takie zwierciadło o średnicy 1,8 m zostało odlane z metalu w Irlandii w 1842 roku. Teleskop zwany Lewiatanem znajdował się w  Birr Castle (Irlandia) i należał do Williama Parsonsa, III Lorda Rosse. Teleskop ten szybko jednak stał się nieużyteczny. Dopiero pomysł z wykonaniem lustra ze szkła pokrytego srebrem pozwolił na dalszy rozwój tych konstrukcji.

Tymczasem kwitła era dinozaurów. W XVII wieku Heweliusz budował teleskopy o średnicy soczewki 20 cm, ale tak długich tubusach, ze podwieszane były na linach na specjalnych rusztowaniach. Doszedł w końcu do egzemplarza, którym nie mógł już swobodnie sterować. Wymyślano również teleskopy bez tubusa, ale to też była ślepa uliczka. Wspomniane w artykule Obserwatorium Yerkes zbudowane w 1897 posiadało soczewkowy teleskop o średnicy soczewki 102 cm i masie 230 kg. Tubus miał długość prawie 19 m. George Ellery Hale, konstruktor tego teleskopu postawił sobie za punkt honoru zbudować teleskop większy niż w  Obserwatorium Lick Kalifornii, a wykonany przez Alvana Clarka (91 cm). Już przedsięwzięcie Clarka było dużym wyzwaniem. Dla Lick francuska huta szkła dostarczyła szklaną bryłę po 19 próbach wytworzenia trwających 3 lata. Dlaczego soczewka przybyła z Francji? Czyżby w Kalifornii nie było piasku do wytopienia szkła? Szkło do teleskopu musi być najwyższej jakości. Szlifowaniem zajęła się rodzinna firma Clarków.

George Ellery Hale, konstruktor teleskopu w Yerkes postanowił pobić swój rekord, ale już za pomocą teleskopu zwierciadlanego. W 1904 roku powstało Obserwatorium Mount Wilson’s w Kaliforni, które dysponowało teleskopem Hale o średnicy 1,5 m. Posrebrzane zwierciadło miała grubość 19 cm i ważył0 860 kg). Zwierciadła początkowo pokrywane były warstwą srebra, w miarę postępu technologii zastąpiono je aluminium.

Transport optyki teleskopu do Mount Wilson - The mirror of the Hooker telescope on its way up the Mount Wilson Toll Road on a Mack Truck in 1917. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/MtWilsonGlass-1917.jpg

Transport optyki teleskopu do Mount Wilson – The mirror of the Hooker telescope on its way up the Mount Wilson Toll Road on a Mack Truck in 1917.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/MtWilsonGlass-1917.jpg

Teleskop Hale został uruchomiony w 1908 roku, a już w 1917 pojawił się tam kolejny teleskop o średnicy soczewki 2,5 m (lustro miało grubość 32 cm i masę 4 ton), zbliżając się do granicy technologicznej zwierciadeł z pojedynczych bloków szklanych. Dlaczego nazywam je dinozaurami, skoro obecnie buduje się teleskopy o wiele większe? Współczesne duże teleskopy są wyposażone w zwierciadła mozaikowe, składające się wielu mniejszych segmentów (np. teleskopy Kecka), istotne badania wykraczają również poza zakres światła widzialnego. Teleskopy z optyką w postaci pojedynczego bloku powróciły do rozsądnych rozmiarów. Drogi rozwoju tych instrumentów astronomicznych można porównać do gałęzi ewolucji – rozkwit pewnego rozwiązania, degeneracja, nowy wynalazek, jak pączek na starej gałęzi i całkiem niespodziewany dalszy rozwój zmienionych koncepcji.

Budowa teleskopu jest zadaniem herkulesowym, obarczona niemal niezliczonymi trudnościami i wydaje się, że twórcy teleskopów w Lick i Yerkes osiągnęli już granicę wielkości i mocy. Wiedząc, że najlepszym twórcom szkła w Paryżu zajęło cztery lata wytworzenie soczewki do teleskopu w Lick można wyobrazić sobie, co oznacza budowa teleskopu. Ale w teleskopie profesora Wooda nie ma szkła! Powierzchnią jego zwierciadła jest rtęć, wirująca rtęć obrotowe. To rozwiązanie przybliży nam gwiezdne niebiosa. Chociaż profesor Wood, podobnie jak większość naukowców, jest nieco powściągliwy co do przyszłości swego wynalazku, ma jednak wielką nadzieję na realizację projektu.

Profesor Wood ze swym prototypem zwierciadła http://blog.modernmechanix.com/to-see-the-men-on-mars/

Profesor Wood ze swym prototypem zwierciadła (pustym)
http://blog.modernmechanix.com/to-see-the-men-on-mars/

Zwierciadło utworzone z wirującej w misie rtęci nie jest wprawdzie niczym nowym, ale z jakiegoś powodu żaden z badaczy nigdy nie wypróbował tego w praktyce. Pomysł pochodzi od włoskiego astronoma Ernesto Capocci, który w 1850 roku opisał taką koncepcję. Podobno nad takim teleskopem pracował również Henry Skey w Dunedin Observatory w Nowej Zelandii, konstruując rtęciowe lustro o średnicy 35 cm.

Powstała w ruchu obrotowym wklęsła powierzchnia byłaby doskonałą paraboloidą – to sekret jego wielkiej mocy powiększającej. Wielu astronomów nie traktuje tego pomysłu poważnie, bo najmniejsze drgania powoduje zmarszczki na powierzchni rtęci, zniekształcając obserwowany obiekt. Profesor Wood opracował skomplikowany mechanizm podpórek, magnesów, pierścieni i silników, aby wykluczyć jakiekolwiek zakłócenia. Na lokację teleskopu wybrał posiadłość w East Hampton, Long Island, gdzie w stodole wydrążył dwie studnie połączone tunelem. W jednej miały znajdować się silniki napędowe, w drugiej lustro rtęci. Na nie przez otwór w dachu przekazany byłby zenitalny obraz nieba.

Profesor Wood podchodzi do sprawy bardzo entuzjastycznie:

Jeśli 20-calowy teleskop działa niemal idealnie jak na urządzenie, którego koszt jest niewielki to nic nie stoi na przeszkodzie budowy teleskopu o średnicy dwudziestu stóp. A jeśli taki jest możliwy, to dlaczego nie pięćdziesiąt, a nawet sto stóp? Nie zraża go nawet ograniczenie obserwowanego nieba do części zenitalnej. Ze względu na niski koszt i krótki czas w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami, mogą być budowane w różnych częściach świata.

Rzeczywiście, porzucono wielkie monolityczne teleskopy, ale lustra rtęciowe też okazały się ślepą uliczką. Problemem była nie tylko wrażliwość na drgania, opary rtęci są trujące, należało więc zapewnić właściwą obsługę urządzeń. Trwają również badania nad zastąpieniem rtęci przez innego rodzaju płynne lustra w postaci żelowych zawiesin innych metali.
Za pomocą półmetrowego zwierciadła Wood był w stanie dostrzec poczwórny system gwiezdny w Lirze złożony z gwiazd odległych zaledwie o 2.3 sekundy kątowej. Przez kolejne lata trwały eksperymenty z LMT (Liquid Mirror Telescope), które doprowadziły do powstania 3 metrowej średnicy LMT w Nowym Meksyku (obecnie zamknięty) oraz Wielkiego Teleskopu Zenitalnego na University of British Columbia w Kanadzie (LZT – Large Zenith Telescope) o średnicy zwierciadła 6 metrów, na którym 30 litrów (400 kg) rtęci rozkłada się podczas ruchu obrotowego na warstwę o grubości 1 mm. Ten teleskop działa do dziś.


Advertisements
Ten wpis został opublikowany w kategorii Historia, instrumenty aastronomiczne, obserwatoria i oznaczony tagami , , , , , , , . Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s