Rewolucyjne badanie kosmosu
Wkrótce po tym, jak nasz praprzodek zaczął rozmyślać o swoim istnieniu, rozpoczął również obserwację nieba. Z czasem kosmosem zaczęli zajmować się kolejni badacze. Oczywiście pracowano nad coraz doskonalszymi narzędziami do obserwacji nieba. Od marca tego roku świat astronomii może poszczycić się najnowszym pomocnikiem. Widzi kosmos 5, a nawet 10 krotnie lepiej niż słynny teleskop Hubble’a. Wyobraźcie sobie, że jesteście na niegościnnej pustyni Atakama w północnym Chile. Na wysokości 5 tys. m n.p.m. na płaskowyżu Chajnantor zobaczycie las białych anten największego naziemnego radioteleskopu ALMA (Atacama Large Milimeter Array). W 2008 r. amerykańskie obserwatorium National Radio Astronomy Obserwatory (NRAO) zleciło postawienie anten u podnóża wulkanu, prawie na samym zwrotniku Koziorożca, między innymi ze względu na to, że niebo jest tam bezchmurne niemal przez cały rok. ALMA ma pomagać w objaśnieniu tajemnic kosmosu związanych z powstaniem gwiazd, układów planetarnych, galaktyk i całego wszechświata. Planowane jest badanie nie tylko Słońca, ale również bardziej oddalonych fragmentów kosmosu. ALMA ułatwi również poszukiwania i badania planet, na których mogłoby potencjalnie istnieć życie.
Wszystko zaczęło się w 1995r., kiedy poszukiwano optymalnego miejsca na największy naziemny sprzęt astronomiczny. Projekt, który w przeliczeniu kosztował ponad 5 mld złotych, połączył Europę, reprezentowaną przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), USA (U.S. National Science Foundation), Kanadę (National Research Council of Canada), Japonię (National Institutes of Natural Sciences of Japan) i Tajwan (National Science Council of Taiwan). Konstruktorzy urządzenia musieli brać pod uwagę również ekstremalne warunki klimatyczne panujące w Andach. Dlaczego? Największy projekt astronomiczny ALMA to interferometr i równocześnie bardzo czuty spektrometr, milimetrowymi i submilimetrowymi, czyli na granicy długości fail radiowych, gdzie najczęściej stosuje się opis promieniowania za pomocą jego częstotliwości.
ALMA pracuje w zakresie częstotliwości od 31,3 GHz do 950 GHz, co jest wielkim osiągnięciem i krokiem naprzód astronomii. Dotychczas promieniowanie o częstotliwościach wyższych niż 300 GHz było niedostępne dla radioastronomii. Dlaczego? Po pierwsze dlatego, że niezbędne detektory zostały skonstruowane dopiero po 1980 r. Co więcej, opisane promieniowanie nie dociera do powierzchni Ziemi przez gęstą atmosferę ziemską. Promieniowanie w zakresie GHz w atmosferze ziemskiej jest pochłaniane przez cząsteczki wody, tlenu 02 i ozonu 03. Obserwacje astronomiczne przy częstotliwościach wyższych niż 300 GHz są możliwe wyłącznie w kilku miejscach na Ziemi tylko na wysokościach przekraczających 4 tys. m n.p.m. oraz w ekstremalnie suchym klimacie. Właśnie takie warunki ma do zaoferowania płaskowyż Chajnantor zlokalizowany na pustyni Atakama, która jest uważana za najsuchszy obszar na świecie. Wielka równina umożliwia także bezproblemowe i równe rozmieszczenie anten w wielokilometrowych odległościach.
Symbolicznym mózgiem złożonego systemu interferometrycznego jest super komputer, stworzony specjalnie dla tego teleskopu. Należy do najefektywniejszych komputerów świata. Wyposażony jest w 134 mln procesorów, gdyż podczas działania 66 anten jednocześnie musi wykonywać aż 17×1015 operacji na raz. Ten tzw. korelator (a dokładniej dwa korelatory) pełni również funkcję spektrometru łączy w całość sygnały z po szczególnych anten. Dzięki temu stwarza obraz interferometryczny, wydaje dokładne komendy dotyczące korekcji faz interferometrycznych poszczególnych anten tak, aby zapewnić spójność ich działania. Pełni jednocześnie wiele innych funkcji. Inne komputery służą do sterowania antenami, urządzeniami pomocniczymi oraz do transferu i przetwarzania danych. Teleskop ALMA już podczas prób pokazał swoją jakość i przydatność. Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał go do uściślenia położenia ponad 100 galaktyk z najproduktywniejszym formowaniem się gwiazd w młodej części kosmosu. W ciągu kilku godzin obserwacji ALMA zarejestrowała taką ilość galaktyk, na którą pozostałe ziemskie teleskopy potrzebowały 10 lat. Uczeni wierzą, że po rozpoczęciu pełnowymiarowego działania teleskop będzie odkrywał nową nieznaną galaktykę co trzy minuty. Astronom Wolfgang Wild, który prowadzi europejski oddział międzynarodowego projektu, opisuje znaczenie projektu ALMA Możemy to porównać z przejściem od obserwacji kosmosu gołym okiem do zastosowania pierwszego teleskopu!
JAK WYGLĄDA „WIELKIE UCHO”?
Naziemny radioteleskop ALMA, nazywany przez uczonych „wielkim uchem”, składa się z 66 anten. 54 z nich ma średnicę 12 m, a pozostałe 7 m. Poszczególne anteny działają w podobny sposób jak antena satelitarna. Promieniowanie (sygnał) pochodzące z kosmosu odbija się od anteny (talerza) i trafia do detektora. Superkomputer przetwarza sygnały z poszczególnych anten i tworzy dokładny obraz badanego obszaru. Astronomowie wysuwają propozycje obszaru obserwacji, które są następnie oceniane przez komisję ekspertów. Jeśli propozycja zostanie przyjęta, wyszkoleni specjaliści przeprowadzają obserwację danego miejsca. Niezbędna prędkość przetwarzania danych wynosi 17 kwadrylionów operacji na sekundę. Anteny ważą ok. 155 t, ale są ustawione tak, aby można je było łatwo przemieścić. Obsługa może utworzyć niewielką formację, w której wszystkie anteny zmieszczą się na obszarze o średnicy 150 m. Może je również rozsunąć na odległość 16 km. Do przewożenia anten służą 2 transportery, które otrzymały imiona Otto i Lore. Jeden transporter ma długość 20 m i szerokość 10 m. Gigant na 28 kołach jest na pędzany przez dwa silniki Diesla. Maksymalna prędkość transportera z ładunkiem wynosi 12 km/h.