در باز است

ستاره شناسان ایرانی به دنبال همکاری برای تلسکوپ جدید خود هستند، تلسکوپی در کلاس جهانی

تلسکوپ کلاس ۴ متری رصدخانه ملی ایرانیان، به صورتی غیر منتظره، امروز اولین تصاویر خود را منتشر کرد.

۲۷ مهر ۱۴۰۱

۴:۲۰ بعد از ظهر

نوشتۀ ریچارد استون

دانشمندان و مهندسان ایرانی در ساخت رصدخانه ملی ایرانیان با موانع بزرگی مواجه شدند، از جمله تحریم‌هایی که دسترسی به فناوری‌های پیشرفته و محدودیت‌های ویزا که سفر آنها به خارج از کشور را محدود می‌کند.رصدخانه ملی ایران

دانشمندان و مهندسان ایرانی در ساخت رصدخانه ملی ایرانیان با موانع بزرگی مواجه شدند، از جمله تحریم‌هایی که دسترسی به فناوری‌های پیشرفته و محدودیت‌های ویزا که سفر آنها به خارج از کشور را محدود می‌کند.رصدخانه ملی ایران

در یک نقطه عطف مهم برای جامعه علمی ایران، اخترشناسان امروز در تهران اعلام کردند که تلسکوپ رصدخانه ملی ایران (INO) «اولین نور» را گرفته است: تلسکوپ نوری ۳.۴ متری کلاس جهانی، که آینده آن در سال گذشته مبهم تصور می‌شد، عملیاتی شده است و اولین تصاویر خود را به ثبت کرده است.

حبیب خسروشاهی، مدیر پروژه INO، ستاره شناس پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM) در تهران می‌گوید: «ما مدت ها منتظر این لحظه بودیم.»

خسروشاهی در باره اولین نور رصدخانه ۲۵ میلیون دلاری گفت: «در زمان متلاطمی آمد».

ایران از ماه گذشته (زمان مرگ یک زن جوان در بازداشت پلیس که به دلیل عدم رعایت حجاب مناسب دستگیر شده بود) مواجه با تظاهرات اعتراضی است. خسروشاهی می گوید: «ما نگران چگونگی تفسیر اعلامیه خود هستیم. اما  می‌خواهیم تاکید کنیم که INO برای همه مردم ایران است. دیگر نمی‌توانستیم این خبر را پیش خودمان نگه داریم.»

اودیسه علمی INO  دو دهه پیش و با احتمال کمی برای موفقیت آغاز شد.

جری گیلمور، اخترشناس دانشگاه کمبریج و رئیس هیئت مشاوران بین‌المللی INO، می‌گوید: « زمانی که آنها این پروژه را شروع کردند، این فقط یک رویا بود. هیچ‌کس در ایران قبلاً کاری در این مقیاس انجام نداده بود.»

سال گذشته، برخی از پرسنل سابق INO در مورد اینکه آیا تغییرات در طراحی INO ممکن است عملکرد آن را به خطر بیندازد ابراز نگرانی کردند. مهندس اپتیک لورنزو زاگو، مشاور و عضو گروه مشاوران طرح می‌گوید: «این تردیدها رنگ باخته‌اند.»

INO گنبد خود را رو به آسمان برای تنظیمات نهایی در ۲۷ سپتامبر باز کرد و شب بعد از آن تصویر یک کهکشان دوقلو به نام  “ARP 282”  را در فاصله ۳۱۹ میلیون سال نوری از زمین ثبت کرد.

میزان تفکیک (وضوح) این تصویر ۰.۸ ثانیه قوسی و  تصویر دومی که چند روز پیش گرفته شد ۰.۶۵ ثانیه قوسی است. این میزان وضوح تصویر نزدیک به حدی است که شرایط جوّی در قله ۳۶۰۰ متری گرگش تعیین می کند.

گیلمور می‌گوید: «نتیجه دیدنی است. بسیار بهتر از حد انتظار.»

رضا منصوری، اخترفیزیکدان نظری در دانشگاه صنعتی شریف که هدایت این پروژه را تا سال ۲۰۱۶ بر عهده وی بود در سال گذشته در مورد آینده تلسکوپ ابراز نگرانی کرد و گفت: «با آغاز فعالیت علمی که امیدواریم تابستان آینده آغاز شود، کیفیت طراحی و ساخت معلوم خواهد شد.»

مهندسان هنوز باید کارهایی مانند یکپارچه سازی نرم افزار، تنظیم دقیق اپتیک فعال و نصب اولین ابزار علمی یعنی یک دوربین تصویربرداری با کیفیت بالا را انجام دهند. اهداف علمی اولیه شامل کاوش در تکامل تشکیل کهکشان ها و تکامل ستاره‌ها و شکار سیارات فراخورشیدی است. رصدخانه ایران و دو تلسکوپ دیگر در منطقه، یک تلسکوپ مادون قرمز ۴ متری در حال تکمیل شدن در ترکیه و یک تلسکوپ نوری ۳.۶ متری در هند، شکاف جغرافیایی را در یک شبکه جهانی پر می‌کنند که به درک پدیده های زودگذری مانند انفجار اشعه گاما کمک می‌کند. با این کار سعی خواهد شد که مکان انفجارها تعیین شود و مختصات فیزیکی شان آشکار گردد. گیلمور می گوید: «شما به زنجیره ای از تلسکوپ ها در سراسر جهان برای دنبال کردن این پدیده‌ها نیاز دارید.»

در ساخت INO، اخترشناسان در ایران باید بر موانعی غلبه می‌کردند که تعداد کمی از همکاران آنها در سایر نقاط جهان با آن مواجه هستند. تحریم‌هایی که دستیابی به فناوری پیشرفته و مشکلات صدور ویزا که سفرهای علمی آنان به خارج را محدود می‌کند.

تیم ایرانی شیشه تراشیده سرامیکی آینه را از یک شرکت آلمانی خریداری کرد. سپس مهندسان INO مجبور شدند بفهمند که چگونه تقریباً هر چیز دیگری را به تنهایی بسازند. زاگو می‌گوید: «آنچه من را شگفت‌زده می‌کند این است که این دانش به سرعت به دست آمد.» «آنها سخت و پرشتاب کار کردند!»

گیلمور می‌گوید: «در هر مرحله جاه‌طلبی و پیچیدگی پروژه را افزایش دادند.» به عنوان مثال، او می‌گوید، سامانۀ موسوم به کنترل فعال مرکب از حسگرها، عملگرها و نرم‌افزارهایی که وضعیت یک آینه اولیه را کنترل می‌کند اولین بار حدود یک دهه پیش برای تلسکوپ‌های بزرگ‌تر عرضه شد. مهندسان INO این سامانه را در طراحی گنجانیدند. زاگو می‌گوید: «آنچه واقعاً شگفت‌انگیز است، یک سامانه لایه نشانی در خلاء بالا است که مهندسان INO و یک شرکت ایرانی برای پوشاندن شیشه صیقل داده شده با آلومینیوم خالص ساختند و به این ترتیب شیشه‌های صیقل داده شده را به آینه‌های تلسکوپ تبدیل کردند. گیلمور می‌گوید: «وقتی بریتانیا در دهه ۲۰۰۰ تصمیم به ساخت یک سیستم لایه نشانی برای تلسکوپ مرئی و فروسرخ نجومی گرفت، به نظر میرسید که برای رسیدن به عملکرد صحیح آن باید تا بی‌نهایت منتظر بمانیم.»

خسروشاهی امیدوار است با مشارکت گروه‌های بین المللی بتوان ابزارگان پیشرفته رصدی را در چهار جایگاه پیش بینی شده INO نصب کنند. او می‌گوید: «درها از طرف ما باز است، اگرچه تحریم‌ها و سیاست می‌تواند برخی از همکاری‌های بالقوه را متوقف کند.»

خسروشاهی می‌گوید: « در آغاز پروژه، جامعه نجوم در حال رشد ایران متشکل از تنها چند ده نفر نیروی انسانی توانا بود، اما امروز صدها دانشمند و دانشجو، منتظرند تا به رصد واقعی کیهان بپردازند.

مریم ترکی از IPM می گوید: «ما با ناامیدی، تاریکی و همچنین با کلماتی که می توانست ما را دلسرد کند جنگیدیم. اما در نهایت شاهد این تولد باشکوه بودیم.»

آغاز فرآیند آزمون های تلسکوپ در کارخانه

آغاز فرآیند آزمون های تلسکوپ در کارخانه

با اتمام ساخت سازه عظم تلسکوپ و انجام آزمون های حرکتی پایه،‌ تلسکوپ ۳.۴ متری برای آزمون های تکمیلی در اختیار رصدخانه ملی ایران قرار می گیرد.

تلسکوپ رصدخانه ملی ایران، با قطر آینه اصل ۳۴۰ سانتی متر از نوع کاسگرین و پایه سمتی- ارتفاعی با سازه‌ای به وزن ۹۰ تن و به ارتفاع ۱۱ متر و قطر ۶.۵ متر است که با دقت ۰.۲ ثانیه قوسی (۰.۰۰۰۰۵ درجه قوسی(  اجرام آسمانی را در حضور جریان باد رهگیری می کند. این سازه با سرعت ۳ درجه بر ثانیه برای نشانه گیری اجرام نجومی تغییر زاویه ‌دهد.

تمام مراحل طراحی این تلسکوپ و دیگر اجزاء آن شامل طراحی مفهومی و تفصیلی توسط تیم فنی و علمی رصدخانه ملی ایران انجام گرفته و برای ساخت به شرکت ماشین سازی خاورپرس واگذار شده است. تلسکوپ پس از گذراندن آزمون های حرکتی پایه برای نصب و راه اندازی سامانه نرم افزاری و کنترل جامع در محل این کارخانه در اختیار تیم فنی رصدخانه ملی ایران خواهد بود. پس از اتمام این فرآیند تلسکوپ در قله گرگش نصب و راه اندازی خواهد شد. پیش از این یاتاقان هیدرواستاتیک در فرآیند تحقیق و توسعه طراحی و ساخته شده بود. همچنین آینه های تلسکوپ، سامانه اپتیک فعال نگهدارنده آینه اصلی، نگهدارنده آینه ثانویه و واحد فوقانی و اداپتور ابزارگان بطور جداگانه توسط رصدخانه ملی ایران توسعه یافته اند.

راهبرد اجرایی مدیریت طرح رصدخانه ملی ایران اجرای طراحی، ساخت و مدیریت تمام بخش های اصلی این طرح در ایران بوده و توانسته است این راهبرد را با موفقبت به اجرا در آورد. کلیه طراحی ها بطور کامل و منحصرا در رصدخانه ملی ایران با بهره مندی از مشاوران بین المللی طرح انجام گرفته و با گذراندن مراحل مختلف بازبینی ساخت تلسکوپ نیز به صنایع داخلی واگذار شده است.

وزن آینه اصلی تلسکوپ  چهار تن و ضخامت آن ۱۸ سانتی متر است و با توجه به قابلیت انعطاف آن با بهره‌گیری از یک سامانه اپتیک فعال کنترل می شود. شیشه آینه‌های تلسکوپ آینه اصلی بر روی ۶۰ عملگر محوری معلق و توسط ۳۰ عملگر جانبی حمایت می‌شود و با یک آینه دیگر به همان دقت سطح و در فاصله چهار متری در بالای آن – آینه ثانویه – که به واسطه یک عملگر شش محوره مهار شده است با دقت یک میکرون هم محور شود.

شیشه آینه های تلسکوپ رصدخانه ملی از جنس سرامیکی ویژه ساخته شده اند که در مقایسه با شیشه‌های متعارف، ۱۰۰ برابر نسبت به تغییر دما یعنی انبساط و انقباض گرمایی مقاوم تر است و تولید آنها در فرآیند حرارتی با طی زمان بیش از یک سال انجام می شود. شیشه آینه های تلسکوپ رصدخانه ملی تولید شرکت شوت آلمان است. شیشه ها برای تبدیل به آینه‌ با آلومینیوم خالص و در خلاء لایه نشانی می شوند.

با توجه به اهداف علمی این تلسکوپ و تلاش برای پوشش طول موج های کوتاه برای داشتن تصویری مطلوب از اجرام آسمانی آینه ه‌ای تلسکوپ بازبری سطح ۲ نانومتر یا کمتر صیقل داده شده اند.  دستیابی به این زبری سطح در مقیاس ۳.۴ متر از نظر فنی چالش برانگیز و زمان بر است. آزمون های اپتیکی برای صحت سنجی صیقل و شکل سطح آینه نیز از نظر فنی چالش برانگیز بوده و توسط متخصصان اپتیک کشورمان،‌ متخصصان رصدخانه ملی و با مشارکت متخصصان خارجی انجام گرفته است.

مجموعه آینه ها و عملگرها بر روی یک سازه مکانیکی ۹۰ تنی مستقر شده اند. سازه مکانیکی باید در حضور جریان باد ۱۲ متر بر ثانیه بیرون از گنبد با دقت ۰.۲ ثانیه قوسی حرکت کند و سیستم بازخورد آن باید بتواند به تمام اختلال های ناشی از باد، تغییر دما، جهت گیری تلسکوپ و انحراف آینه ها از محور اپتیکی غلبه کند. فرآیند کنترل تلسکوپ با این دقت توسط تیم کنترل رصدخانه ملی ایران به اجرا در می‌آید.

تلسکوپ در داخل گنبد قرار گیرد که نه تنها از آن محافظت می‌کند بلکه با هدایت جریان باد به آینه های تلسکوپ به عملکرد آن نیز کمک کند. سازه و پوسته این گنبد در سال ۱۳۹۹ بر روی سازه بتنی محفظه که در سال ۱۳۹۸ احداث شده مستقر شده است.

تمام این مجموعه پیچیده در محفظه‌‌ای به ارتفاع نصف برج آزادی بر فراز قله ۳۶۰۰ متری گرگش قرار می‌گیرند. مجموعه تلسکوپ در داخل گنبد در طول روز در دمایی سردتر از محیط قرار می گیرند.

 

چاپ مقاله کنترل طرح رصدخانه ملی ایران در مجله نجوم نیچر

چاپ مقاله کنترل طرح رصدخانه ملی ایران در مجله نجوم نیچر

این مقاله مروری است بر مشخصات پروژه رصدخانه ملی ایران از جمله سایت رصدخانه، تلسکوپ INO340،‌ آینه اصلی تلسکوپ و محفظه. در مقاله، که توسط مدیر طرح رصدخانه ملی نوشته شده است، اشاره شده که تلسکوپ INO340 با استفاده از مدهای رصدی visiting و service که در اختیار جامعه بین المللی قرار خواهد گرفت، می تواند مطالعات گسترده ای را انجام دهد. مدیر طرح از مؤسسات دیگر دعوت می کند تا این سایت رصدی را به عنوان محل نصب امکانات رصدی خود در نظر بگیرند.