Ostre spojrzenie w odległy Wszechświat

Przymiotnik „nierówna” rzadko kojarzy się z gładką powierzchnią zwierciadła. Jednak w porównaniu ze zwierciadłami używanymi w olbrzymich teleskopach optycznych, które można znaleźć w obserwatoriach, typowe lustro domowe jest pełne niedoskonałości. Aby uzyskać idealne zwierciadło dające dokładny obraz odległych galaktyk, powierzchnia odbijająca światło jest wyrównywana przez wiązkę jonów w próżni, przy użyciu pomp próżniowych Busch Group.

Wewnątrz obserwatorium głównymi bohaterami są olbrzymie wklęsłe zwierciadła. Dzięki starannemu ustawieniu skupiają światło padające na nie z głębin kosmosu, umożliwiając naukowcom spojrzenie daleko poza naszą galaktykę, bez opuszczania Ziemi. Aby dawać wyraźny obraz, zwierciadła te muszą być idealnie gładkie, z tolerancją zaledwie kilkudziesięciu nanometrów — trzeba wyeliminować nierówności o wielkości pojedynczych nici DNA. Taki poziom precyzji jest możliwy do uzyskania tylko w próżni w procesie zwanym wygładzaniem wiązką jonową.

Światło rozproszone i powierzchnie odbijające

Każdy materiał w pewnym stopniu odbija światło. Swoje odbicie można zobaczyć w wielu różnych miejscach — w szybie samochodu, w kałuży, w polerowanej podłodze. Wszystkie z nich mają jedną wspólną cechę: są gładkie. Szorstkie powierzchnie, nawet o dość wysokim współczynniku odbicia światła, takie jak biały beton, rozpraszają padające na nie światło. Pozwala to zobaczyć samą powierzchnię, ale bez odbicia. Chociaż różnica jest zbyt mała, aby ją dostrzec gołym okiem, jest to jeden z powodów, dla których nasze lustra domowe nie nadają się do zastosowania w precyzyjnym teleskopie. Odbijają tylko około 90% padającego na nie światła: tyle wystarczy, aby sprawdzić ubiór przed wyjściem z domu, ale nie wystarczy, aby dokładnie odbijać słabe światło z drugiego końca wszechświata. Aby zapewnić możliwie jak najgładszą powierzchnię i najwyższy współczynnik odbicia, potrzebna jest specjalna obróbka.

Utrzymanie ostrości

Wygładzanie wiązką jonową jest ostatnim etapem wygładzania przy produkcji zwierciadła. Wcześniej szkło jest szlifowane i polerowane z niezwykłą dokładnością — proces ten jest tak staranny, że może trwać miesiące. Następnie już bardzo gładkie szkło jest umieszczane w komorze próżniowej, z której pompa próżniowa usuwa powietrze otoczenia. Wiązka jonów, czyli skupiony strumień dodatnio naładowanych jonów argonu, przemiata powierzchnię zwierciadła linia po linii. Wiązka uderza we wszystkie wystające cząsteczki, fizycznie je wybijając i umożliwiając usunięcie niedoskonałości powierzchniowych z dokładnością nanometrową. Ważne jest, aby proces ten odbywał się w próżni. W powietrzu otoczenia jony mogłyby uderzać w cząsteczki powietrza przed dotarciem do szkła, w wyniku czego byłyby odchylone. Wiązka traciłaby energię i jony byłyby rozproszone. W próżni wiązka pozostaje skupiona. Umożliwia to precyzyjne wygładzanie niezbędne do uzyskania najgładszego zwierciadła, abyśmy mogli tu na Ziemi dostrzec światło odległych gwiazd.