거대마젤란망원경(GMT) 개괄

 

CREDIT : GMTO

 

거대마젤란망원경이란 무엇인가?

 

거대마젤란망원경(The Giant Magellan Telescope)은 우주에 대한 우리의 관점 및 이해의 혁명을 가져올 새로운 등급의 초거대 망원경 중 하나가 될 것이다.

 

이 망원경은 칠레 라스 깜파나스 천문대에 건설될 예정이며, 현재 이 망원경의 취역은 2021년으로 예정되어 있다.

 

거대마젤란망원경은 몇가지 이점을 제공하는 독특한 디자인을 가지고 있다.

 

거대마젤란망원경은 7개의 거대한 단일 거울들로 구성된다.

6개의 비축 8.4미터 거울들이 하나의 중심 정축 거울을 중심으로 도열하여 폭 24.5미터, 368평방미터의 집광력을 갖춘 단일 광학거울의 성능을 이루게 된다.

 

거대마젤란망원경이 도달하게 될 해상도는 허블우주망원경의 10배이다.
거대마젤란망원경의 제작에는 첨단을 이끄는 대학들과 과학 연구소들이 국제 컨소시엄을 구성하여 참여하고 있다.
 

 

 

CREDIT : GMTO

 

거대마젤란망원경은 어떻게 작동하게 되는가?

 

우주의 끝자락에서 지구에 도착한 빛은 우선 7개의 주경에 반사된 후 7개의 부경에 다시 반사된다.
그리고 주경의 한복판에 설치된 진일보한 성능의 CCD 에 의해 화상화된다.

이 지점에 집중된 빛은 이 빛이 얼마나 멀리서 왔는지, 그리고 무엇이 이 빛을 만들어냈는지를 결정하기 위해 분석된다.

 

GMT의 주경은 미국 아리조나 투손의 스튜어드 천문 거울 연구소(the Steward Observatory Mirror Lab, SOML)에서 제작되고 있다.

 

이 거울들은 현대 공학 및 유리가공의 신기원이라 할 수 있다.
각 거울들은 매우 정교한 곡률을 가지고 있으며 백만분의 1인치의 파장까지도 감당하도록 연마되어 있다.
 

비록 GMT를 구성하는 거울들은 그 어느 망원경들보다 훨씬 큰 정렬로 도열하게 되지만 거울의 총 무게는 예상보다 훨씬 가벼운 수준이다.
이는 벌집모양의 금형을 이용함으로써 가능하게 된 기술적 성과이며 연마가 완료된 유리는 거의 내부가 비어 있는 상태이다.

 

이 금형은 거대 회전 오븐 내부에 설치되어 스핀 캐스트(spin cast) 공법으로 거울을 제작할 때 자연스러운 포물면경을 형성하는데 일조하게 된다.
이러한 방법은 거울을 연마하는데 드는 상당한 노력을 감소시켜줄뿐만 아니라 거울 자체의 무게도 줄이는 효과가 있다.

 

또한 거울의 내부가 비어있는 채로 제작되기 때문에 쉽게 냉각되며 열로부터 발생하는 상의 왜곡을 최소화하게 된다.

 

망원경 제작에 있어서 가장 까다로운 공학이 요구되는 분야는 "적응 광학"분야이다.

 

망원경의 부경은 유동성이 있게 제작된다.
각 부경 아래에는 수백개의 작동장치들이 포진하여 대기의 어린거림에 대응되는 거울 교정을 지속적으로 수행하게 된다.

 

컴퓨터에 의해 통제되는 이 작동장치들은 반짝반짝 빛나는 별상을 일관된 점상으로 만들어주게 될 것이다.
이러한 방식으로 거대마젤란망원경은 허블우주망원경보다 10배의 해상도를 성취하게 된다.
 

 

CREDIT : GMTO

거대마젤란망원경이 설치될 위치 역시 대기의 영향을 최소화하면서 관측할 수 있는 이점을 제공하는 곳이다.

 

지구에서 가장 메마르면서도 높은 고도를 가지고 있는 칠레 아타카마 사막에서 거대마젤란망원경은 년중 300일 이상을 최상의 조건으로 관측할 수 있게 된다.

 

거대마젤란망원경이 자리잡게 될 라스 깜파나스 봉의 고도는 해발 2550미터이다.
이 지역은 강수량의 부족으로 초목이 살아가기에도 절대적으로 메마른 지역이다.

 

안정된 대기와, 청명한 밤하늘, 고도, 기후, 식생 등의 모든 측면에서의 조합은 라스 깜빠나스가 GMT가 위치하기 최적화된 지역임을 말해주고 있다.

 
 
출처 : GIANT MAGELLAN TELESCOPE
         http://www.gmto.org/overview/ 

           거대마젤란망원경은 한국천문연구원을 비롯한 세계 10개 유수 천문연구기관이 참여하여 제작하는 25m급 광학망원경으로서
           2019년경 남아메리카 칠레 라스 캄파나스 천문대에 설치될 예정입니다. 

원문>

What is GMT?

The Giant Magellan Telescope will be one member of the next class of super giant earth-based telescopes that promises to revolutionize our view and understanding of the universe. It will be constructed in the Las Campanas Observatory in Chile. Commissioning of the telescope is scheduled to begin in 2021.

The GMT has a unique design that offers several advantages. It is a segmented mirror telescope that employs seven of today’s largest stiff monolith mirrors as segments. Six off-axis 8.4 meter or 27-foot segments surround a central on-axis segment, forming a single optical surface 24.5 meters, or 80 feet, in diameter with a total collecting area of 368 square meters. The GMT will have a resolving power 10 times greater than the Hubble Space Telescope. The GMT project is the work of a distinguished international consortium of leading universities and science institutions

 

How will it work?

Light from the edge of the universe will first reflect off of the seven primary mirrors, then reflect again off of the seven smaller secondary mirrors, and finally, down through the center primary mirror to the advanced CCD (charge coupled device) imaging cameras. There, the concentrated light will be measured to determine how far away objects are and what they are made of.

The GMT primary mirrors are made at the Steward Observatory Mirror Lab (SOML) in Tucson, Arizona. They are a marvel of modern engineering and glassmaking; each segment is curved to a very precise shape and polished to within a wavelength of light—approximately one-millionth of an inch. Although the GMT mirrors will represent a much larger array than any telescope, the total weight of the glass is far less than one might expect. This is accomplished by using a honeycomb mold, whereby the finished glass is mostly hollow. The glass mold is placed inside a giant rotating oven where it is “spin cast,” giving the glass a natural parabolic shape. This greatly reduces the amount of grinding required to shape the glass and also reduces weight. Finally, since the giant mirrors are essentially hollow, they can be cooled with fans to help equalize them to the night air temperature, thus minimizing distortion from heat.

One of the most sophisticated engineering aspects of the telescope is what is known as “adaptive optics.” The telescope’s secondary mirrors are actually flexible. Under each secondary mirror surface, there are hundreds of actuators that will constantly adjust the mirrors to counteract atmospheric turbulence. These actuators, controlled by advanced computers, will transform twinkling stars into clear steady points of light. It is in this way that the GMT will offer images that are 10 times sharper than the Hubble Space Telescope.

 

The location of the GMT also offers a key advantage in terms of seeing through the atmosphere. Located in one of the highest and driest locations on earth, Chile’s Atacama Desert, the GMT will have spectacular conditions for more than 300 nights a year. Las Campanas Peak (“Cerro Las Campanas”), where the GMT will be located, has an altitude of over 2,550 meters or approximately 8,500 feet. The site is almost completely barren of vegetation due to lack of rainfall. The combination of seeing, number of clear nights, altitude, weather and vegetation make Las Campanas Peak an ideal location for the GMT.