Porodnice zrcadel

Touto historkou jsem pobavil ředitelku Laboratoře zrcadel v Tucsonu, kde vznikají jednolitá zrcadla o průměru 8,4 metru! Navštívit toto místo, byla pro mne velká pocta a celoživotním zážitkem zároveň.
Laboratoř zrcadel nyní přejmenovaná na The Richard F. Caris Mirror Lab nalezneme pod stadionem Divokých koček (The Arizona Wildcats). Je to velmi chytré využití prázdného prostoru pod tribunou stadionu. Uvnitř hranaté budovy se nachází špičková laboratoř, protože právě zde se rodí největší jednolitá zrcadla na světě. Jak vznikají skleněné „oči” dalekohledů o průměru 8,4 metru? Odpověď je překvapivě snadná. V elektrické rotační peci.

Celý proces začíná sestavením negativní formy. Hlavními složkami jsou válcová vana, která nastavuje vnější tvar a hexagonální jádra z oxidu hlinitého a křemene. Zjednodušeně, je to materiál podobný opláštění raketoplánu. Jádra budoucích komor žebrovaného zrcadla se přišroubují k formě šrouby z uhlíkových vláken. Jedna po druhé až vznikne základ struktury včelí plástve. Dovnitř formy se doslova nasype hrubá drť borosilikátového skla s nízkou roztažností E6 vyráběného společností Ohara Corporation v Japonsku. 

Množství je samozřejmě pečlivě odvážené a sklo musí být sterilně čisté. Pak se forma zaklopí. Za neustálého otáčení se postupně zahřívá. Po několika týdnech vznikne tavenina (1180° C) a díky neustálému otáčení i ideální rotační paraboloid. Pak se proces ohřevu pomalu obrátí. To znamená nastává dlouhý režim ochlazování. Jakmile je kotouč skla vychlazený, pec se otevře a speciálním lepidlem (silikonová pryž) se přilepí 36 ocelových podložek držáku. Odlitek kotouče vytáhne mostový jeřáb z formy a vloží se do připraveného držáku. V tuto chvíli jsou komory budoucího zrcadla zaplněny pěnou křemičité hmoty. Tedy zbytky původní formy. Odstraní se obyčejnou zahradní vysokotlakou „wapkou”. Vodní paprsek rozbije křehkou hmotu a vyplaví ji z komor skleněného kotouče. Očištěný polotovar s tloušťkou stěn ne větší než 1,5 centimetru se vloží na podložku zrcadla, která již obsahuje pneumatické aktuátory. S touto velmi komplikovanou podložkou se kotouč už nebrousí, ale jen leští do výsledné vlnoplochy na velmi sofistikovaném obřím stroji. Přesný paraboloidní tvar je broušen pomocí dopřádacího nástroje impregnovaného částicemi diamantu na numericky řízené frézce. Tento postup zlepšuje přesnost povrchu na přibližně 50 mikronů. Konečný tvar povrchu se dosáhne leštěním pomocí velmi jemné lešticí směsi s přesností lepší než 25 nanometrů. Kontrolu a měření tvaru vlnoplochy zajišťuje interferometr, který je v těsném sousedství leštícího stroje. O celý proces náročného dokončování výroby mamutího skleněného oka se starají počítače. Výsledkem je tvar paraboly s chybou ne větší než 1/25 vlnové délky světla. Pro typické modré světlo to znamená povrchovou přesnost řádově 15-20 nanometrů. A až se zrcadlo doleští, je v podstatě další obří dalekohled je na světě. Gigantické, velmi lehké a vyrobené v relativně krátké době.

Po vyleštění předního povrchu zrcadla se použije sada 36 vakuových podložek a za pomocí podtlaku je skleněný disk přemístěn do přepravního boxu. Toto vakuové zvedací zařízení se používá i k zvedání a vytahování zrcadla z dalekohledu.Fantastická technologie, protože kdyby se zrcadlo vyrábělo klasickou poválečnou technologií, tak by výroba zabrala možná i deset let. Metoda rotační pece a voštinového zrcadla zkrátí proces na cca 1,5 roku! Měl jsem velké štěstí, protože v době mojí návštěvy se dokončovalo zrcadlo dalekohledu Large Synoptic Survey Telescope (LSST), česky - Velký celooblohový dalekohled. Tento hledač potenciálně nebezpečných asteroidů bude v provozu někdy v roce 2023. Observatoř se nyní jmenuje Vera C. Rubin Observatory a leží na hoře Cerro Pachón v Chile. Přibližně 100 kilometrů na východ od chilského města La Serena. Primární zrcadlo o průměru 8,4 metru s plochou tenisového dvorce je základem tak trochu „podivného” dalekohledu, který spíše připomíná „tlustý hokejový puk”, než klasický dalekohled. Ultra krátký tubus dalekohledu je přizpůsoben krátké ohniskové vzdálenosti - pouhých 10.31 m. To znamená neskutečnou světelnost f/1,18!

Příště: Vatikánský dalekohled