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Telescópios
de alta tecnologia
Observatório
Phoenix
Dúvidas
e Perguntas?
Nossos
olhos, opticamente falando, são câmaras de baixa qualidade. O
sistema de focalização só consegue manter o foco na zona central,
enquanto o restante da retina nos dá apenas uma imagem borrada de um
campo maior. O que faz do nossos olhos um sistema excepcional é a máquina
maravilhosa que existe por trás deles: o nosso cérebro. Ao receber
a luz de um objeto o cérebro comanda músculos que deformam o
cristalino e modificam a abertura da íris, ajustando o foco e o
brilho no ponto ótimo para atender a nossas necessidades, enquanto
as regiões periféricas são instruídas para monitorar o que
acontece à nossa volta.
Infelizmente
isso não acontece nos nossos telescópios. Para se obter uma boa
imagem , teremos de construir uma objetiva com uma curvatura
perfeita, mecânica e termicamente estável, para que a dilatação não
comprometa a sua forma. A estrutura, além de permitir o movimento do
telescópio em todas as direções tem de manter o alinhamento óptico
dos componentes dentro de estreitos limites. Nos telescópios
pequenos este compromisso não é muito difícil de obter, com um bom
projeto da estrutura e objetivas termicamente estáveis, feitas com
materiais desenvolvidos especificamente para este fim, como os blocos
de Pirex ou Zerodur. Mas quando as objetivas aumentam acima de certo
limite, não temos como construí-las. Durante muito tempo o maior
instrumento óptico do mundo foi o Telescópio Hale de Monte Palomar,
com um espelho de 5 metros de diâmetro e 20 toneladas de massa,
suportado por uma estrutura equatorial de 500 toneladas.
Em
1970, quando os russos construíram o Telescópio Azimutal Bolshoi,
com uma objetiva de 6 metros de diâmetro e 42 toneladas, adotaram
uma estrutura inovadora: uma montagem altazimutal de
"apenas" 870 toneladas, acionada eletronicamente. Este
arranjo viabilizou a construção de um telescópio muito mais leve
que um equatorial da mesma abertura, mas alguns problemas se
revelaram incontornáveis. O movimento de rotação da Terra não pôde
ser compensado quando o telescópio aponta para o zênite: existe uma
descontinuidade que não é acompanhada pelos motores de acionamento.
Para manter a forma da objetiva, a temperatura tem de ser mantida
dentro uma tolerância de 2 graus célsius!
Ele se tornou o maior telescópio do mundo, mas como foi instalado em
um local de clima extremamente adverso, próximo a Zelenchukskaya nas
montanhas do Cáucaso, com grandes variações de temperatura entre o
dia e a noite, com seu sistema de climatização comprometido por uma
cúpula enorme, acabou sendo um telescópio sub-utilizado, e
estabeleceu um limite para o tamanho dos instrumentos.
Mas
as descobertas dos astrônomos continuaram a expandir os limites do
universo exigindo telescópios maiores. Objetivas maiores precisariam
ser muito mais pesadas, aumentando exponencialmente o peso da
estrutura do telescópio e logicamente seu custo.
Como
contornar estes problemas? A solução era óbvia: copiar o olho
humano! Criar um telescópio que se adaptasse a cada situação. Mas
como? Vários cientistas decidiram enfrentar um grande desafio: como
construir telescópios maiores, melhores e mais baratos.
O
conceito do telescópio massivo e estável foi completamente
abandonado. As estruturas precisavam ser mais baratas e de manutenção
mais fácil. Para isso as objetivas tinham de ser mais leves. A
qualidade óptica não podia ser comprometida. Assim surgiram os
telescópios de alta tecnologia (Hi-tec telescopes). Uma mistura de
perfis de metal, vidro óptico, uma rede de sistemas cibernéticos e
novos detetores de imagem.
A
pesada estrutura dos equatoriais foi abandonada e em seu lugar foi
consagrada a montagem azimutal. Como esta estrutura não tem cargas
descentralizadas, desapareceram os contra-pesos e os mancais
gigantescos. Foram desenvolvidos novos sistemas de acompanhamento
para compensar a rotação da Terra, com o uso de novos acionadores:
os motores a passo, controlados por computadores. Os radio telescópios
já usavam há muito tempo as montagens altazimutes e vários
sistemas de posicionamento e acompanhamento já tinham um bom nível
de desenvolvimento e puderam ser facilmente adaptados. Sensores de
alinhamento foram instalados para acionar sistemas computadorizados
de correção das deformações estruturais. Nestas estruturas leves
foram utilizados espelhos finos e flexíveis, fundidos em fornos
rotativos, que já geravam uma forma aproximada da objetiva,
reduzindo drasticamente a massa de vidro a ser aquecida, diminuindo o
tempo exigido para o resfriamento e facilitando o trabalho de
polimento. Depois de polidos e analisados por interferômetros estes
espelhos foram apoiados numa rede de sensores e atuadores que
corrigem constantemente a sua curvatura, compensando as deformações
mecânicas e térmicas. Para telescópios maiores foi sugerida a
utilização de objetivas de espelhos múltiplos, mais finos e mais
baratos. Em 1979 foi concluído o MMT (Multi Mirror Telescope) com 6
espelhos de 1,8 m, combinados em uma abertura equivalente de 4,5
metros, e que serviu de protótipo para os novos telescópios Keck de
10 metros. A distancia focal foi reduzida, permitindo o uso de cúpulas
proporcionalmente menores. Em alguns casos a cúpula esférica foi
abandonada, dando lugar a prédios com melhor aerodinâmica, construídos
para evitar a turbulência do ar na abertura. O desenvolvimento de
software específico e o aumento da velocidade dos computadores
supriu as necessidades de controle. Novos sistemas de coleta de
imagens foram desenvolvidos: os CCD (charge coupling device)
utilizados no telescópio espacial Hubble e os contadores de fótons.
A coleta eletrônica de imagens permitiu a utilização de vários
telescópios em paralelo, combinando as suas imagens e aumentando o
poder de ganho de luz, além da soma de imagens poder ser usada como
um interferômetro. Assim os telescópios modernos se tornaram quase
estruturas vivas, um organismo cibernético. As estruturas se
tornaram muito mais leves e flexíveis, controladas por computadores
que as transformaram quase em robôs. Um novo passo está sendo dado,
no sentido de contornar os problemas atmosféricos: a óptica
adaptativa. A tecnologia desenvolvida criou recursos que estão forçando
uma revisão dos telescópios antigos com a implementação de alguns
de seus sistemas.
A
partir daí, uma nova geração de instrumentos está tomando conta
do mundo. Os telescópios gêmeos Keck I e II (2 x 9,8 m) e o Subaru
(8,6 m) em Mauna Kea no Hawaii, os quatro Naos-Conica (4 x 8,2 m) do
European Southern Observatory em Cerro Paranal no Chile são alguns
dos novos telescópios gigantes que vão fazer o avanço da
astronomia no início do século XXI.
Hoje
os astrônomos podem literalmente conversar com seus telescópios,
que atendem a comandos de voz, e trabalhar em postos remotos, como
ocorre com os telescópios Gêmeos Keck I e II, onde a sala de operação
dos astrônomos fica a 2 600 metros de altitude, enquanto os telescópios
estão a 4 150 metros, altitude quase impossível de trabalhar devido
à falta de oxigênio.
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