Finalizada a última célula do maior espelho hexagonal já construído: o espelho de 39 metros do telescópio ELT
Inspirados nas células hexagonais das colmeias, os espelhos dos maiores telescópios são feitos através da montagem de numerosos pequenos espelhos hexagonais para formar uma grande "colmeia" reflexiva.
O telescópio ELT (Extremely Large Telescope), do Observatório Europeu do Sul (ESO), será o maior já construído. Seu espelho primário terá 39 metros de diâmetro e ficará alojado em uma cúpula de base circular de 90 metros de diâmetro e 80 metros de altura.
O local onde está sendo construído é o Cerro Armazones, a 3.600 metros de altitude, no deserto do Atacama (Chile).
Como é possível fazer um espelho tão grande?
O principal objetivo de um telescópio é coletar muito mais luz de qualquer objeto astronômico do que a pupila do olho pode capturar. O seu coletor de luz pode ser uma lente, geralmente de vidro, ou um espelho.
No caso da lente, a luz do objeto astronômico que atinge a lente é transmitida para um ponto do plano focal, onde se forma a imagem do objeto, graças ao fenômeno da refração. No caso do espelho, a luz que incide sobre o espelho é transmitida ao plano focal graças ao fenômeno da reflexão.
Quanto maior o tamanho da lente ou espelho, maior será a quantidade de luz que pode ser coletada. Capturar uma maior quantidade de luz tem duas vantagens: isso nos permite observar objetos mais fracos, e também permite reduzir os tempos de exposição (se duplicar a área do espelho obtenho a imagem do mesmo objeto em metade do tempo), uma circunstância que apresenta inúmeras vantagens para os astrônomos.
A necessidade (mas também o desejo) de observar objetos cada vez mais distantes e tênues explica por que construímos lentes e espelhos cada vez maiores.
Inércia térmica, inimiga dos grandes telescópios
Porém, a fabricação de lentes grandes tem o obstáculo da inércia térmica. Quando a temperatura média do ar muda entre o dia e a noite, e principalmente entre o verão e o inverno, o monobloco de vidro do qual é feita a lente se expande ou se contrai. Quanto maior a massa do vidro, mais demorado será o processo de expansão (se a temperatura aumenta) ou de contração (se a temperatura diminui).
Ao alterar continuamente a temperatura de uma lente de vidro convergente, a distância focal também muda. Se o instrumento que fotografa o objeto estiver fixo e perfeitamente posicionado em foco em um determinado dia, com o passar das horas a temperatura da lente muda, sua distância focal muda e a imagem do objeto astronômico ficará embaçada.
A técnica mais vantajosa hoje na criação de espelhos de grande diâmetro é construí-los como um conjunto de vários segmentos, geralmente de formato hexagonal, como as células de uma grande colmeia. Por serem pequenos, eles possuem uma pequena inércia térmica.
Cada espelho hexagonal, de pequenas dimensões e espessura, possui baixa inércia térmica. Ao montar cada vez mais desses segmentos hexagonais, você pode construir um espelho cada vez maior.
O grande espelho do tipo 'colmeia' do telescópio ELT
Hoje, o recorde do número total de segmentos é detido pelo telescópio ELT, com 798 segmentos hexagonais.
Cada segmento, ou seja, cada espelho hexagonal de 5 cm de espessura, é feito com um material chamado ZERODUR, uma vitrocerâmica de baixa expansão térmica, fabricada pela empresa alemã SHOTT, fornecedora oficial dos 949 segmentos.
Cada segmento (conforme mostrado na figura acima), uma vez concluído, é transportado para a França pela empresa Safran Reosc. A partir disso, é cortado em forma de hexágono e a superfície é alisada com uma precisão de 10 nanômetros. Isto significa que as irregularidades residuais da superfície não excedem 10 milionésimos de milímetro.
Depois de pronto, cada segmento hexagonal é transportado de navio até o Chile, onde chegará ao seu local definitivo. A poucos quilômetros do Cerro Armazones, onde está sendo finalizada a cúpula do telescópio, cada segmento é coberto com uma camada de prata para se tornar reflexivo e, portanto, virar espelho.
Os 798 espelhos hexagonais serão em breve montados para formar um único espelho de 39 metros de diâmetro. Esta operação de montagem exigirá a competência de outras empresas especializadas. De fato, os espelhos serão conectados a 2.500 atuadores mecânicos. Sua tarefa é garantir que os espelhos estejam perfeitamente alinhados entre si, dentro de 2.500 nanômetros, para constituir uma única superfície lisa sem descontinuidades entre um segmento e o adjacente.