teleskooppi

Video: Tällainen on Afrikan suuri silmä, jättimäinen SALT-teleskooppi

Eräs näytteilleasettajista Helsingissä perjantaista sunnuntaihin auki olevilla Matkailumessuilla on Etelä-Afrikka, ja sen osastolla on myös tähtitiedettä: paikalla on SAAO:n, Etelä-Afrikan tähtitieteellisen observatorion Daniel Cunnama, joka kertoo ennen kaikkea Sutherladista, pikku kylästä, missä sijaitsee maailman suurimpien joukkoon lukeutuva teleskooppi. Ja kyllä, sitä pääsee myös turisti katsomaan – kuten koko upeaa Afrikan eteläistä tähtitaivasta.

 

On varmaankin yllättävää kuulla, että eräs maailman suurimmista tähtitieteellisistä havaintolaitteista sijaitsee Etelä-Afrikassa. Mutta näin vain on: SALT, Southern African Large Telescope on virallisesti maailman suurimpien optisten teleskooppien listalla numerolla neljä, mutta laskentatavan mukaan sijoitus voisi olla parempikin.

Kaikkien isojen teleskooppien pääpeilit on tehty osista, ja osien asettelutavasta riippuen eri teleskoopit voivat olla suurimpia tai eivät ole.

Onko kyseessä pinta-ala, reunoiltaan kulmikkaan peilin ääripisteiden välinen etäisyys vai peilin efektiivinen halkaisija – kokoa voidaan mitata eri tavoilla. Joka tapauksessa SALT on kuusikulmaisen peilinsä fyysisen suurimman halkaisijansa (11,1 metriä) mukaan suurin, mutta koska peilin käyttökelpoisen osan läpimitta on virallisesti 9,2 metriä, painuu se listalla neljänneksi. 

SALT sisäkuva
Kuusikulmainen pääpeili näkyy hyvin SALTin sisältä otetussa kuvassa.

 

Joka tapauksessa niin peiliä, teleskooppia kuin kaukoputkirakennusta paikan päällä katsoessa se on ensimmäinen mieleen tuleva sana "suuri".

Myös tähtitieteilijän kannalta se on suuri, sillä peilin valtava pinta-ala kerää paljon valoa ja sillä voidaan tehdä monia sellaisia tutkimuksia, jotka eivät luonnistu pienemmillä putkilla. SALT on erityisen hyvä tähtitieteellisten "videokuvien" ottamisessa, eli sillä voidaan ottaa monia peräkkäisiä hyvin lyhyen valotuksen kuvia heikoistakin kohteista.

Yksinkertainen ja edullinen jättiteleskooppi

Vuonna 2005 käyttöön otettu SALT tuli erittäin edulliseksi, sillä sen hintalapussa on vain noin 20 miljoonaa euroa. Vastaavan kokoinen La Palmalla oleva Suuri Kanariansaarten teleskooppi, GranTeCan tuli maksamaan noin 130 miljoonaa euroa.

Etelä-Afrikka maksoi itse vain noin kolmasosan hinnasta. Loppua varten kerättiin kasaan niin sanottu SALT-koalitio, johon kuuluu tutkimusorganisaatioita ja yliopistoja Saksasta, Puolasta, Yhdysvalloista, Brittein saarilta, Uudesta-Seelannista ja Intiasta.

Edullisuuteen vaikuttaa ennen kaikkea kolme asiaa. Ensinnäkin teleskoopin rakenteissa säästettiin siten, että teleskooppia ei voi kääntää pystysuunnassa lainkaan: se kököttää koko ajan 37 asteen kulmassa ylöspäin. Horisontin suunnassa sitä sen sijaan voi kääntää täyden ympyrän.

Kohteiden saaminen kuvaan ja niiden pitäminen kuvassa tutkimisen ajan hoidetaan teleskoopin päällä peilin polttopisteen tasossa olevalla seurantalaitteistolla. Kuuden akselin suhteen kääntyvän, sivu- ja pystysuunnassa liikkuvan laitteiston massa on tonneja ja se pystyy pitämään havaintolaitteen tarkalleen polttopisteessä pitkän aikaa. Kun seurantalaitteiston liikkeen ja teleskoopin pyörimisen laskee yhteen, voi SALT tehdä havaintoja hyvin suurelta alueelta taivasta.

SALT ja Linnunrataa
Linnunrata näkyy kauniisti eteläisen taivaan alla.

Koska tähtitaivas liikkuu, tulevat kaikki havaintopaikalta näkyvissä olevat tähtitaivaan kohteet aikanaan teleskoopin näkökenttään. Kaikkia kohteita voidaan siis havaita, mutta havaintojen teko vaatii suunnittelua – mitä joka tapauksessa täytyy tehdä tämän kokoisella ammattilaiskaukoputkella.

Toinen säästötapa oli teettää kaikki pääpeilin 91 täsmälleen saman kokoista pallopeiliosaa Moskovassa. Venäläisten optinen osaaminen on korkealla tasolla, mutta hinta etenkin 2000-luvun alussa oli vielä matala.

Kolmas, ei mitenkään vähäinen tekijä on Etelä-Afrikan yleisesti edullinen hintataso. Yllättäen maalla on myös varsin korkeaa teknistä osaamista, kuten esimerkiksi erittäin vaativa seurantakoneisto on suunniteltu ja tehty Etelä-Afrikassa. Apartheid-ajan kauppasaarron perintönä maa joutui kehittämään muun muassa omaa asetekniikkansa; seurantakoneisto käyttää tykkien suuntaamiseen käytettyä tekniikkaa.

Myös teleskoopin suojana oleva rakennus on eurooppalaisittain ajateltuna varsin yksinkertainen ja karkeasti tehty. Se kuitenkin on hyvä, kestävä, turvallinen ja toimiva.

SALT kuvattuna päivällä
SALTin tunnusomainen piirre on kupolin vieressä oleva pallopäinen torni. Sen päässä on laitteisto, jonka avulla pääpeilin yksittäiset peilit voidaan suunnata tarkasti polttopisteeseen. Pääpeilin muoto säädetään havaintoyön alussa ja tarpeen mukaan yön kuluessakin.

 

Suomalaista värinää teleskoopissa

SALTin isänä voi pitää uusiseelantilaissyntyistä tähtitieteilijä David Buckleytä, joka vastasi teleskoopin suunnittelusta ja puski hankkeen ideasta todellisuudeksi. Hän oli myös hakemassa teleskooppia varten tähtitieteilijöitä ulkomailta, koska eteläafrikkalaisin voimin ei maailmanluokan teleskooppia voitu operoida. Nyt tilanne on jo hieman toinen, sillä osin SALTin ansiosta on maan tähtitieteilijämäärä (ja -laatu) noussut olennaisesti.

Yksi rekrytoiduista oli Petri Väisänen, Helsingin yliopiston kasvatti, joka tosin lähti heti valmistuttuaan ulkomaille ja palasi Suomeen vain väittelemään sekä lähtemään uudelleen matkaan.

Väisänen oli kolmen vuoden ajan 1990-luvun lopussa Yhdysvalloissa, Bostonissa sijaitsevassa Harvard-Smithsonianin astrofysiikan tutkimuskeskuksessa ja lähti väiteltyään vuonna 2001 Chileen, Euroopan eteläiseen observatorioon ESOon. Siellä hän oli yksi suuren (ja silloin vielä uudenkarhean) VLT-teleskoopin tähtitieteilijöistä; vaikka havaintoja teleskoopilla tekevä tutkija olisikin paikalla teleskoopilla, ei VLT:n kaltaista kallista ja monimutkaista laitteistoa anneta vierailijoiden käyttöön, vaan ESO:n oma tähtitieteilijä vastaa operoinnista.

VLT otti myös eräänä ensimmäisenä teleskooppina käyttöön laajassa mittakaavassa etäkäytön ja palveluhavainnot, eli tutkijan ei täydy tulla paikan päälle Atacaman autiomaahan, vaan hän voi joko olla mukana etäyhteyden kautta tai kertoa vain tarkasti millaisia havaintoja mistä kohteesta hän tarvitsee, ja paikalla oleva tähtitieteilijä hoitaa havainnon tekemisen.

Nämä VLT:n opit olivat eräs syy siihen, miksi Buckley oli kiinnostunut Väisäsestä. Vuonna 2004 Väisänen muutti perheineen Kapkaupunkiin, missä SALTin toimistot sijaitsevat samalla kampusalueella Etelä-Afrikan tähtitieteellisen observatorion SAAO:n kanssa.

Afrikka on muutenkin Väisäselle rakas paikka, koska hän on syntynyt siellä suomalaiseen lähetyssaarnaajaperheeseen.

Petri Väisänen
Väisänen kertoi mielenkiintoisesta Scholzin tähdestä vuonna 2015 Tiedetuubin videolla.

Väisänen oli mukana viimeistelemässä SALTin tekniikkaa ja käynnistämässä sen rutiininomaista havaintotoimintaa. Vuonna 2015 hänet nimitettiin Buckleyn paikalle SALTin tieteelliseksi johtajaksi ja tämän vuoden alusta Väisänen on toiminut koko SAAO:n johtajana.

Tähtitiedettä ja lammasfarmareita

SALT sijaitsee noin 300 kilometrin päässä Kapkaupungista koilliseen niin sanotulla Karoolla, eli autiomaan tyylisellä ylänköalueella.

Lähellä Sutherlandin kylää olevalla observatorioalueella oli jo ennen SALTia muutamia pienempiä kaukoputkia, mutta SALTin sekä aktivoituneen eteläafrikkalaistutkimuksen myötä alue on kasvanut ja sinne on noussut uusia kupoleita kuin sieniä sateen jälkeen.

Käytännössä kaikki uudet teleskoopit ovat joko kauko-ohjattuja tai robottiteleskooppeja, joita tutkijat tulevat katsomaan vain hyvin harvoin. Sen sijaan paikalla koko ajan oleva tekninen henkilökunta voi tulla apuun, jos ongelmia ilmenee. Observatorioalue onkin nykyisin kuin teleskooppihotelli, mistä melkeinpä kuka tahansa voi vuokrata paikan ja tehdä sopimuksen laitteiston teknisestä ylläpidosta.

Observatorioaluetta
Etualalla näkyvä 1,9-metrisellä peilillä varustettu Radcliffe Telescope oli Etelä-Afrikan suurin havaintolaite SALTin käyttöönottoon saakka. Nyt sen seurana on SALTin lisäksi parikymmentä muuta havaintolaitetta.

 

Noin 1500 metrin korkeudessa ylängöllä oleva Sutherland on tilastojen mukaan Etelä-Afrikan kylmin paikka talvisin, eikä lumi ole siellä mitenkään vierasta. Kesäisin – siis pohjoisen puolen talvella – päivälämpötila on usein yli 20°C:n ja olosuhteet vastaavat pitkälti Chilen ylänköjä.

Itse asiassa aikanaan, kun ESO oli perustettu ja sen teleskoopeille etsittiin sopivaa sijoituspaikkaa eteläiseltä pallonpuolelta 1960-luvun alussa, oli Sutherland eräs varteenotettavimmista vaihtoehdoista. Ellei maassa olisi ollut tuolloin rotuerottelua ja poliittista epävakaisuutta, olisi se kenties valittukin. 

Maastoa SALTin ympärillä
Maasto Sutherlandissa on varsin karua. Observatorioalue sijaitsee seudun korkeimman kukkulan päällä noin 1750 metrin korkeudessa.

 

Tähtitieteilijöitä ja teknistä henkilökuntaa varten observatorioalueella on pieni hotelli ja huoltorakennuksia, mutta niiden vieressä on myös vierailijakeskus sekä "tavallisia" kaukoputkia, joilla paikalle tulevat vieraat voivat katsella eteläisen tähtitaivaan ihmeitä. Paikalle siis pääsevät myös muutkin kuin tähtitieteilijät ja Sutherland onkin varteenotettava kohde jokaiselle tieteestä innostuneelle Kapkaupungin-kävijälle.

Matka Kapkaupungista Sutherlandiin kestää viitisen tuntia ja kulkee läpi viiniviljelmien sekä kauniiden vuoristo- ja erämaamaisemien. Matkan varrella on esimerkiksi Maetjesfonteinin kylä, missä kannattaa poiketa vaikka lounastamaan. Vaikka Sutherlandissa voisi piipahtaa jopa päiväseltään, kannattaa siellä viettää ainakin yksi yö, sillä tähtitaivaan näkeminen on sen väärti.

Sutherland onkin viime aikoina panostanut turismiin ja ennen kaikkea tähtiturismiin. Kylässä on muutamia hotelleja, jotka ovat hankkineet pihalleen kaukoputkia ja kylän valoja on säädetty siten, että taivas näkyy hyvin. Etelä-Afrikkalainen grillijuhla. braai, tähtitaivaan alla onkin aivan upea kokemus.

Sutherland hotelToistaiseksi majoitukset ovat Sutherlandissa varsin vaatimattomia, mutta mitäpä muuta matkaaja siellä kaipaa kuin vuoteen, syötävää ja tähtitaivaan?

MaastoaSutherland on kiinnostava kohde myös luonnosta muutenkin innostuneelle: geologiaa sekä Karoon omalaatuista kasvillisuutta ja eläimiä on runsaasti.

-

Artikkelin kirjoittaja on vieraillut Etelä-Afrikassa ja SALTilla useita kertoja sekä tehnyt SALT:in / SAAO:n tilauksesta muun muassa jutun alussa olevan videon.

Tiedetuubin Klubi suunnittelee ryhmämatkaa Kapkaupunkiin ja SALTille marraskuussa 2018. Jos olet kiinnostunut tulemaan mukaan, kerro tästä sähköpostilla klubiin. Mikäli et ole vielä klubin jäsen, voit liittyä mukaan täällä.

Teleskooppimuseoiden kamppailu Middelburgissa

Ti, 08/23/2016 - 14:10 Jari Mäkinen

Leidenin Boerhaave-museon jutun innottamana lukija kyseli lisää mahdollisesta museosta paikassa, missä kaukoputki keksittiin. Tässä tulee – tuplasti!

”KesälläPaikan nimi on Middelburg, ja se sijaitsee Alankomaissa maan länsiosassa, hyvin lähellä Belgian rajaa. Sinne ei vie moottoritietä, eikä junallakaan pääse Hollannin suurimmista kaupungeista suoraan, joten se ei sovellu pikavisiitin kohteeksi. Sen sijaan kaupunki on hyvin sympaattinen, maisemat ympäristössä mainioita ja matka sinne kulkee – jos niin haluaa – Alankomaita merta vastaan suojaavan suuren patosysteemin, Delta Worksin kautta. 

Delta Works sinällään olisi jutun väärti, mutta pysytään nyt Middelburgissa ja kaukoputkessa.

Tarinan mukaan ensimmäisen kaukoputken teki saksalaissyntyinen, parikymppisenä silmälasintekijänä Middelburggiin asettunut Hans Lippershey. Hän keksi laittaa kaksi ensimmäisenä laittaa peräkkäin kaksi sopivaa linssiä, jolloin tuloksena oli maisemaa katsomissuunnassa suurentanut laite. Kun linssit laitettiin hajavalolta suojanneen putken päihin, oli tuloksena kaukoputki.

Lippershey ei kuikenkaan ollut yksin, vaan samaan aikaan joko toisistaan tietämättä tai toisensa keksintöä kopioiden ja parannellen ensimmäisiä kaukoputkia tekivät myös herrat  Zacharias Jansen ja Jacob Metius.

Kertomuksesta riippuen joku heistä oli ensimmäisen kaukoputken tekijä, mutta Lippershey anoi ensimmäisenä kaukoputkelle patenttia. Tämä tapahtui 2. lokakuuta 1608 ja keksinnön kuvauksena oli "laite, jolla kaukana olevat asiat näkyvät aivan kuin ne olisivat lähellä". Metius esitti paria viikkoa myöhemmin samankaltaisen patenttianomuksen.

Kumpikaan ei saanut patenttia, koska samoihin aikoihin muutkin linssintekijät esittivät patenttia kaukoputkelle, mukaan luettuna Jansen, joskin Alankomaiden hallitus hankki Lippersheyn piirrustukset itselleen ja palkitsi hänet varsin mukavasti.

Tieto keksinnöstä levisi nopeasti, ja paitsi että kaukoputkia alettiin tehdä muuallakin, myös muut maat totesivat heidän linssimaakariensa keksineen jo teleskoopin.

Kaukoputken alkuperäinen nimi oli muuten "perspektiivilasi", ja sanan "teleskooppi" keksi italialainen Giovanni Demisiani vasta vuonna 1611.

Lippershey ensimmäisen kaukoputken suurensi vaatimattomasti kolminkertaisesti kuvansa. Galileo Galilei puolestaan kehitti kaukoputkea olennaisesti paremmaksi ja keksi käyttää sitä myös tähtitieteellisiin havaintoihin.

Mikä on vanhin esillä oleva kaukoputki?

Joka tapauksessa maailman ensimmäiset kaukoputket tehtiin Middelburgissa ja siellä niitä nyt myös esitellään.

Kaupungin keskellä, hyvin lähellä paikkaa, missä Lippersheyn puoti aikanaan oli, on nyt Zeeuws-museo. Kyseessä on monia Middelburgiin liittyviä aisioita esittelevä museo, ja esillä on ennen kaikkea koriste-esineitä ja gobeliineja. Mutta mukana on myös tieteellisiä instrumentteja – sekä eräs ensimmäisistä kaukoputkista.

Zacharias Jansenin vuonna 1608 tekemä kaukoputki.

Kaukoputkiasiaa enemmän kaipaavalle Zeeuws-museo on kuitenkin pettymys, etenkin kun siellä ei selvästi haluta kertoa kaupungissa olevasta enemmän asiaan vihkiytyneestä paikasta: Middelburgin tähtitieteellisen seuran tähtitornista

Jotenkin tuntuu siltä, että Zeeuws-museon kuraattorit ovat innostuneempia käsitöistä ja taideteollisuudesta, ja ovat joutuneet esittelemään kaukoputkea ja muuta sellaista vain olosuhteiden pakosta. Oman alansa kuraattorit kyllä hoitavat hyvin ja näiden aiheiden suhteen museo onkin hyvä.

Niinpä museon ja tähtiyhdisyksen välillä on selvästi jotain kahnausta, mutta satunnaisen turistin ei kannata tästä välittää, vaan suunnata Philippus Landsbergenin nimeä kantavaan observatorioon. Siellä on myös pieni kaukoputkinäyttely, joka pienestä koostaan huolimatta on kiinnostava.

Valitettavasti museo on auki vain tilauksesta, joten kiinnostuneiden kannattaa ottaa yhteyttä tähtiyhdistykseen ennen paikalle saapumista.

Middelburg kaukoputkineen ei ole sinällään matkan väärti, mutta tähtitiedefriikille luonnollisesti on suuri ilo käydä olla paikalla, missä kaukoputki keksittiin. Kun kaupungin yhdistää muuhun turismiin matkan varrella, niin silloin siellä kannattaa vähemmänkin kiinnostuneen poiketa putkia ihmettelemässä.

Muiden kannattaa odottaa erityisesti kaukoputken kunniaksi suunnitteilla olevaa Hans Lipperhey -museota, mutta kaupungissa selvästikin olevien ristivetojen vuoksi sen avautumista ei kannata odottaa ihan heti.

Louwmanin teleskooppikokoelma

Yllättäen paras vanhojen kaukoputkien kokoelma Hollannissa – ja eräs parhaimmista koko maailmassa – on aivan Leidenin vieressä, Haagiin vievän A44-tien varressa: Louwman-museo.

Pieter Louwman oli 1930-luvulla Dodge-autojen maahantuoja Alankomaissa, ja hän onnistui keräämään liiketoimillaan varsin paljon rahaa. Hän sijoitti sitä ostamalla autoja, ja hänen jälkeläisensä tekivät näistä autoista museon. Esillä on yli 230 enemmän tai vähemmän harvinaista autoa.

Niiden ohessa museossa on myös eräs maailman laajimmista kaukoputkikokoelmista ja siihen kuuluu myös hollantilaiskaukoputkia vuodelta 1608. Ne kenties ovat kaikkein vanhimmat esillä olevat kaukoputket. 

Ja mitä vanhimpiin teleskooppeihin tulee, niin näyttelyssä on myös eräs ensimmäisistä peiliteleskoopeista...

Tiedetuubin esittelemiä tiedekeskuksia ja muita kiinnostavia kohteita

Tuomiokirkkoakin suurempi teleskooppi

To, 06/02/2016 - 12:57 Jari Mäkinen
EELT verrattuna Turun tuomiokirkkoon

Päivän kuvassa on tänään Turun tuomiokirkko ja rakenteilla oleva E-ELT, maailman suurin optinen kaukoputki, jota Euroopan eteläinen observatorio tekee Chileen.

E-ELT, eli koko nimeltään European Extremely Large Telescope valmistuu näillä näkymin vuonna 2024 ja sen tekeminen on jo hyvässä vauhdissa. Sen rakennuspaikkaa Chilessä Atacaman autiomaassa Cerro Armazones -vuorella ollaan valmistelemassa jo varsinaisen suojarakennuksen tekemiseen, ja itse teleskoopin osien valmistaminenkin on jo alkanut – tosin tosin  esimerkiksi tuhansien peilien tekeminen pääsee kunnolla vauhtiin vasta lähivuosina.

Jättiläisen pääpeilin halkaisija on reilut 39 metriä, ja teleskooppi varustetaan niin äreällä adaptiivisella, aktiivisella optiikalla, että sen kuvan laatu on sama kuin teleskooppi olisi ilmakehän ulkopuolella avaruudessa. 

Kun tähän lisätään vielä superkuivan Atacaman ylänköautiomaan normaalistikin erittäin hyvät havainto-olosuhteet, on E-ELT:stä tulossa niin huiman hyvä havaintolaite, että superlatiivit loppuvat kesken. Tosin suunnitteilla oli vieläkin jättiläismäisempi jättiläinen: alkuperäisen suunnitelman mukaan peili olisi ollut halkaisijaltaan satametrinen, mutta ihan siihen ei raha riittänyt.

Kenties se tehdään sitten seuraavaksi – ellei sitä rakenneta jo vaikkapa Kuun "pimeälle" puolelle...

Suomessa hankkeessa on mukana myös useita yhtiöitä ja tutkimuslaitoksia, ja ESO-yhteistyötä maassamme koohdinoi Turun luona Tuorlan observatoriossa sijaitseva Suomen ESO-keskus. (Kenties tästä syystä E-ELT:n mittakaavaa havainnollisrtavan kuvan vertailukohdaksi otettiin juuri Turun tuomiokirkko.)

Kuva: ESO