Large Zenith Telescope (LZT) – 6 m zenitteleskop med flytande kvicksilver

Hur spegeln fungerar

Ett zenit-teleskop kan bara se rakt uppåt. Det innebär att det kan använda en spegel som är en jämnt roterande skål fylld med flytande kvicksilver. Genom rotation antar vätskans yta en parabolisk form som fungerar som en optisk reflektor. LZT använder 28 liter kvicksilver och snurrar en gång var 8,5 sekund. Detta ger en jämn, mycket slät reflektoryta utan behov av att polera tungt glas i parabolisk form.

Drift-scan och bildtagning

Ljuset som samlas av den flytande spegeln fokuseras till en CCD-kamera i fokus. LZT används för så kallade "transitbilder" (drift-scan eller tidförskjutningsintegration, TDI). Det innebär att man inte pekar teleskopet mot ett särskilt objekt, utan låter jordens rotation föra stjärnor rakt över synfältet. CCD-sensorn läser ut och flyttar elektroniskt i takt med stjärnornas rörelse, vilket ger skarpa, djupa bilder över ett smalt band av himlen utan mekanisk följning.

Byggnad och historia

Teleskopet tillverkades 1994 med hjälp av delar från NASA:s tre meter i diameter stora Orbital Debris Observatory-teleskop, som hade tagits ur bruk ett par år tidigare efter flera års användning. Genom att återanvända komponenter och använda en flytande spegel kunde man uppnå en mycket stor apertur till en låg kostnad jämfört med traditionellt slipade glasignalspeglar.

Användningsområden och vetenskapliga mål

LZT har använts för observationsprogram som drar nytta av dess förmåga att göra långa, djupa skanningar av samma himmelsband: studier av galaxfördelning, sökningar efter variabla stjärnor och supernovor, mätning av ytliga tätheter av svaga objekt och vissa typer av fotometriska undersökningar. Att observera nära zenit ger lägre atmosfäriskt dämpnings- och turbulenseffekt (låg luftmassa), vilket är gynnsamt för känsliga mätningar.

Fördelar och begränsningar

• Fördelar: Mycket kostnadseffektiv väg till stor apertur; extremt jämn reflektoryta; lämplig för djupa, breda skanningar och tidsseriestudier.
• Begränsningar: Teleskopet kan endast observera nära zenit (det kan inte peka fritt), vilket begränsar vilka områden av himlen som kan följas. Flytande kvicksilver är giftigt och kräver särskilda säkerhets- och miljöåtgärder. Dessutom är vissa typer av observationer (till exempel högupplöst spektroskopi av enskilda objekt) svårare att utföra i jämförelse med pekbara teleskop.

Säkerhet och miljö

Eftersom kvicksilver är en tungmetall och giftigt ämne måste LZT:s konstruktion och drift inkludera tät försegling, system för att fånga upp och återanvända vätskan, samt rutiner för att minimera risk för utsläpp och exponering. Denna aspekt har påverkat hur och var liknande flytande spegel-teleskop kan användas.

Sammanfattning

Large Zenith Telescope är ett intressant exempel på en alternativ konstruktionsmetod för stora optiska teleskop. Genom att använda en roterande vätskespegel kunde forskare och ingenjörer realisera en 6,0 meter stor reflektor relativt billigt och effektivt. Trots begränsningarna i pekbarhet har LZT bidragit med värdefulla observationer och visat potentialen hos flytande spegel-teknik för vissa typer av astronomiska undersökningar.