Maailman suurin avaruuspeili valmistunut Turussa

Tapio Korhonen
Tapio Korhonen on tyytyväinen, kun taustalla näkyvä Herschelin suuri peili on saatu hiottua.
18 Huhtikuu 2005

ESAn Herschel-avaruusteleskooppiin tuleva suuri peili on valmistunut Turun luona Tuorlan observatoriossa. Opteon Oy:n hioma peili lennätetään tänään maanantaina iltapäivällä Toulouseen suurella Airbus Beluga -kuljetuslentokoneella.

Tuorlan observatorion alueella sijaitseva erikoisoptiikan hiomiseen keskittynyt Opeteon Oy on pyörittänyt maailman suurinta avaruuspeiliä hallissaan elokuusta alkaen. Suuri hiontakone on viimeistellyt peilin pintaa seitsemän miehen valvovan silmäparin alla kuukausikaupalla parhaimmillaan kolmevuorotyönä.

Opteonin peilinhiontalaite on jykevä laite, joka liukuu keskellä olevan pyörivän peilin päälle, laskee sen pinnalle kaaveran hiontatassun ja hellii sillä peilin pintaa tietokoneen ohjauksessa. Hiontaa valvova henkilö suihkuttaa välillä pintaan vettä ja katsoo, että hionta-aine leviää tasaisesti peilipinnalle.

Tosin alunperin peilin piti olla valmis jo tammikuussa, mutta tarkistusmittauksissa ilmenneiden pienten epätarkkuuksien loppuhoidon vuoksi peilin luovutus lykkääntyi muutamalla kuukaudella. "Mikäli tämä olisi helppoa hommaa, niin kaikkihan pystyisivät tekemään tällaisia peilejä", toteaa Opetonin toimitusjohtaja Tapio Korhonen.

"Olen tehnyt pienestä saakka teleskooppien peilejä, mutta siirtynyt vain vähitelleen suurempiin ja suurempiin, entistä vaativampiin", kertoo Korhonen ja toteaa, että kokemuksen turvin hän on kehittänyt menetelmät, joilla Opteonin laitteet tekevät nyt planeettamme tarkinta hiontatyötä.

Artist's impression of Herschel
Herschel-avaruusteleskooppi painaa yli kolme tonnia ja on yhdeksän metriä korkea. Leveyttä laitteella on nelisen metriä.

"Itse asiassa olemme ainoa yhtiö Euroopassa, joka pystyy tekemään peilin piikarbidista, ja nähtävästi maailmanlaajuisesti ainoa, joka pystyy tekemään sen näin tarkasti", jatkaa Korhonen ja selittää, että peilin materiaali piikarbidi on tasalaatuista, kovaa ja kevyttä ainetta, jonka hiominen onnistuu vain timantilla. "Mikään muu ei siihen pure."

Piikarbidi on aluksi pölyä, hyvin hienojakoista puuterimaista ainetta, joka puristetaan usean tuhannen ilmakehän paineessa kiinteäksi ja muotin avulla jo lähes lopulliseen muotoonsa. Aine sintrautuu paineessa kiinteäksi ja piikarbidikappaleita on lopuksi helppo kiinnittää toisiinsa. Menetelmä on eräänlaista juottamisen tyylistä liimaamista. "Herschelin peili on koottu 12 osasta. Yhtenä kappaleena tällaista peiliä ei voisi tehdä."

Kokoamisen jälkeen peilin pinta hiotaan oikeaan muotoonsa, ja kun se on nyt tehty, tarkistetaan pinnan muoto vielä kerran ja sitten pintaan höyrystetään alumiinikerros, joka toimii peilin peilaavana aineena. Pinnoitus tehdään Espanjassa Calar Alton observatoriossa.

Lajissaan suurin peili maailmassa

Herschel primary reflector after brazing at Boostec facilities
Peilin paksuus on vain noin 20 cm ja sen rakenteen muodostavien osien paksuudet ovat vain pari senttiä.

Tuorlassa hiottu Herschelin peili on suurin avaruuteen lähetettävä peili ja se peittoaa koossa Hubblen avaruusteleskoopinkin peilin selvästi: Hubblen peili on halkaisijaltaan 2,5 metriä, mutta Herschelin peili on metrin verran enemmän.

Vuonna 2007 avaruuteen laukaistava Herschel ei kuitenkaan astu suoranaisesti Hubblen tontille, sillä sen peili ja havaintolaitteet on viritetty katsomaan maailmankaikkeutta laajemmalla aallonpituusalueella. Herschel on ensimmäinen avaruusobervatorio, joka pystyy tekemään havaintoja koko taajuusalueella kaukaisesta infrapunaisesta alimillimetriaaltojen alueelle. Maan pinnalta ei kyetä havaitsemaan koko tätä aluetta, koska ilmakehä imee itseensä osan säteilystä.

Suuresta halkaisijastaan huolimatta peilin paksuus on vain noin 20 cm ja sen massa alle kolmisensataa kiloa. Perinteistä tekniikkaa käyttäen Herschelin optiikka ja tuet olisivat painaneet 1,5 tonnia. Painonsäästön lisäksi piikarbidi on lasia tai peiliksi sopivaa metallia kestävämpää ja sen lämpöominaisuudet ovat paremmat - se ei siis muuta muotoaan paljoakaan lämpötilan muuttuessa.

Sen jälkeen, kun peili on valmis, testataan sitä kolmen kuukauden ajan, jotta kaikki mahdolliset mekaaniset tai optiset viat saataisiin selville. Varsinaisen satelliittiin asennettavan peilin lisäksi on suunnitelmissa tehdä varapeili, joka voitaisiin vaihtaa alkuperäisen tilalle, mikäli lentäväksi tarkoitetun alkuperäisen peilin kanssa ilmenisi joitain ongelmia. Korhonen odottaa varapeilin tilausta ESAsta koska tahansa.

Kaksi kärpästä yhdellä iskulla

Artist's Impression of the Herschel Spacecraft
Ylempänä oleva Herschel ja pieni Planck ovat laukaisun aikaan sisäkkäin, mutta irtaantuvat toisistaan heti laukaisun jälkeen.

Herschel lähetetään matkaan vuonna 2007 yhdessä toisen suomalaisittain kiinnostavan tiedesatelliitin, Planckin, kanssa. Laukaisun aikaan ne ovat osittain toistensa sisällä ja lähtevät vasta kiertoradalla omille teilleen.

Herschel sijoitetaan lopulta ns. Lagrangen pisteeseen no. 2, joka on noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta Auringosta katsottuna planeettamme varjopuolella. Lagrangen pisteessä satelliitit voivat olla lähes paikallaan. Siellä Herschel tulee tutkimaan pääasiassa uusia, syntymässä olevia galakseja, mutta sen kohdelistalla on paljon muitakin kaukaisia ja huonosti tunnettuja tähtitaivaan kohteita aivan ajan ja avaruuden reunalla.

Herschelissä on kolme erillistä havaintolaitetta, jotka kaikki käyttävät samaa suurta peiliä valon keräämiseen. Laitteiden herkimmät kuvantavat osat jäähdytetään lähes absoluuttisen nollapisteen lämpötilaan, jotta ne toimisivat herkemmin ja tarkemmin.

Siinä missä Herschel tutkii maailmankaikkeuden alussa syntyneitä kaukaisia galakseja, kuuntelee Planck kaikkeuden alkuräjähdyksen jälkeensä jättämää kaikua. Kaikkialta taivaalta näyttää tulevan tasaista, kolmen kelvin-asteen lämpötilassa olevan mustan kappaleen lähettämän säteilyn kaltaista mikroaaltosäteilyä, jonka tutkijat olettavat olevan jäänne maailmankaikkeuden alun tapahtumista.

Herschel-satelliitin pitäisi olla valmiina tämän vuoden lopussa, minkä jälkeen laitetta tullaan testaamaan ja virittämään laukaisukuntoon ensi vuoden ajan. Laukaisu tapahtuu Ariane 5-kantoraketilla Kouroun avaruuskeskuksesta vuonna 2007. ESAn uuden avaruusteleskoopin budjetti on noin miljardi euroa ja siitä peilin osuus on satoja miljoonia.

Lisätietoja:

Toimitusjohtaja Tapio Korhonen
Opteon Oy
puh. 02-333 8298
Tapio.Korhonen@astro.utu.fi

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.