Yrke: Kometjägare

Skriven av

På Europas mörkaste plats, mitt i Labanoriu Nationalpark norr om Vilnius i Litauen ligger Moletais Astronomiska Observatorium (Moletu Astronomijos Observatorija, MAO). Med sina två teleskop, varav ett med 63 centimeters spegel och det stora med 165 centimeter, är de de största i Litauen.

Det stora teleskopet vid Moletais Astronomiska Observatorium byggdes vid Leningrads tekniska universitet och blev färdigt 1989. Det här var precis vid tiden för Sovjetunionens sammanbrott, så tiderna var oroliga även för teleskopbyggare. Universitetet byggde egentligen tre likadana teleskop, men det som skulle till Ukraina blev bara halvfärdigt innan Sovjet föll ihop och spegeln till det andra råkade hamna i det nya Ryssland och mekanismen i Maidanako i Uzbekistan (och ingen av dem vill numera ge med sig) så MAO kan ståta med det enda, fungerande teleskopet.

Det stora teleskopet är utrustat med en Cassegrain-monterad CCD-kamera på 1300 x 1300 pixel, kyld med flytande kväve. På golvet står ett dewarkärl med flytande kväve.

Laurent Cassegrain var en fransk uppfinnare som redan 1672 kom på en smart metod att förkorta spegelteleskop. Teleskopet har en parabolisk stor primär spegel i botten (under den svarta slutaren i denna artikel) och en sekundär, konvex hyperbolisk spegel som sitter mitt i teleskopet (se bilden på sekundärspegeln) och skickar tillbaka bilden genom ett hål i primärspegeln till kameran som sitter mitt i detta hål (se kamerabilden). På så sätt viks strålgången ihop och teleskopet kan kortas betydligt, jämflört med den gammalmodiga newtonska konstruktionen (jaja, läs i Wikipedia). Spegelteleobjektiv till småbildskameror är uppbyggda på just detta sätt.

Anledningen till att man kyler CCD-arrayen i kameran är att kislet själv genererar brus i form av slumpmässiga elektroner som är med och bråkar i de ljuskänsliga cellerna. Ju kallare materialet är desto färre störelektroner genereras. Idealet hade varit att kyla med flytande helium, men flytande kväve är inte så illa det heller. Dessutom är det mycket billigare (kostar mindre än öl).

Man skulle inte tro att det gick att göra avancerade observationer mitt i Europa, men faktum är att MAO faktiskt kunde verifiera upptäckten av solsystemets tionde planet Eris (före detta Xena) år 2005, ett inte särskilt ljusstarkt objekt i Kuiperbältet, utanför Plutos bana. (Fast sanningen är att de flesta litauiska astronomer numera håller till vid det nordiska observatoriet på La Palma på Kanarieöarna, eftersom det trots allt är mindre moln där.)

Ovanligt bra konditioner

Konditionerna för astronomiskt arbete i Labanoriu Nationalpark är bland de bästa i Centraleuropa, med storstaden Vilnius på 80 kilometers avstånd söderut och inga andra större ljuskällor i andra riktningar (huvudsakligen Vitryssland, men det är inte så utvecklat). Observatoriet har i medeltal 100 dagars bra seeing per år, med 10 dagar med en upplösning bättre än 1 milliradian. På väg in i parken står det varningsskyltar om att man ska släcka alla strålkastare när man närmar sig observatoriet. Förhållandena var egentligen mycket bättre då teleskopet uppfördes under Sovjettiden, eftersom Östeuropa var mycket mörkare då. Idag är det inte lika bra, men ändå ganska imponerande. Går man som storstadsmänniska ut i det absoluta mörkret därstädes famlar som en blind i minst 20 minuter innan man ens hjälpligt kan orientera sig. Astronomerna som är vana myser och skrattar.

Teleskopet kostade cirka en miljon rubel på sin tid och betalades till fullo till Sovjet och tillföll således litauiska staten vid Sovjetunionens sammanbrott. Eftersom rubeln inte var konvertibel i västvaluta är det svårt att uppskatta den riktiga kostnaden, men ett motsvarande modernt teleskop skulle kosta cirka 7 miljoner USD idag.

(Sidospår: Då var det hårdare för radioastronomerna i Irbene i Lettland. Irbene var intill Sovjets sammanbrott en hemlig, stängd militärstad som beboddes av cirka 3000 personer, där en av medlemmarna i varje familj arbetade vid spionantennerna, ett slags tidigt Echelon. Antennerna består av en samling av tre parabolantenner, varav den största har 32 meters diameter och de användes för att tjuvlyssna på västliga telesatelliter. Efter långa förhandlingar, med draghjälp från bland andra folket i Moletai och svenska Råö-observatoriet, såldes antennerna till Lettiska staten för civil astronomisk användning, istället för att, som ryssarna helst hade velat, sprängas. Fast innan ryssarna stack, snodde de med sig allt löst, inklusive ganska mycket kopparkabel, som astronomerna fick ersätta. Trots det funkar antennerna fint idag. Radioteleskopet Viracs egen webbplats: http://eng.lsm.lv/article/economy/economy/radiotelescope-to-point-skyward-again-for-space-science.a133277/ Författarens sida om Irbene: http://www.qedata.se/js.htm > Gallerier > Lettland. Nå, det var ett sidospår.)

Fjärrstyrt över Internet

Teleskopet och kameran är helt datorstyrda och man har experimenterat med att fjärrstyra dem från Vilnius via Internet med lyckat resultat. Varför gör man så? Teleskopet arbetar under den astronomiska fakulteten vid Vilnius Universitet och det är betydligt mycket bekvämare att bara klicka på en position vid skrivbordet inne på universitetet, eller för den skull vid nattduksbordet hemmavid, än skumpa iväg i flera timmar på de inte allt för upplyftande vägarna i nationalparken. Ändå klarar sig teleskopet inte utan en operatör, eftersom det flytande kvävet måste fyllas på var sjätte timme, någon måste öppna taket på kvällen, stänga det om det börjar regna osv.

En rundvandring

Observatorieområdet är magnifikt med de två stora domerna och det mindre, gamla teleskopet intill. Dessutom finns där många heliga stenar från hednatiden. (Vi svävar ut igen: Litauen var det land i Europa som blev kristet allra sist, eller 1386 för att vara exakt. Fram till dess behöll man sin hedniska religion, någonting i stil med vår asatro, men med delvis andra gudar och någonting så spännande som elddyrkan. Kvar från den tiden finns en mängd heliga stenar och på observatorieområdet finns flera stycken med olika sorters håligheter som förmodligen varit altare eller stått på någon kultplats. Den underligaste har flera hål och kallas för Djävulens fotavtryck.)

Administrationsbyggnaden med hotell för ditresta astronomer. Vi befinner oss så långt ute i ingenstans att man inte direkt tar sig till ett hotell ”inne i stan” när man vill sova. Och sover gör man på dagarna. På väggen finns ett magnifikt solur som både visar tiden på dagen och årstiden genom att peka ut platsen i zodiaken också.

Den första observatoriebyggnaden med skjutbart tak (visas stängd), som uppfördes 1970. Det fanns inte så gott om pengar då, så ett enkelt tegelhus fick duga, med ett vanligt amatörteleskop uppe på vinden, som alltså blev en observatörsplattform när taket sköts undan.

63-centimeterstelekopet uppfördes 1974 med en spegel inköpt i USA redan 1938, som legat på is sedan dess. Det fanns helt enkelt inte medel i det unga, fria Litauen på trettiotalet att bygga ett teleskop.

165-centimetersteleskopet uppfördes och såg first light 1991, även om själva teleskopmekaniken och spegeln tillverkats redan 1989. Det var då norra Europas största teleskop.

Kameran i fokus. Fokus ligger någonstans inne i det gula röret. Därpå följer en lång svart brännviddsförlängare (virtuellt 4 meter) och längst till höger syns den vertikala burken för flytande kväve, inuti vilken CCD-arrayen sitter. Man lyfter helt enkelt av locket upptill och pytsar i mer kväve när det förra har kokat bort. Det kanske ser lite slarvigt ut med ledningarna tejpade hit och dit, men det påverkar inte bilderna, och dessutom fungerar det. Man byter inte instrument så ofta.

Sekundärspegeln, alltså den hyperboliska spegel som kastar tillbaka bilden genom hålet i primärspegelns mitt. Notera det svartmålade korset, upphängningen bakerst, som är det som ger alla starka stjärnor så vackra (irriterande) disney-strålar (”coma” på astronomspråk). Den måste tyvärr finnas mitt i strålgången. Allt är egentligen helt svart, det är jag som skruvat upp exponeringen för att visa detaljerna.

Så här ser det ut i operatörsbåset under domen intill teleskopet, försett med styrdator och värmeelement, där en operatör måste befinna sig när teleskopet riktas och kalibreras och för att fylla på det flytande kvävet under observationsperioden. Det kan bli ganska kallt däruppe under vinternätterna. Dörren ut till kupolen kan stängas ljustätt för att inte ljuset i operatörsbåset ska störa observationen.

Kontrollrummet. Datorn till höger sköter CCD-kameran och den till vänster riktningen. Man lägger upp en stjärnkarta på riktdatorns bildskärm och har kamerans bild bredvid för att kunna verifiera att man pekar rätt. En ny riktning väljs genom att man helt enkelt pekar och klickar på stjärnkartan och ser att CCD-bilden följer efter. Datorerna är helt vanliga PC med Windows. Tiden är förbi då man behövde specialdatorer och ovanliga operativsystem i forskningen.

Innanför kontrollrummet kommer vi till drivelektroniken. Rackskåpet innehåller rysk, hembyggd elektronik för att styra teleskopets riktning och vrida det. Längst ned, dock, en amerikansk UPS från APC för att klara strömavbrott. Notera de inte helt moderna, ryska oscilloskopen uppe på hyllan. Ytterligare instrument står bredvid, som kan hakas på teleskopet för andra typer av mätningar.

Man har till exempel en rödförskjutningsmätare som kan mäta avståndet till stjärnorna genom att jämföra stjärnans spektrum med ett känt spektrum och avgöra hur rödförskjuten stjärnan är. Ju mera rödförskjuten, desto längre bort är den, eftersom objekt som är längre bort från oss rör sig från oss med högre hastigheter och rödförskjutningen är dopplereffekten för ljus, ungefär som den sjunkande tonen när en ambulans rör sig bort från en åhörare.

Det andra instrumentet är en spektrometer som används för att analysera stjärnornas spektrum. Spektrums utseende och fördelning skvallrar dels om stjärnans ålder, dels om dess typ. Äldre stjärnor har förbrukat mycket av sitt väte och gjort om det till helium, eller gått vidare och gjort om sitt helium till tyngre ämnen. Detta avslöjas i spektrum, alltså stjärnans ljusfärg. När stjärnan gjort om det mesta av sitt material till järn fungerar fusionsprocessen inte längre, stråltrycket inifrån upphör och stjärnan störtar samman till en vit dvärg.

Uppe på 165 cm-teleskopets balkong har man denna fantastiska vy av omgivningarna. Strukturen till vänster i horisonten är det Etno-kosmologiska Museet strax intill (http://www.teknikaliteter.se/2017/11/15/etnokosmologiska-museet/). Det allra äldsta observatoriet syns nederst till vänster och en snutt av 63 cm-teleskopet till höger. Vi befinner oss mitt i en nationalpark så det finns inte många hus och gårdar runt omkring. När natten faller är det absolut kolmörkt. Toppen-toppen för astronomer. De enda störljusen vid horisonten är gränsövergångarna till Vitryssland som Litauen belyser kraftigt hela natten (annars skulle immigrationspolitiken gå överstyr ganska snabbt). Vitryssland är så lågt utvecklat att det inte innebär några ljusstörningar. Ännu bättre var det under sovjettiden när hela området låg på väldigt låg utvecklingsnivå. Närmaste större stad är Vilnius på 80 kilometers håll så den stör inte heller.

Kometjägaren Kazimeras Cernis (t.v, upptäckare av 25 kometer) och astrofysikern Gediminas Beresnevicius, t.h har visat runt på på sin arbetsplats.

Dvärgplaneten Eris (fd Xena)

Solsystemet har inte längre nio planeter, bara åtta. Pluto (2300 km diameter) degraderades till dvärgplanet, men fick sällskap av ett par nya, Ceres (975 km diameter) och Eris (2400 km diameter), varav Eris alltså är större. Några andra, inte fullt så stora är Ixion, Quaoar, Orcus och Sedna. Pluto befinner sig för det mesta i solsystemets tomma rymd, medan Eris och de flesta övriga dvärgplaneterna kretsar i det sk Kuiperbältet, ett område med is-grus och överblivet planetskrot som aldrig blev till planeter när solsystemet kondenserades för dryga 5 miljarder år sedan.

Eris är inte särskilt ljusstark eftersom den är en smutsig snöboll utanför Plutos bana. Här är ändå två bilder av den som författaren fick av kometjägarna och helt enkelt lade ovanpå varandra och justerade lite för olika vridning och zoomfaktor. Bilderna är tagna med två dygns mellanrum så planeten har hunnit röra sig en bit mellan exponeringarna. Trots att CCD-kameran är så känslig att den kan räkna enskilda fotoner fick den arbeta i fyra minuter för att kunna exponera Eris ordentligt.

Bilderna är tagna av Kazimeras Cernis med 165 cm-teleskopets CCD-kamera. Du ser hur planeten flyttat sig mot bakgrunden.

Objekt: Eris (fd. Xena) i närheten av stjärnbilden Valfisken
Magnitud: 18,7
Datum: 10 och 12 oktober 2005
Exponeringstid: 4 minuter vid f/3,1
Öppningsvinkel: 0,2 x 0,2 grader

I övrigt finns inga vanliga, välkända stjärnor i bilden. De svagaste i bilden ligger runt magnitud 20.

Tekniska data om 165 cm-teleskopet

Teleskopet under kupolen. Domen fick inte öppnas vid mitt besök eftersom CCD-kameran var kyld, redo för nästa natts observationer och därmed känslig för dagsljus, trots att slutaren, de svarta sektorskivorna som döljer huvudspegeln inuti den gula bas-klumpen, var stängd. Här talar vi om att räkna enskilda fotoner.

Notera binärkoden på väggen ovanför astronomernas huvuden. Den representerar teleskopets vridningsvinkel och är utförd i aluminiumfolie på svart botten. Den avlästes från början med en rad optiska sensorer för att rikta teleskopet, men var aldrig särskilt exakt och därför idag ersatts av en modern encoder. Den tekniskt lagde kanske undrar varför mönstret på väggen representerar helt vanlig rak binärkod och inte någon Gray-kod? Det undrar författaren också och det var sannolikt det, alltså risken för binärt fladder i övergångarna mellan två värden, och den nästan oöverstigliga arbetsuppgiften om man ville öka noggrannheten, hålla all folien ren, eller bara helt enkelt kalibrera alltihop, som gjorde att systemet övergavs och ersattes med modern elektronik.

  • 165 centimeters reflektorteleskop med bländare 3,1 enligt Cassegrain-principen.
  • Spegeln är inte parabolisk utan hyperbolisk för att ge wide-field-effekt.
  • Spegeln aluminiseras om vart 5:e år och har inbyggda värmeslingor för att eliminera imma och frost.
  • Öppningsvinkel: 10 mrad
  • Byggdes vid Leningrads Universitet 1989
  • First light i Moletai 1991
  • Kamera: 1300 x 1300 pixel LNG-kyld CCD
  • Vikt: 2 ton
  • Kupolen är av trä med plåttäckning
  • Teleskopet vrids datorstyrt med peka och klicka-metoden i en digital stjärnkatalog.

Den gröna delen är ekvatorialmontaget. Den ena vridningsaxeln, den som sticker upp ur golvet, är riktad mot Polstjärnan, varför man bara behöver vrida kring denna axel för att kontra jordens rotation. Den andra axeln används för att hitta rätt höjd på himlavalvet.

Den andra typen av montage, azimutalmontage, lite som en kanonlavett, innebär att man måste rikta teleskopet i två axlar och dessutom kompensera för jordrotationen i båda axlarna hela tiden, vilket blir besvärligare. Montaget är dock enklare och egentligen det enda alternativet för tyngre teleskop.

Spegeln aluminiseras om vart femte år. En frontförspeglad spegel av den här magnituden kan inte poleras eller tvättas om den blivit smutsig eftersom man förspeglar den med ett atomtunt lager aluminium som läggs på i vakuum. Försöker man vidröra ytskiktet nöts det bort. Att tvätta spegeln är nästan uteslutet. Hur man sedan får ned 500-kilosklumpen på ett säkert sätt de fem våningarna är en annan fråga. Och sen upp igen, utan att vidröra fronten.

Så går du vidare

Astronomi i Litauen: http://www.astro.lt/al-e.html
MAO: http://www.astro.lt/mao/aboutmao.html
Vilnius Universitet, 440 år, ett av de äldsta i Europa: https://www.vu.lt/en
Universitetsbiblioteket är nio år äldre: https://biblioteka.vu.lt/en

Om Litauen

Om du, som författaren, fick lära dig i skolan för hundra år sedan att Litauen är en sovjetrepublik, och sedan har läst allsköns smutskastning i massmedia, tror du kanske att det är ett fattigt, eländigt ställe med spruckna hus, rostiga järnvägar och elektronrörsdatorer. Inget kunde vara längre från sanningen. Efter frigörelsen 1991 har ekonomin brakat uppåt med sådan fart att det goda livet för länge sedan passerat det svenska. Varuutbudet i butikerna är betydligt bättre och valfriheten större än i Sverige. Vi är dåliga på mobiltelefoni i jämförelse och sjukvården gör saker med datorer som vi bara kan drömma om. Och maten, ja, den drömmer i varje fall författaren om hela tiden.

Kolla själv: http://www.qedata.se/js.htm > Gallerier > Litauen

Märken på artiklar:
Artikelkategorier:
Astronomi · Datakommunikation · Teknikhistoria

Lämna en kommentar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *