رصد کهکشان‌ها در فاصله ۶۶ میلیارد میلیارد کیلومتری از سطح زمین

به گزارش سارنا به نقل از ایسنا، از ارائه پیشنهاد ساخت یک رصدخانه بزرگ به عنوان یک آزمایشگاه علمی بزرگ و تصویب آن به عنوان یک طرح کلان ملی تاکنون ۲۳ سال گذشته و اکنون شاهد به بار نشستن این پروژه ملی در ارتفاع ۳۶۰۰ متری در ارتفاعات "گرگش" هستیم. آزمایشگاه ملی نجوم طبق اعلام رسمی رصدخانه ملی ایران بلاخره به فاز نورگیری رسیده است.

داستان بالندگی این رصدخانه از اولین گام‌های محققان و اساتید حوزه فیزیک و اخترشناسی ایران و در روزهای پایانی سال ۱۳۸۲ آغاز شد. در آن زمان و در هیات دولت، این طرح با اختصاص بودجه مستقل به تصویب رسید، ولی به دلایل مختلف، بودجه‌ای در سال بعد به آن اختصاص نیافت! و با روی کار آمدن دولت احمدی‌نژاد این طرح کاملا متوقف شد تا اینکه پژوهشگاه دانش‌های بنیادی برای اجرای این طرح ملی پیش قدم شد و کار طراحی و ساخت‌ رصدخانه آغاز شد.

این رصدخانه بزرگترین پروژه ملی علمی کشور در حوزه نجوم است که در دستور کار پژوهشگاه دانش‌های بنیادی قرار گرفت و اکنون در قله‌ ۳۶۰۰ متری گرگش که با طی کردن مطالعات مکان‌یابی ۶ ساله انتخاب شد، آخرین فاز پایانی خود را کامل کرده است.

هرچند قله "گرگش" در ابتدا یک قله غیر قابل دسترس بود اما برای رسیدن به ارتفاع ۳۶۰۰ متری قله، ۱۱ کیلومتر جاده کوهستانی از ارتفاع ۲۴۰۰ تا ۳۶۰۰ متری قله ساخته شد.

پروژه رصدخانه ملی علاوه بر حضور محققان ایرانی در حوزه‌های مختلف فنی و مهندسی و کیهان‌شناسی و اخترفیزیک؛ از شورای مشاوران بین‌المللی نیز تشکیل شده است که از جمله این مشاوران بین‌المللی می‌توان به افراد نامبرده زیر اشاره کرد:

پروفسور "جری گیلمور"؛ دارای دکترای اخترفیزیک از دانشگاه "کانتربری" نیوزلند و استاد تمام موسسه نجوم دانشگاه "کمبریج". وی مسئول انگلیسی پروژه تلسکوپ فضایی "گایا" و مدیر پردازش داده و برنده ۱۷ جایزه بین‌المللی در زمینه نجوم است. پروفسور "پدرو آلوارز"؛ او دارای دکتری اخترفیزیک از Instituto de Astrofísica de Canarias و مدیر طراحی و ساخت بزرگترین تلسکوپ فعال در جهان در جزایر قناری (GTC) است. پروفسور "کالین کانینگام"؛ مدیر برنامه رصدخانه "ادینبورگ" اسکاتلند در مرکز فناوری نجوم انگلستان که تجربه ۳۰ سال فعالیت در زمینه مهندسی الکترونیک و سیستم‌ها، مدیر پروژه و مدیر فنی در زمینه علوم پایه از جمله نجوم، ژئوفیزیک و زیست‌شناسی را در کارنامه خود دارد. دکتر "مارتین کالام"؛ رئیس بخش فناوری در رصدخانه جنوبی اروپا ESO، فیزیکدان ارشد در رصدخانه جنوب اروپا ESO و مهندس ارشد سیستم در رصدخانه جنوب اروپا (ESO) است و بیش از ۵۰ مقاله در مجلات بین‌المللی منتشر کرده است. دکتر "پیرو سالیناری" ؛ دارای دکترای نجوم از دانشگاه "فلورانس" و معاون مدیر در بزرگترین تلسکوپ دوقلوی جهان LBT است. پروفسور "لورنزو زاگو"؛ استاد تمام دانشگاه علوم کاربردی IAI Institut d'Automatisation Industrielle و طراح و سازنده عملگر ۶ محوره تلسکوپ VLTI ATS, VISTA  و طراح سیستم‌های حرکتی در تلسکوپ ۵/۲ متری sofia است. وی همچنین موفق به طراحی مکانیسم حرکت آیینه ثانویه در تلسکوپ ۸/۱۰متری GRANTECAN و طراحی ربات فضایی EUROBOT (ESA) شده است. دکتر "دیوید باکلی"؛ مدیر علمی تلسکوپ ۱۰ متری  SALT در رصدخانه آفریقای جنوبی SAAO با ۵۲۹ مقاله علمی است. وی هم اکنون عضو بخش فناوری و علوم داده در اتحادیه جهانی نجوم IAU، عضو بخش آموزش، اطلاع رسانی و میراث ماندگار اتحادیه جهانی نجوم IAU، عضو بخش ستاره‌ها و فیزیک ستاره‌ای اتحادیه جهانی نجوم IAU، عضو کمیسیون نور سنجی و قطبش سنجی نجومی اتحادیه جهانی نجوم IAU، عضو کمیسیون آموزش و توسعه نجوم اتحادیه جهانی نجوم IAU و عضو کمیسیون سیستم های ستاره‌های دو و چندتایی اتحادیه جهانی نجوم IAU است.

*** آینه اولیه تلسکوپ رصدخانه ملی ایران نیز به قطر ۳ متر و ۴۰ سانتی‌متر و با ضخامت حدود ۱۸ سانتی‌متر است که از سرامیکی به نام Zerodur  ساخته شده است. از آنجایی که ساخت چُنین آینه‌ایی نیاز به فناوری‌های پیچیده‌ای دارد و ساخت آن در کشور امکان‌پذیر نیست این قطعه سرامیکی در سال‌های گذشته از یک شرکت اروپایی خریداری شده و در یک شرکت دانشگاهی اروپایی که در همین حوزه برای ساخت قطعات اُپتیکی تلسکوپ‌های فضایی فعالیت می‌کند، صیقل داده شده است. در این فرآیند، زبری سطح آن به حدود ۲ نانومتر رسیده است. ضریب انبساط طولی این قطعه سرامیکی در مقابل تغییرات دمایی ۲۰۰ برابر کمتر از مواد متعارف است. این قطعه در ایران با لایه نشانی به آینه تبدیل شد.

تلسکوپ رصدخانه ملی، نخستین سازه عظیم و در عین حال دقیق ساخت ایران است که فناوری‌های مختلفی از حوزه‌های "اُپتیک"، "مکانیک" و "کنترل نرم افزار و سخت افزار" در آن به کار رفته است. این تلسکوپ در درون سازه ۹۰ تنی است که باید آینه آن را با دقت ۵ ده هزارم درجه در حضور باد به صورت بی‌درنگ کنترل کند.

به گفته محققان، برای ساخت این رصدخانه بیش از ۱۲۰ هزار قطعه مکانیکی و اپتیکی به کار گرفته شده است و در نهایت به کمک این تلسکوپ می‌توان کهکشان‌های پُرحجم در فاصله ۶۶ میلیارد میلیارد کیلومتر از زمین را رصد کرد.

در نیمکره شمالی کره زمین رصدخانه‌هایی از اسپانیا تا هند ایجاد شده و رصدخانه ایران هشتمین رصدخانه حرفه‌ای در نیمکره شمالی زمین به شمار می‌رود.

اصلی‌ترین فعالیت‌های طرح رصدخانه ملی ایران شامل طراحی، ساخت،‌ نظارت و بهره‌برداری از تلسکوپ ۳.۴ متری INO340 و زیرساخت‌ها و ابزارهای آن می‌شوند.

از جمله ابزارهای مکمل تلسکوپ اصلی می‌توان به حسگر جبهه موج، ردیاب خودکار،‌ ابزار نورسنجی/تصویربرداری و طیف نگار اشاره کرد. انجام این مسئولیت‌ها در مرحله اول بر عهده تیم مدیریت و سپس با بخش‌های مختلف طرح از جمله تیم اپتیک، اپتیک فعال، مکانیک، سیستم کنترل تلسکوپ و تیم سایت "گرگش" بوده است.

همچنین امکانات پشتیبانی در نزدیکی قله گرگش از دیگر بخش‌های این پروژه است که این امکانات شامل ساختمان خدمات تلسکوپ و لایه نشانی، سامانه پایش سایت و یک رصدسرا در نزدیکی روستای "کامو" است که احداث شده است. امکانات رصدی دیگری از جمله یک تلسکوپ یک متری و یک سامانه میدان دید باز هم در این مکان پیش بینی شده است.

ایستگاه پایش سایت از دیگر خدمات پشتیبانی است که هم اکنون در محل قله نصب شده و سامانه میدان دید باز هم راه‌اندازی شده است.

آینه اولیه تلسکوپ رصدخانه ملی ایران نیز به قطر ۳ متر و ۴۰ سانتی‌متر و با ضخامت حدود ۱۸ سانتی‌متر است که از سرامیکی به نام Zerodur  ساخته شده است. از آنجایی که ساخت چُنین آینه‌ایی نیاز به فناوری‌های پیچیده‌ای دارد و ساخت آن در کشور امکان‌پذیر نیست این قطعه سرامیکی در سال‌های گذشته از یک شرکت اروپایی خریداری شده و در یک شرکت دانشگاهی اروپایی که در همین حوزه برای ساخت قطعات اُپتیکی تلسکوپ‌های فضایی فعالیت می‌کند، صیقل داده شده است. در این فرآیند، زبری سطح آن به حدود ۲ نانومتر رسیده است. ضریب انبساط طولی این قطعه سرامیکی در مقابل تغییرات دمایی ۲۰۰ برابر کمتر از مواد متعارف است. این قطعه در ایران با لایه نشانی به آینه تبدیل شد.

بخش لایه نشانی یکی از بخش‌های کلیدی هر رصدخانه مدرن است که در آن از یک محفظه پوشش خلأ برای نشاندن یک لایه آلومینیومی بر روی بستر آینه‌ای استفاده می‌شود. این فرایند بسیار مهم است، زیرا کیفیت آینه هر تلسکوپ در طول زمان افت می‌کند و بنابراین فرایند لایه‌نشانی باید حداقل هر دو سال یکبار تکرار شود.

محفظه رصدخانه ملی ایران برای محافظت از پرسنل، تلسکوپ و تجهیزات مربوطه طراحی شده است و فرایند رصد را به شکلی امکان‌پذیر می‌کند که کیفیت و دقت را تا حد ممکن بالا ببرد. این ساختمان متشکل از دو قسمت اصلی "ساختمان ثابت" و "گنبد چرخان" است که در کنار هم کار می‌کنند تا شرایط لازم را برآورده کنند و محیط کار و عملیاتی مطلوب را ارائه دهند.

محفظه تلسکوپ رصدخانه ملی نیز متشکل از یک ساختمان ۸ ضلعی است. بخش ثابت محفظه دارای ساختار بتن یا فولادی است که توسط پانل‌های ساندویچی پوشیده می‌شود. همان نوع روکش می‌تواند ساختار فولادی گنبد چرخان را نیز بپوشاند. قطر بخش ثابت حدود ۱۵ متر و ارتفاع آن ۹.۵ متر است. چرخ‌ها، غلتک‌ها، تله گرد و غبار، مکانیزم‌های حرکت دهنده گنبد و همچنین سیستم انتقال قدرت الکتریکی در رابط بین قسمت ثابت و متحرک محفظه واقع شده‌اند.

بخش ثابت محفظه چهار طبقه است که شامل طبقات رصدی و گنبد می‌شود و طبقه‌های زیرین آن به صورت فعال سرد می‌شوند تا در طول روز هم دمای ساختمان معادل دما در شب باشد.

این مجموعه یک بار (دوشنبه- ۷ تیرماه) با حضور حسن روحانی- رییس جمهور وقت و سورنا ستاری- معاون وقت علمی و فناوری رییس جمهور به صورت مجازی (ویدئو کنفرانس) و طی مراسمی رونمایی و افتتاح شد. طرحی که قبل از برگزاری مراسم رونمایی‌اش، معاون وقت علمی رییس جمهور در صفحه شخصی اینستاگرام خود اولین نورگیری رصدخانه را به یک آینده نزدیک حواله داده بود و دقیقاً پس از این مراسم بود که شائبه‌هایی در زمینه افتتاح رصدخانه با یک تلسکوپ بدون آینه بوجود آمد.

پس از این اتفاق، منتقدان بر این باور بودند که این افتتاح با توجه به تکمیل نبودن پروژه و نداشتن آینه، بیشتر افتتاحی نمایشی است، ضمن آنکه مجله "ساینس" گزارشی را به نقل از دکتر "سپهر اربابی" از محققان پیشین پروژه ملی رصدخانه، در این رابطه منتشر کرد. 

دکتر حبیب خسروشاهی، مجری طرح رصدخانه ملی ایران نیز پس از این حواشی ایجاد شده در پاسخ به این سوال که آیا نمی‌شد که افتتاح رصدخانه ملی بعد از انجام لایه‌نشانی شیشه و انتقال آن به قله گرگش اعلام شود، گفت: « ما همواره برای اجرای این پروژه، روی هدف نهایی آن متمرکز بودیم و یادمان باشد که این پروژه در سال‌های ۹۲ تا ۹۵ وارد دوره سکون شد و توقف و تعطیلی آن به طور رسمی اعلام شد و ما در اجرای این طرح تلاش کردیم که آسیبی به این طرح کلان وارد نشود، ضمن آنکه برای عملیاتی کردن این طرح نیازمند حمایت‌های دولتی و فراتر از آن هستیم».

دقیقاً در همین روزها پروفسور "یوسف ثبوتی" استاد پیشکسوت دانشکده فیزیک دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان و رییس گروه علوم پایه فرهنگستان علوم و از محققان سابق رصدخانه ملی با تاکید بر اینکه علم امروزی در جای بسته انجام نمی‌شود بلکه نیاز به ارتباطات بین‌المللی وسیعی دارد، رصدخانه ملی را جایگاهی برای ورود منجمان کشور به عرصه‌های بین‌المللی دانست و تاکید کرد: به گروه منجمین و مهندسان درگیر در این پروژه آفرین می‌گویم چون کار منحصر به فردی را انجام دادند. در واقع این تلسکوپ، یکی از مواردی است که ارتباطات بین‌المللی علمی کشور را با دنیا برقرار خواهد کرد. در دنیا چندین تلسکوپ‌ کلاس‌های ۳.۵ تا ۴ متری وجود دارد که هند صاحب این گونه تلسکوپ‌ها است و ایران نیز با برخورداری از تلسکوپ ۳.۴ متری خود که تا اسپانیا هیچ تلسکوپ بزرگ دیگری وجود ندارد، در واقع در میان حلقه واسط مناسبی قرار می‌گیرد که قادر است این ارتباطات بین‌المللی را برقرار کند تا هم اطلاعات علمی ارسال و هم اطلاعات علمی دیگری دریافت کند.

اکنون این رصدخانه به عنوان بزرگترین پروژه نجومی کشور با همه فراز و نشیب‌ها و حواشی که برای آن ایجاد شد، با انجام اولین نورگیری و ثبت اولین نور توسط تلسکوپ ۳.۴ متری آن در ارتفاع ۳۶۰۰متری، آخرین گام در مرحله تجمیعِ زیر مجموعه‌های تلسکوپ و تکمیل بزرگترین طرح علمی کشور را برداشته است و به گفته مجری این طرح به کمک این تلسکوپ می‌توان کهکشان‌های پُر حجم در فاصله ۶۶ میلیارد میلیارد کیلومتری از سطح زمین را رصد کرد.

داده‌های تصاویر اولین نور نشان می­‌دهد که تلسکوپ در ابتدای فرایند، کیفیت تصویر ۰.۸ ثانیه قوسی منطبق بر دید نجومیِ متوسط سایت رصدی گرگش را در کانون اصلی و در گستره میدان دید ۲ دقیقه قوسی فراهم می‌کند. تصویر سیستم جفت‌کهکشان برخوردی Arp 282 در فاصله ۳۲۰ میلیون سال نوری برای ثبت اولین نور جسم فراکهکشانی نشان دهنده قابلیت­‌های فنی این تلسکوپ در نخستین شب رصد فنی است.