Por dentro dos supertelescópios

Thereza Venturoli

As cúpulas dos maiores telescópios do planeta escondem uma tecnologia obcecada pela precisão. Espelhos de até dez metros de diâmetro não admitem imperfeições maiores do que um centésimo de milímetro. Dispositivos eletrônicos corrigem a sutil deformação causada pelas mudanças de temperatura. E raios laser criam estrelas artificiais. Prepare-se…Agora, você vai entrar nesses superobservadores do Cosmo.

O maior do mundo

O Keck, instalado a 4 150 metros acima do nível do mar, no topo do monte de Mauna Kea, Havaí, está em operação desde 1992.

O espelho principal, chamado primário tem 10 metros de diâmetro, 7,5 centímetros de espessura e pesa 14,4 toneladas. Ele parece uma colméia: é formado por 36 segmentos — pedaços menores, cortados na forma de hexágonos — revestidos de alumínio.

A faxina é feita com uma solução de gás carbônico. O jato retira a sujeira, sem atacar a superfície aluminizada.

O foco Cassegrain é um buraco, por onde passa a luz que vai atingir os aparelhos de medição e observação que ficam no fundo do telescópio.

Cada segmento pesa 400 quilos e tem 1,80 metro de diâmetro. O intervalo entre uma peça e outra não ultrapassa 3 milímetros. As bordas estão carregadas de sensores eletrônicos que acusam qualquer deslocamento. É a chamada ótica ativa.

Existe espelho mais perfeito do que eu?

O VLT (sigla para Telescópio Muito Grande, em inglês), da E (Observatório Europeu do Hemisfério Sul), vai usar quatro espelhos inteiriços. Cada um com 8,30 metros de diâmetro. O primeiro deles, em fase de acabamento na indústria francesa Reosc (sigla para Pesquisas e Estudos Óticos e Ciências Conexas, em francês), é o maior objeto de vidro já construído para instrumentos de precisão.

Fabricar instrumentos desse calibre exige paciência e perícia. Os técnicos da empresa Schott, na Alemanha, (que realizaram a primeira etapa do trabalho) gastaram um ano e meio apenas para derramar o material derretido na fôrma giratória. A Schott executou desde a fundição da sílica até o polimento inicial do disco. Para transformar essa massa numa cerâmica que resistisse às variações de temperatura sem se contrair ou expandir, ela foi aquecida e resfriada repetidas vezes, ao longo de oito meses.

Enfim, a lente embarcou para a França, para receber o polimento final: a curvatura tem de ser exata e é preciso aplicar o revestimento de alumínio, que torna o vidro capaz de refletir imagens com perfeição. Encaixado sobre a base, ela deve seguir, ainda este ano, para Cerro Paranal, no deserto de Atacama, norte do Chile, onde está sendo construído o VLT.

Como é construída a grande “retina”, em seis lições

A matéria-prima

É uma areia refinada (sílica) misturada com zircão. Este elemento químico vai ajudar a “segurar” a dilatação do vidro pronto.

Na boca do forno

Por duas semanas, o cadinho é alimentado com 45 toneladas de sílica. Ela vai derreter a 1 400 graus centígrados, durante um mês.

Fôrma giratória

A massa incandescente é despejada num molde que dá seis voltas por segundo, empurrando-a para a borda e dando-lhe a forma côncava.

O furo do foco

Uma furadeira “come” o centro da lente, abrindo o foco Cassegrain — o buraco por onde passará a luz no telescópio pronto.

Milímetro a milímetro

O primeiro polimento reduz de 30 para 17,7 centímetros a espessura do disco. Daqui, ela segue para o acabamento final, na França.

Perfeição microscópica

Antes de sair da Alemanha, é feito um exame microscópico completo: se existir alguma bolha ou mancha, todo o trabalho estará perdido.

Para saber mais:

Janelas para o céu

(SUPER número 1, ano 9)

A ótica se adapta às circunstâncias

Se você não pode vencer o inimigo, una-se a ele. Foi essa, mais ou menos, a conclusão a que os engenheiros chegaram, para resolver as variações de temperatura, que podem acabar com a qualidade da imagem. A explicação é simples: quando faz calor, o vidro se dilata; quando o tempo esfria, ele volta a se contrair. Com essa dança, a precisão fica comprometida.

Antigamente, entendia-se que um bom aparelho de observação precisava de um espelho rígido: quanto mais “duro” o material e mais firme a base de apoio, menor a distorção da imagem. Os atuais são flexíveis e estão apoiados em estruturas capazes de acompanhar e de se adaptar ao sobe-e-desce da temperatura do meio ambiente. É a ótica ativa.

Essa é a tecnologia usada no Keck, com seus hexágonos, que podem ser controlados independentemente. Também no futuro VLT: apesar de ser uma peça única, inteiriça, a lâmina é muito fina e, portanto maleável. Compare: 17,7 centímetros do telescópio do E contra 1 metro do telescópio de Monte Palomar, Califórnia, Estados Unidos, concluído em 1948.

O segredo dessa flexibilidade está em pequenos amortecedores eletrônicos acionados por computador, que corrigem a posição da placa refletora quando o calor ou o frio a deforma.

Nasce uma estrela a laser

O frio e o calor mexem também com as altas camadas de gases, que compõem a atmosfera terrestre, dezenas de quilômetros acima das nossas cabeças. Com isso, um pontinho luminoso pode parecer, daqui de baixo, um borrão no céu. Para ver direito é preciso comparar essa imagem com a de uma estrela conhecida. Se a atmosfera estiver distorcendo uma, a outra também deve estar sendo deformada.

Se não tiver estrela nenhuma conhecida por perto, é “só” criar uma estrela artificial, a laser, com a ótica adaptativa. A idéia surgiu nos laboratórios da Força Aérea americana, ainda nos anos do projeto Guerra nas Estrelas, quando os Estados Unidos desenvolviam tecnologia para espionar países e atacar inimigos, como a ex-União Soviética, a partir de estações espaciais. Tudo consiste em lançar no espaço um raio laser. A cerca de 40 quilômetros de altura seu reflexo cria um ponto luminoso, como uma estrela. “Essa tecnologia ainda não tem uso efetivo nas observações astronômicas, porque é muito cara”, explica o astrônomo Francisco Jablonski, diretor científico do Laboratório Nacional de Astrofísica, em Itajubá. Mesmo assim, os supertelescópios, como o Gemini I e II, ainda em construção, já estão equipados com a ótica adaptativa, que deverá se tornar, em breve, um recurso constante das observações astronômicas.

Monstruoso disco transparente

Este é um dos quatro refletores do VLT, que deve entrar em operação no ano 2000. Ele tem 17,7 centímetros de espessura, 22 toneladas de peso e 8,30 metros de diâmetro

O polimento é uma etapa delicada do processo de fabricação. Parte do trabalho é feita manualmente. Todo cuidado é pouco. Se sobrar alguma rebarba, por menor que seja, a qualidade das imagens ficará seriamente comprometida.

A cor amarelada aqui não é truque fotográfico. É uma luz amarela mesmo. Lançada por trás do disco, ela muda de cor ao atravessar qualquer irregularidade. Para os técnicos, isso é um alerta: Atenção, defeito à vista! É preciso polir aqui!

Este frasco contém um composto químico em pó, à base de carbono, usado para polir a superfície. Esfregado com uma esponja, esse produto abrasivo “acerta” qualquer desnível da superfície