거대 마젤란 망원경

거대 마젤란 망원경 Giant Magellan Telescope
거대 마젤란 망원경
위치	칠레 아타카마주 우아스코현 트레과코 바예나르
좌표	남위 29° 02′ 54″ 서경 170° 40′ 01″
해발고도	2,516 m (8,255 ft)
관리기관	라스 캄파나스 천문대
파장	320 nm (940 THz)~ 25,000 nm (12 THz)
건설	2015~2029년(예정)
망원경 종류	그레고리안 망원경(Gregorian telescope)
지름	25.448 m (83 ft 5.9 in)
각 분해능	0.01 초각
웹사이트	https://giantmagellan.org/
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거대 마젤란 망원경(Giant Magellan Telescope GMT)은 칠레 아타카마 사막에 있는 라스 캄파나스 천문대에 건설 중인 25.4미터의 지상 기반 초대형 망원경이다. 시운전은 2020년대 후반으로 예상된다. 거대 마젤란은 완공되면 광학 및 중적외선(320~25000nm) 광선을 관측하는 역대 최대 규모의 그레고리안 망원경이 될 것이다. 이 망원경은 세계에서 가장 큰 7개의 거울을 사용하여 368제곱미터의 집광 면적을 형성한다.

거대 마젤란 망원경은 허블 우주 망원경의 10배, 제임스 웹 우주 망원경의 4배에 달하는 해상도를 갖출 것으로 예상되지만 우주 망원경과 동일한 적외선 주파수로 이미지를 촬영할 수는 없다. 과학자들은 거대 마젤란을 사용하여 먼 외계 행성에서 생명체의 흔적을 찾는 것부터 화학 원소의 우주 기원을 조사하는 것까지 천체 물리학의 거의 모든 측면을 연구할 것이다. 거대 마젤란 망원경은 2005년에 주경들을 주조하기 시작하여 2015년에 부지 건설을 시작했다. 2023년 현재 7개의 주경들이 모두 주조되었고, 7개의 적응형 보조경들 중 첫 번째 보조경이 주조 중이며, 망원경 마운트의 제작이 진행 중이다. 다른 망원경 하위 시스템은 최종 설계 단계에 있다.

20억 달러 규모의 이 망원경은 다음 6개국을 대표하는 주요 연구 기관으로 구성된 국제 컨소시엄인 GMTO 코퍼레이션의 작품이다: 호주, 브라질, 칠레, 이스라엘, 한국 및 미국

부지

거대 마젤란 망원경 건설현장 조감

망원경의 위치는 라스 캄파나스 천문대,[15] 칠레 라 세레나에서 북북동쪽으로 약 115km (71 마일), 칠레 코피아포에서 남쪽으로 180km (112 마일) 떨어진 고도 2,516m (8,255 피트)에있는 마젤란 망원경의 부지이기도하다.[16][17] 이 부지는 1960 년부터 카네기 과학 연구소가 소유하고 있다. 이 부지가 망원경의 위치로 선택된 이유는 뛰어난 천체 관측과 일년 내내 맑은 날씨 때문이다.[18] 또한 인구 밀집 지역이 드물고 기타 유리한 지리적 조건으로 인해 주변 아타 카마 사막 지역 대부분의 밤하늘은 대기 오염이 없을뿐만 아니라 빛 공해의 영향을 가장 적게받는 곳 중 하나이기 때문에이 지역은 장기 천문 관측을위한 지구상에서 가장 좋은 장소 중 하나일 것이다. 남반구에 위치하여 은하계 중심, 가장 가까운 초질량 블랙홀(궁수자리 A*에 근접), 태양에서 가장 가까운 별(프록시마 켄타우리), 마젤란 구름, 가장 가까운 많은 은하와 외계 행성에 접근할 수 있다.[8][9].

디자인 및 상태

자이언트 마젤란 망원경의 그레고리안 설계는 단 두 개의 집광면으로 가장 넓은 시야에서 가능한 최고의 우주 이미지 해상도를 구현하여 30미터급 초대형 망원경 중 광학적으로 가장 뛰어난 성능을 발휘한다[19].

표: 성능 사양

광학 처방	아플라나틱 그레고리식
초점면 축척	0.997초각/mm
파장 범위	0.32~25 um
시야	20 분각 직경
주경 직경 및 집광 면적	25.4 m, 368 m²
주경 f/#	0.71
거울 f/#최종ƒ/# (광시야 보정기와)	8.16 [8.34]
회절 제한 각분해능	0.01초각 at 1 um

현장 준비는 2012년 3월 23일 산 정상을 평탄화하기 위한 첫 발파로 시작되었다.[20] 2015년 11월, 착공식과 함께 현장에서 건설이 시작되었다. 2018년 1월, WSP는 거대 마젤란 망원경 건설 관리 계약을 체결했다.[21][22]

2005년 11월 3일 회전로에서 첫 번째 거울 주조가 완료되었다.[22][23] 세 번째 부분은 2013년 8월에,[12][24] 네 번째 부분은 2015년 9월에,[25] 다섯 번째 부분은 2017년에,[26] 여섯 번째 부분은 2021년에,[10] 그리고 마지막 부분은 2023년에 주조되었다.

첫 번째 미러의 연마는 2012년 11월에 완료되었다.[27][28]

잉거솔 머신 툴즈(Ingersoll Machine Tools)는 2021년 12월 일리노이주 록포드에 거대 마젤란 망원경 마운트를 제조하기 위한 제조 시설 건설을 완료했다. 2022년 현재 망원경 마운트의 건설이 진행 중이다. 이 구조물은 2025년 말에 칠레에 인도될 예정이다.[28][29][30]

인클로저

거대 마젤란 망원경 인클로저는 칠레 아타카마 사막의 극심한 날씨와 지진으로부터 망원경의 거울과 부품을 보호하는 65미터 높이의 구조물이다. 4,800톤에 달하는 이 인클로저는 거의 3분 만에 전체 회전을 완료할 수 있으며, 망원경 인클로저 내부의 열 평형을 유지하고 주 거울 표면의 주변 열 구배를 줄이기 위해 폐쇄 사이클 강제 공기 대류 시스템으로 설계되었다[30].

인클로저 설계는 망원경 부두에 관측소의 50년 수명 동안 예상되는 가장 강력한 지진을 견딜 수 있는 내진 시스템을 제공하며, 한 달에 여러 번 발생하는 더 빈번하지만 강도는 덜한 지진 발생 후 망원경이 신속하게 작동을 재개할 수 있게 해줍니다[30].

2022년 3월, 엔지니어링 및 건축 회사인 IDOM은 2024년까지 망원경의 인클로저 설계를 완료하는 계약을 체결했다.[31]

망원경 가대

망원경 가대 구조는 39미터 높이의 고도 방위각 설계로 직경 22미터의 부두 위에 세워질 예정이다. 거울과 계측기를 제외한 구조물의 무게는 1,800톤dl다. 거울과 계기를 포함하면 무게는 2,100톤이 된다. 이 구조물은 50 미크론 두께의 기름 막 위에 떠 있으며, 망원경 가대가 3 자유도에서 마찰없이 미끄러질 수 있도록 여러 유체 역학 베어링에 의해지지된다.

2019년 10월, GMTO 코포레에션은 거대 마젤란 망원경의 구조물을 설계, 제작 및 설치하기 위해 독일 기업 MT 메카트로닉스(OHB SE의 자회사) 및 일리노이주 소재 잉거솔 머신 툴즈와 계약을 체결했다고 발표했습니다. 잉거솔 머신툴즈는 2021년 12월 일리노이주 록포드에 거대 마젤란 망원경 가대를 제조하기 위한 40,000평방피트 규모의 시설 건설을 완료했다. 2022년 현재 망원경 가대의 건설이 진행 중이며 2025년에 완공될 예정이다[32].

망원경 가대는 망원경의 18톤 주경을 고정하고 보호하는 7개의 "셀"로 구성된다. 거울 지지 시스템에는 기존의 내부 하중 전달 프레임이 없다. 그 대신 독특한 모양과 외부 쉘에서 힘을 얻는다. 덕분에 망원경 가대는 크기에 비해 작고 가벼운 디자인이 가능하다. 또한 망원경을 매우 견고하고 안정적으로 만들어 바람과 기계적 진동으로 인한 이미지 품질 저하를 방지할 수 있다[32].

"셀" 주경 지지 시스템에는 공압식 액추에이터가 있는 "액티브 옵틱"이 포함되어 있으며, 이 액추에이터가 주경의 뒷면을 밀어 직경 8.4미터의 주경 7개에 미치는 중력 및 온도 변화의 영향을 보정한다.[33] 또한 망원경에 사용되는 최초의 시스템인 CO2 기반 냉방을 활용하는 14개의 공기 처리 장치가 거울 지지 시스템 내부에 장착되어 공기를 순환시킨다.[34].

폐쇄 사이클 강제 공기 대류 시스템은 망원경 인클로저 내부의 열 평형을 유지하고 주 거울 표면의 열 구배를 줄이기 위해 사용된다[34].

7개의 미러 지지 시스템 제작의 전 단계로, 설계 결정을 검증하고 성능을 입증하기 위해 본격적인 프로토타입도 제작되었다[32].

2023년 4월, OHB 이탈리아 S.p.A.는 자이언트 마젤란의 미러 커버 7개 중 첫 번째 커버의 제조 및 테스트를 완료했다. 이 커버는 사용하지 않을 때 세계 최대 규모의 거울을 보호하기 위해 2분여 만에 일제히 접히게 된다[35].

조직

거대 마젤란 망원경은 호주, 브라질, 칠레, 이스라엘, 한국, 미국 등 6개국을 대표하는 연구 기관으로 구성된 국제 컨소시엄인 GMTO 코퍼레이션의 작품이다.[8][56] GMTO 코퍼레이션은 캘리포니아주 패서디나와 칠레 산티아고에 사무실을 둔 비영리 501(c)(3) 단체이다. 이 조직은 칠레의 대통령령을 통해 칠레의 "국제 조직"으로 인정받은 칠레 정부와 확립 된 관계를 맺고 있다. 이 망원경은 칠레 대학과의 협력 계약에 따라 운영되며 칠레 기관에서 일하는 천문학자에게 관측 시간의 10%를 부여한다.[57][7] 다음 기관은 망원경 개발 컨소시엄의 회원이다.[58]

• 애리조나 주립대학교
• 애리조나 대학교
• 천문학 오스트레일리아 유한회사(Astronomy Australia Limited)
• 오스트레일리아 국립 대학교
• 카네기 협회 과학 연구소 (Carnegie Institution for Science)
• 상파울루 연구 재단(FAPESP)
• 하버드 대학교
• 한국천문연구원(KASI)
• 스미스소니언 협회
• 텍사스 A&M 대학교
• 텍사스 주립대학교 오스틴
• 시카고 대학교
• 바이츠만 과학 연구소

거대 마젤란 망원경은 2018년부터 미국 초대형 망원경 프로그램(US-ELTP)의 일부이다. US-ELTP는 미국에 기반을 둔 천문학자들에게 거대 마젤란 망원경과 30미터 망원경 모두에 대한 전천후 관측 액세스를 NSF의 지원을 받아 제공할 것이다. 이 프로그램은 미국 국립과학원 Astro2020 10년 조사에서 지상 기반의 최우선 순위로 선정되었는데, 이 조사에서는 US-ELTP가 "우주나 지상에서 비교할 수 없는 관측 능력을 제공하고 아직 예상하지 못한 새로운 관측과 발견을 위한 거대한 발견의 공간을 열어줄 것"이라고 언급했다[59].