В основі його оптичної системи лежить відбиває поверхня з 7 величезних круглих дзеркал. Кожне діаметром 8,4 м і вагою 20 т. Саме по собі виготовлення таких дзеркала, та ще й з необхідною точністю, представляє справжній інженерний шедевр. Як же створюються подібні вироби? Про це - під катом.
На поточний момент виготовлено два дзеркала, третє відлито і поступово охолоджується, четверте заплановано до литві на кінець цього року. Виробничий процес розроблений фахівцями Лабораторією дзеркал обсерваторії Стюарда Університету Арізони (niversity of Arizona's Steward Observatory Mirror Lab).
Кожне дзеркало складається з великої кількості шестикутних сегментів, що дозволило в 5 разів знизити масу виробу в порівнянні суцільнолитим дзеркалом такого ж розміру. Заготовки з високоякісного боросилікатного скла виготовляються в Японії. Товщина сегментів не перевищує 28 мм, що позитивно впливає на умови експлуатації - таке дзеркало буде швидко приймати температуру навколишнього середовища, що запобігає виникненню коливань повітря біля поверхні і спотворення зображення.
Підкладки для сегментів дзеркала.
Також полегшений конструкції самих дзеркал дозволить зібрати відбивну поверхню діаметром 25 метрів всього лише з 7 основних і 7 вторинних дзеркал. Це в рази полегшує управління і налаштування телескопа. Порівняйте це з 798 сегментами в проекті E-ELT.
Після укладання скляних заготовок на підкладки (тисячу шістсот вісімдесят одна шт), зверху вся площа майбутнього дзеркала накривається величезною обертається піччю. Температура досягає 1178 градусів Цельсія, швидкість обертання печі - 5 оборотів в хвилину. В результаті сегменти сплавляються і утворюють єдиний скляний масив з параболічної формою поверхні. Обертання печі за рахунок відцентрової сили якраз і дозволяє грубо сформувати параболічну поверхню.
Після цього починається довгий процес контрольованого рівномірного охолодження, в тій же самій обертової печі. Він займає три місяці, щоб запобігти появі тріщин через занадто швидкого охолодження. Після закінчення охолодження, майбутнє дзеркало акуратно знімається з термостійкої підкладки і переноситься на полірувальний стенд.
Далі починається ще більш тривалий і копіткий процес полірування дзеркала. На відміну від дзеркал сферичних, кривизна поверхні яких постійна, полірування гігантського параболічного дзеркала найвищої точності представляє собою дуже непросту задачу. У випадку з дзеркалами для ГМТ відхилення від сферичної форми склало 14 мм.
Взагалі, параболічні лінії і поверхні є, так би мовити, неприродними. Майже весь доступний і створюваний інструментарій так чи інакше пов'язаний з колами і сферами, тому вченим і технологам довелося поламати голову над поліруванням дзеркала.
Один з основних інструментів представляє собою обертовий диск діаметром близько 1 м, з дозаторами полірувальних речовин. Диск може переміщатися уздовж направляючої рейки, в той час як саме дзеркало обертається навколо осі на полірувальному стенді.
Це алмазний шліфувальний інструмент для основного обробітку поверхні, призначений для вирівнювання більшості дефектів поверхні скла і надання сідлоподібної форми. Справа в тому, що в ході обертання рідке скло прийняло форму симетричною параболи, що є найбільш близьким наближенням. І для отримання сідлоподібної параболічної поверхні здійснюється кероване комп'ютером шліфування, в ході якого знімається 6-8 мм скла. Точність обробки поверхні на даному етапі досягає 100 мікрон.
Далі починається полірування. Після кожного циклу полірування за допомогою інтерферометра проводиться вимір поверхні дзеркала. Лазерним променем сканується вся площа дзеркала, а різні відхилення відбитого променя на опуклостях і западинах фіксуються і складається карта дефектів. Дозвіл інтерферометра становить близько 5 нанометрів.
На підставі складеної карти дефектів комп'ютер управляє інструментами в ході наступного циклу полірування, витрачаючи більше часу або застосовуючи більший тиск при обробці конкретних ділянок. Для точкового виправлення виявлених одиночних дефектів також використовувалися полірувальні круги діаметром від 10 до 35 см з досить гнучкими підошвами, що повторюють кривизну поверхні дзеркала.
Для завдань, які виконуватиме телескоп, допускається наявність дефектів поверхні не більше 25 нанометрів. І добитися цього дуже непросто. Полірування першого дзеркала в підсумку посіла близько року.