Pokovení dvoumetrového zrcadla

Miroslav Šlechta

Úvod

Drahně již tomu let, co cynická lítice Osudu přiměla pracovníky stelárního oddělení, aby nechali u firmy Carl-Zeiss pokovit primární zrcadlo ondřejovského dvoumetrového dalekohledu. Na kvalitě obrazu se postupná koroze aktivní odrazivé vrstvy projevovala stále výrazněji a expoziční doby spekter se pomalu, ale vytrvale prodlužovaly. Situace se stávala neudržitelnou a bylo zřejmé, že má-li být dalekohled vůbec rozumně použitelný, musí se co nejrychleji přistoupit k novému pokovení všech optických ploch.

Především jsme se rozhodli pokovovat zrcadla postupně, rozhodně ne naráz. Důvod je nasnadě: při justáži je vždy zřejmé, kterým zrcadlem je potřeba pohnout. Kdybychom vyjmuli více zrcadel najednou, bylo by obtížné, ne-li nemožné, znovu optický systém zjustovat.

Nejprve, na zkoušku, jsme přistoupili k pokovení rovinného "terciálního" zrcadla, které odvádí světlo z tubusu dalekohledu do coudé ohniska. Toto zrcadlo totiž bylo nejvíce "osleplé", protože je aktivní plochou obráceno vzhůru k obloze, tedy citlivé na povětrnostní vlivy, a je nejhůře chráněno clonami mezi pozorováními. Zrcadlo má elipsovitý průřez a průměr asi 60cm, bylo proto možné zajistit jeho pokovení v optických dílnách AV v Turnově.

Jakmile tato "zkouška ohněm" skončila úspěchem, začali jsme se snažit o pokovení primáru. Nejprve jsme museli "zajistit terén", tj. dojednat vše s pracovníky firmy Carl Zeiss Jena a sehnat potřebné finance.

Z jednání postupně vyplynul nepříjemný fakt, že demontáž a odvoz zrcadla (a samozřejmě dovoz a opětnou montáž) budeme muset zajistit vlastními silami, bez přítomnosti pracovníků od Zeisse. Budeme tedy muset pracovat podle toho, co si naši technici pamatují po deseti letech. Naštěsti si tehdy vedoucí naší technické skupiny František Žďárský udělal řadu poznámek a postřehů, které tuto operaci umožnily zvládnout.

Postup při vyjímání primárního zrcadla

Postup při vyjímání primárního zrcadla si nejprve stručně, v několika bodech, popíšeme:

Uvedení dalekohledu do stabilizované polohy. Dalekohled je třeba nejprve zajistit. Důvodem je to, že zrcadlo i s objímkou dohromady váží přes šest tun a jejich vyjmutí podstatně změní polohu těžiště celého přístroje. Došlo by tedy k mohutnému zatížení spojen obou os, hodinové i deklinační, kterému by spojky nemohly odolat.
Dalekohled se uvede do montážní vertikální polohy (dalekohled směřuje přímo do zenitu).
Poté se dvěma tyčemi stabilizuje jednak tubus proti pohybu v deklinaci, jednak se podepře protizávaží proti pohybu v rektascenzi:

Ukotvení dalekohledu pomocí stabilizačních tyčí.

Příprava podpůrných zařízení. Pod tímto vznešeným termínem si představme vyjmutí hydraulického vozíku a transportní bedny ze suterénu kopule.
V podlaze kopule (kde je umístěn dalekohled) i v podlaze přízemního podlaží, jsou přesně nad sebou umístěna kovová padací vrata, takže je možné jeřábem (ten je instalován přímo na vnitřní stěně kopule) dosáhnout až do podzemního podlaží (suterénu), v němž jsou uklizena zmíněná zařízení.

Umístění jeřábu na vnitřní stěně kopule. Obrázek schematicky ukazuje ukládání zrcadla na kamion, který vjíždí až do přízemních prostor kopule a stojí na kovových padacích dveřích do suterénu.
Hydraulický vozík je speciální zařízení, které slouží k jedinému účelu: vyvézt zrcadlo zpod dalekohledu tak, aby ho bylo možné zavěsit na hák jeřábu a spustit otvorem v podlaze do přízemí. Vozík se pohybuje po kolejnicích v podlaží kopule a má tři ramena, svírající úhel 120^o, obrácená vzhůru. K nim lze připojit podpěry, na které se pak položí náklad, například objímka se zrcadlem.

Smontování hydraulického vozíku. K hydraulickému vozíku se přimontuje (jako stavebnice) dřevěná lávka, která jej obepíná jako ochoz a pohybuje se spolu s ním. Tak je možné pohodlně pracovat bezprostředně pod objímkou dalekohledu bez použití žebříků, což by bylo nestabilní.

Schematický náčrt hydraulického vozíku.

V této chvíli lze již přistoupit k vlastní demontáži dalekohledu.

Sejmutí dolní části tubusu. Zrcadlo nespočívá bezprostředně na dně tubusu, ale ve speciální objímce. Abychom se k ní dostali, je potřeba sejmout spodní část tubusu, který v tomto případě slouží jako kryt této objímky. Dolní část tubusu má tvar "mísy" a je upevněna velkým množstvím šroubů k hlavnímu tělesu tubusu.

K trojramennému nosníku hydraulického vozíku se připevní speciální držáky a s vozíkem se vjede pod tubus.

Píst s nosníkem a s pracovní lávkou se zvedne tak, že se držáky opřou velkou silou o dno mísovité spodní části tubusu.

Potom se uvolní šrouby, takže váha této části tubusu se plynule přenese na hydraulický vozík; s tím se pak sjede dolů do základní polohy a odjede zpod tubusu (aby tubus nepřekážel jeřábu).

Jeřábem se uchytí odmontovaná část a odveze se mimo pracovní plochu, aby nepřekážela:

Schéma demontáže spodní části tubusu.

Vyjmutí objímky se zrcadlem. Nyní je již možné přistoupit k manipulaci s vlastní objímkou zrcadla. Objímka má na spodní části 6 otvorů, v nichž je šesti mohutnými šrouby připevněna k tubusu.

Nejprve se uvolní 3 šrouby tak, aby byly ve vrcholech rovnostranného trojúhelníku (tj. svírají vrcholový úhel 120^o)

Na tříramenném nosníku hydraulického vozíku se vymění držáky za jiné.

S vozíkem se vjede pod tubus a vozík se zvedne tak, aby držáky přesně zajely do volných otvorů.

Uvolní se zbývající 3 šrouby, takže váha objímky se zrcadlem se plynule přenese na vozík.

Situace se pak opakuje jako v případě dolní části tubusu: s vozíkem se sjede do základní polohy a vozík odjede zpod tubusu, takže je možné jeřábem dosáhnout na zrcadlo.

Odmontují se součástky, které drží zrcadlo shora připevněné k objímce (tyto součástky jsou tam mimo jiné proto, aby držely zrcadlo v pracovní poloze, i když je dalekohled sklopen do horizontální roviny.

Uvolní se úchyty, které podpírají zrcadlo zdola a drží ho u objímky. Od této chvíle zrcadlo leží na objímce pouze vlastní vahou, není nijak jištěno.

Nasazení manipulační objímky. Na zrcadlo se nasadí kovový prstenec s vnitřní gumovou vystýlkou. Šrouby po obvodu prstence se utáhnou a tím se nepatrně zmenší obvod prstence. Zrcadlo drží v této prstencové objímce pouze silou tření!!

Schéma manipulační objímky.

Uložení zrcadla do přepravní bedny. Zrcadlo se jeřábem zvedne z lože a přenese se do přepravní bedny. Šrouby na objímce se uvolní, objímka se jeřábem odstraní a v přepravní bedně zůstane pouze samotné zrcadlo. Kolem něho se položí dřevěné klíny, které je drží ve stabilizované poloze.

Kvalita optické plochy po pokovení však stojí za to. Expoziční doby se několikanásobně zkrátily, což umožňuje studovat krátkodobé změny ve spektrech i méně jasných objektů, mezní hvězdná velikost se výrazně posunula, takže lze získat detailní vysokodisperzní spektra i exotických objektů (viz. dále).

Odrazivost primárního dvoumetrového zrcadla po pokovení.

Fotogalerie

Zde je výběr zajímavých fotografií z demontáže a montáže zrcadla. Některé fotky jsou neostré, za což se čtenářům omlouvám, ale jsou to všechno momentky, nemohl jsem naše techniky žádat, aby s prací počkali podle mých pokynů.

	Otevírání padacích vrat
	Vytahování transportní objímky

	Vytahování manipulačního vozíku


	Montáž manipulačního vozíku
	Manipulační vozík

	Stabilizační tyč pro tubus
	Stabilizační tyč pro protizávaží
	Demontáž dolní části tubusu

	Spodní plocha objímky zrcadla

	Uvolňování šroubů držících objímku zrcadla

	Šrouby držící objímku zrcadla
	Manipulační vozík najíždí do otvorů po třech uvolněných šroubech
	Uvolnění zbývajících tří šroubů. Objímka pak již spočívá na manipulačním vozíku.
	Manipulační vozík sjíždí pomalu dolů, objímka se zrcadle vyjíždí z tubusu. Zrcadlo je po obvodu chráněno plátnem.

	Objímka se zrcadlem

	Téměř osleplá plocha zrcadla
	Autoportrét před osleplým zrcadlem
	Úchyt zrcadla. Drží zrcadlo ve stabilní poloze, aby se nemohlo překlopit při pozorování u horizontu

	Transportní bedna
	Manipulační objímka, zevnitř vyložená gumou


	Před uložením zrcadla jsme uložili našeho technika Karla Kalaše
	Manipulační objímka se nasazuje na zrcadlo...
	...
	... a zrcadlo se snímá s objímky. V manipulační (žluté) objímce drží zrcadlo jen silou tření mezi sklem a gumou; není ničím podpíráno!
	Spodní strana zrcadla
	Svrchní strana objímky
	Jedna z podpěr, na kterých drží zrcadlo
	Zrcadlo se ukládá do transportní bedny, podepřené dřevěnými špalíky



	Kamion odváží zrcadlo na pokovení do Německa
	Snímání ochranné papírové folie z pokoveného zrcadla

	Pokovené zrcadlo
	Vkládání pokoveného zrcadla do objímky a tubusu




	Šroubování nosných šroubů
	Manipulační vozík sjíždí dolů, zrcadlo je uchyceno na svém místě
	Manipulační vozík přivezl ochranný spodní díl tubusu
	Detail uložení spodního dílu tubusu na manipulačním vozíku
	Velkým množstvím šroubů se spodní díl připevní k tubusu

Překvapení na závěr

Na závěr tohoto vyprávění dovolte malou "třešničku na dortu". V rámci práce s nově pokoveným zrcadlem zde prezentujeme spektrum slavného rentgenového zdroje Cygnus X-1 (vizuální hvězdná velikost 8.82). Jedná se o horkého obra spektrální třídy O9 o hmotnosti asi 30 hmot Slunce, kolem kterého obíhá velice kompaktní sekundární objekt, všeobecně považovaný za černou díru. Silná gravitace černé díry "vysává" materiál z povrchových vrstev hlavní horké složky. Plyn proudí vysokou rychlostí po spirálovité dráze k černé díře, vytvářejíc akreční disk. Třením se plyn zahřívá na vysokou teplotu a září. V bezprostředním okolí černé díry je teplota plynu tak vysoká, že září v rentgenovské oblasti.

Prezentované spektrum zachycuje oblast čáry vodíku H_alfa

Spektrum rentgenovského zdroje Cygnus X-1 v oblasti H_alfa.

Začátek první věty jsem si dovolil převzít od Františka Nepila, konkrétně z knížky "Jak se dělá chalupa".