مرآة مجزأة

المرآة المجزأة عبارة عن مجموعة من المرايا الصغيرة المصممة لتعمل كأجزاء من مرآة منحنية كبيرة واحدة . يمكن أن تكون هذه الأجزاء كروية أو غير متناظرة (إذا كانت جزءًا من عاكس مكافئ أكبر ^{[ 1 ]} ). تُستخدم هذه المرايا كعدسات موضوعية للتلسكوبات العاكسة الكبيرة . لكي تعمل، يجب صقل جميع أجزاء المرآة بدقة عالية ومحاذاتها بشكل فعال بواسطة نظام بصري نشط يتم التحكم فيه بواسطة الحاسوب، وذلك باستخدام مشغلات مدمجة في خلية دعم المرآة .

لقد كان غيدو هورن دارتورو رائدًا في هذا المفهوم ، حيث قام ببناء أول مرآة مجزأة عاملة في عام 1952، بعد عشرين عامًا من البحث؛ ^{[ 2 ]} وقد أعيد اكتشافها لاحقًا بشكل مستقل وتم تطويرها بشكل أكبر تحت قيادة الدكتور جيري نيلسون في مختبر لورانس بيركلي الوطني وجامعة كاليفورنيا خلال الثمانينيات ، ومنذ ذلك الحين انتشرت جميع التقنيات اللازمة في جميع أنحاء العالم إلى درجة أن جميع التلسكوبات البصرية الكبيرة المستقبلية تخطط لاستخدام المرايا المجزأة.

توجد حدود تقنية للمرايا الرئيسية المصنوعة من قطعة زجاجية صلبة واحدة. لا يمكن تصنيع هذه المرايا غير المجزأة، أو المتجانسة، بأقطار تتجاوز ثمانية أمتار تقريبًا. أكبر المرايا المتجانسة المستخدمة حاليًا هي المرآتان الرئيسيتان لتلسكوب "التلسكوب الثنائي الكبير" ، ويبلغ قطر كل منهما 8.4 متر. لذا، يُعد استخدام المرايا المجزأة عنصرًا أساسيًا في التلسكوبات ذات الفتحات الكبيرة . ^{[ 3 ] [ 4 ]} استخدام مرآة متجانسة أكبر من 5  أمتار مكلف للغاية نظرًا لتكلفة المرآة نفسها، والهيكل الضخم اللازم لدعمها. كما أن المرآة التي تتجاوز هذا الحجم ستترهل قليلًا تحت وزنها عند تدوير التلسكوب إلى أوضاع مختلفة، ^{[ 5 ] [ 6 ]} مما يُغير دقة شكل سطحها. بالإضافة إلى ذلك، تُعد المرايا المجزأة أسهل في التصنيع والنقل والتركيب والصيانة مقارنةً بالمرايا المتجانسة الكبيرة جدًا.

تُعاني المرايا المُجزأة من عيب يتمثل في أن كل جزء منها قد يتطلب شكلاً غير متماثل دقيق، ويعتمد على نظام تركيب معقد يتم التحكم فيه بواسطة الحاسوب. كما أن جميع الأجزاء تُسبب تأثيرات حيود في الصورة النهائية.

يُستخدم المرايا المجزأة أيضاً في مجال الواقع المعزز لتقليل حجم المكونات البصرية. تستخدم شركة tooz مصفوفة مرايا مجزأة عاكسة جزئياً لإخراج الضوء من موجهات الضوء الخاصة بها، والتي تُستخدم كعنصر بصري في النظارات الذكية . ^{[ 7 ]}

تستخدم بعض أكبر التلسكوبات البصرية في العالم مرايا أولية مجزأة. وتشمل هذه التلسكوبات، على سبيل المثال لا الحصر، ما يلي:

تلسكوبات كيك

يُعدّ تلسكوبا كيك التوأم أبرز مرصد ماونا كيا ، حيث يقعان على ارتفاع 4145 مترًا (13600  قدمًا) بالقرب من قمة ماونا كيا في هاواي ، الولايات المتحدة. ويحتوي كلا التلسكوبين على مرايا رئيسية بقطر 10 أمتار (33 قدمًا) .  

تلسكوب جيمس ويب الفضائي

تم تصنيع معظم أجزاء المرايا الثمانية عشر لتلسكوب جيمس ويب الفضائي في عام 2011. ^{[ 11 ]} تم إطلاق التلسكوب الفضائي بواسطة صاروخ أريان 5 من مركز غيانا الفضائي في 25 ديسمبر 2021. ^{[ 12 ]}

أجزاء مرآة تلسكوب جيمس ويب الفضائي

أجزاء مرآة مصنوعة من البريليوم

اختبارات التبريد الشديد في مركز مارشال لرحلات الفضاء

قطعة بعد طلائها بالذهب

ثلاثة تلسكوبات عملاقة للغاية ستمثل الجيل القادم من التلسكوبات ذات المرايا المجزأة، ومن المقرر تشغيلها في العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين. يستخدم تلسكوب ماجلان العملاق سبعة أجزاء كبيرة، ويُصنف إما ضمن فئة التلسكوبات ذات المرايا المجزأة أو ضمن فئة مستقلة. أما تلسكوب الثلاثين مترًا، فمن المقرر بناؤه في مرصد مونا كيا في هاواي، إلا أن أعمال البناء متوقفة حاليًا. سيستخدم هذا التلسكوب 492 جزءًا سداسيًا. وسيكون التلسكوب العملاق للغاية الأكبر بينها جميعًا، إذ سيستخدم 798 جزءًا لمرآته الرئيسية. ومن المتوقع أن يبدأ رصده في عام 2028. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

صور مفاهيمية لـ ELTs

تلسكوب ضخم للغاية

تلسكوب الثلاثين متراً

تلسكوب ماجلان العملاق

• قائمة بأكبر التلسكوبات العاكسة البصرية
• مصفوفة تلسكوب تشيرينكوف

• نيلسون، جيري (2005). "تلسكوبات المرايا المجزأة" . في: فوي، رينو؛ فوي، فرانسوا كلود (محرران). البصريات في الفيزياء الفلكية . سبرينغر ساينس + بيزنس ميديا. الصفحات 61-72 . ISBN  978-1-4020-3437-4.