Prototyp małego teleskopu Czerenkowa (SST-1M) realizowany jest całościowo w Polsce i Szwajcarii, ze znaczącym udziałem Czech, i z niewielkim udziałem Ukrainy i Irlandii. Sieć takich teleskopów jest planowana jako jeden z głównych elementów południowego obserwatorium CTA i będzie tworzona przez 70 małych teleskopów.
Obecny zaawansowany prototyp teleskopu SST-1M jest w ocenie wielu specjalistów najlepszym projektem małego teleskopu w CTA, wybijającym się z jednej strony prostotą konstrukcji mechanicznej, a z drugiej – najnowocześniejszym rozwiązaniem dla kamery z ultraszybką cyfrową elektroniką DigiCam i wykorzystaniem nowych w tej dziedzinie badań fotopowielaczy półprzewodnikowych (specjalnie zbudowanych dla obecnego projektu przez firmę Hamamatsu).
Małe teleskopy (SST, ang. small size telescope) obserwatorium „Cherenkov Telescope Array” (CTA) będą posiadały zwierciadła o średnicy 4 metrów.
Proponowane rozwiązanie jest uniwersalne (odporne na zmiany warunków zewnętrznych) dla planowanych pomiarów i wysoce niezawodne, co potwierdziły testy we wrześniu 2017 roku.
Zasada działania
Prototyp teleskopu SST-1M budowany w Polsce wyposażony jest w optykę typu Daviesa-Cottona, które składa się ze sferycznej czaszy z mozaikowymi zwierciadłami (18 elementów).
Zwierciadła skupiają światło pęku cząstek bezpośrednio na kamerze teleskopu, dlatego nazywa się go też teleskopem z pojedynczym reflektorem (ang. one-mirror telescope; 1M).
Konstrukcja Daviesa-Cottona oferuje prosty i tani sposób eliminacji aberracji optycznych wpływających niekorzystnie na uzyskiwany obraz pęku (wielkość plamki dyfrakcyjnej teleskopu) i dlatego jest powszechnie akceptowanym rozwiązaniem w działających obecnie naziemnych obserwatoriach astronomii gamma.
SST-1M wykorzystuje innowacyjną kamerę opartą na fotopowielaczach krzemowych (SiPM). W przeciwieństwie do standardowych fotopowielaczy, SiPM mogą działać również podczas księżycowych nocy. Odczyt SiPM oparty jest na w pełni cyfrowym i programowalnym podejściu DigiCam, podobnym do FlashCam, ale pasującym do mniejszego korpusu kamery.
Zespół („sieć”) małych teleskopów będzie zoptymalizowana do zbierania fotonów promieniowania gamma o najwyższych energiach, do około 300 TeV.
Więcej informacji
Polski zespół konstruktorów z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie odpowiedzialny jest za:
• zaprojektowanie konstrukcji mechanicznej małego teleskopu
• budowę prototypu teleskopu
• budowę napędu teleskopu
Prototypowy teleskop (SST-1M) ma czaszę o średnicy 4 metrów, ogniskową 5,6 metra i pole widzenia (z planowaną kamerą) 9 stopni.
Prototyp o tych parametrach pozwoli na opracowanie nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych, jednocześnie optymalizując koszty, które są istotne dla tak wielkiego projektu, jakim jest CTA.
Atutami polskiej konstrukcji jest:
- Zastosowanie przez polski zespół systemu napędów opartych o dwie niezależne przekładnie typu ślimak-ślimacznica wraz z łożyskiem. Prototyp tego napędu został wcześniej użyty przez niemiecki zespół z DESY przy budowie średniego teleskopu. Użycie tej samej koncepcji napędów ułatwi ich produkcję dla małych i średnich teleskopów Czerenkowa.
- Użycie w konstrukcji komercyjnie dostępnych profili stalowych i prętów napinających maszt teleskopu. Zbudowana z nich konstrukcja jest testowana i optymalizowana za pomocą modeli komputerowych. Analiza obejmuje obciążenia związane z wiatrem, śniegiem, oblodzeniem teleskopu i trzęsieniami ziemi. Cel tj. optymalizacja kosztów konstrukcji małego teleskopu jest realizowany przy ścisłej współpracy z przemysłem, głównie z podwykonawcami z Polski.
- Stworzenie konstrukcji małego teleskopu optymalizującej całkowite koszty tj. uwzględniającej cenę jego transportu oraz montażu na miejscu budowy obserwatorium CTA. Możliwe jest to przez m.in. zastosowanie komercyjnie dostępnych profili, powtarzalność elementów w ramach całości projektu obserwatorium, użycie elementów niewymagających spawania na miejscu, czy też ich transport w standardowych kontenerach.
Wszystkie projekty małych teleskopów Czerenkowa opisane są na stronie www CTA.