Nestává se příliš často, aby byl světu představen nový teleskop pro detekci kosmického záření. Proto je počin kolegů ze Společné laboratoře optiky z Olomouce unikátní. Jejich nový fluorescenční FAST (Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes) teleskop je velmi dobře skladný, bude se moci naložit do kontejneru, poslat na finální místo a tam nainstalovat. Také je kompletně vybavený fotovoltaickým systémem včetně baterií, tudíž není závislý na vybudované energetické infrastruktuře. Navíc je výrazně levnější než konkurenční systémy. Více o teleskopu i dalších projektech ve Společné laboratoři optiky v Olomouci hovořil Dušan Mandát.
Vloni v létě proběhla v Olomouci inaugurace nového teleskopu FAST, o kterém hovořil v rozhovoru i pan doktor Schovánek ze Společné laboratoře optiky, jsem ráda, že s ním mohu rozhovor s vámi začít. Vy jste jedním z jeho autorů – jakou máte představu o jeho využití?
Idea je postavit obrovskou observatoř s tím, že zredukujeme zásadním způsobem cenu jednoho detektoru. V rámci projektu FAST se bavíme o ploše 150 000 km2, což jsou opravdu stovky samotných teleskopů tohoto typu. To ale znamená, že je potřeba redukovat cenu tak, abychom vše byli schopni pokrýt nějakým rozumným grantem. Taková observatoř by fungovala na trošku jiném způsobu než Pierre Auger Observatory, protože by byla pokryta velká plocha. Teleskopy by si navzájem jenom vyměňovaly časy, kdy došlo k detekci signálu a jelikož pravděpodobnost detekce vysokoenergetických částic je malá, tak předpokládáme, že ročně takových částic zachytíme řádově třeba desítky.
Či byl nápad přijít s tímto novým typem fluorescenčního teleskopu?
V rámci upgradu Pierre Auger Observatory to navrhnul profesor Paulo Privitera jako obecný koncept, který má zjednodušit detektor. Vše bylo založeno na výpočtech, tak aby pozadí noční oblohy nerušilo detekovaný signál. Do projektu se nejprve zapojili Japonci, kteří chtěli využít frenelovu čočku. Z českého týmu se do projektu nejprve angažoval Miroslav Palatka, který s japonskou metodou nesouhlasil. Provedli jsme tedy nějaká měření, počítání a simulace, abychom jim ukázali, že jejich model nebude funkční. Miroslav Palatka poté přišel s nápadem využít koncept zrcadlového teleskopu, který úspěšně prošel všemi testy. Tímto jsme tedy vstoupili do povědomí a už teď bych si dovolil říct, že my jsme lídři celého projektu.
Jak tento teleskop funguje?
Teleskop funguje podobně jako standardní fluorescenční teleskopy (Pierre Auger Observatory, Telescope Array experiment), tedy zobrazuje fluorescenční signál generovaný sprškou sekundárních částic v atmosféře na kameru v obrazové rovině teleskopu. Ze signálů kamer fluorescenčních teleskopů se poté rekonstruuje energie a směr dopadu primární částice. Stávající observatoře využívají k rekonstrukci i síť pozemních detektorů. V případě FAST projektu budeme pracovat pouze s fluorescenčními teleskopy a „naženeme“ statistiku detekce obrovskou plochou s levnými teleskopy.
Na jakých dalších projektech se podílíte?
Dělali jsme například optiku pro CERN, nedávno jsme dělali fluorescenční a čerenkovský teleskop pro EUSO-SPB2, call na tento projekt vypsala přímo NASA. Idea byla vyrobit heliový high altitude balloon, který vynese dva teleskopy do výšky zhruba dvaceti kilometrů. My jsme pro ně vyrobili dva teleskopy, ale bohužel to nevyšlo. Balón sice vyletěl, ale byla v něm díra, takže se během jednoho dne zase zřítil a veškeré zařízení se rozbilo.
Má spolupráce s NASA nějaká specifika? Nebo to byl zatím váš jediný projekt?
Tohle byl zatím náš jediný projekt ve spolupráci s NASA. Oni samozřejmě poptali několik různých firem a společností, které dělají optiku, ale ukázalo se, že my jsme schopni dodat technologii za podmínek, kterých nikdo jiný nebyl schopný. EUSO-SPB2 je projekt Pathfinder pro budoucí orbitální projekt POEMMA. Vynést něco do vesmíru je extrémně drahé, ještě nedávno to bylo 5000 dolarů za kilogram. S tím co umíme, se skleněnou optikou, už se nedostaneme na hmotnost, která by byla pro další potenciální projekty vhodná, takže je potřeba vyvíjet novější technologie, například nějaká kompozitní zrcadla s využitím lehkých materiálů.
Poslední otázka: co jsou vlastně zrcadla budoucnosti? Kam tohle celé směřuje? Odlehčí nové technologie životnímu prostředí?
Pro zobrazovací techniku musíte mít přesný tvar zrcadla, proto se již velmi dlouho používá sklo. Momentálně se ale začala využívat i keramika, avšak proces jejího zpracování je energeticky velmi náročný. U kompozitních zrcadel se používá jen tenká vrstva skla, to znamená, že energeticky to není tak náročné, jako odlít obrovský substrát. V rámci spolupráce olomoucké a pražské části Sekce optiky probíhá vývoj 3D tištěné struktury, na které by sklo dobře drželo, momentálně používají 3D tisku z titanu. Vzhledem k životnímu prostředí je sklo ideální recyklovatelná surovina. To, co používáme například v rámci projekt Cherenkov Telescope Array, je hliník, sklo a lepidlo. Hliník je recyklovatelný, sklo je recyklovatelné. Na druhou stranu Číňané to táhnou docela daleko, využívají 3D tisk na plastové čočky, takže je možné, že v blízké budoucnosti budeme dělat plastová kompozitní zrcadla. Nebo pošleme na nějaký experiment na orbitu tiskárnu, která nám vše vytiskne přímo tam. Kdo ví?