ESO/F CarrascoDi atas gunung, di gurun Atacama yang kering kerontang di Chili, Observatorium Luar Angkasa Eropa (ESO) saat ini sedang membangun teleskop optik terbesar di dunia.
Tidak ada waktu yang terbuang untuk memilih nama – nama itu akan disebut Teleskop Sangat Besar atau ELT.
Sebaliknya, energi yang sangat besar telah digunakan untuk merancang dan membangun “mata terbesar di dunia di langit”, yang seharusnya mulai mengumpulkan gambar pada tahun 2028 dan sangat mungkin akan memperluas pemahaman kita tentang alam semesta.
Semua itu tidak akan mungkin terjadi tanpa beberapa cermin tercanggih yang pernah dibuat.
Florent Mallet/Mersen BoostecDr Elise Vernet adalah spesialis optik adaptif di ESO dan telah mengawasi pengembangan lima cermin raksasa yang akan mengumpulkan dan menyalurkan cahaya ke peralatan pengukuran teleskop.
Setiap cermin khusus ELT merupakan prestasi desain optik.
Dr Vernet menggambarkan cermin cembung M2 berukuran 14 kaki (4,25 m) sebagai “sebuah karya seni”.
Namun mungkin cermin M1 dan M4 paling baik mengekspresikan tingkat kerumitan dan ketepatan yang dibutuhkan.
Cermin utama, M1, adalah cermin terbesar yang pernah dibuat untuk teleskop optik.
“Diameternya 39m (128 kaki), terbuat dari (798) segmen cermin heksagonal, yang sejajar sehingga berperilaku seperti cermin monolitik yang sempurna,” kata Dr. Vernet.
M1 akan mengumpulkan 100 juta kali lebih banyak cahaya daripada mata manusia dan harus mampu mempertahankan posisi dan bentuk pada tingkat presisi 10.000 kali lebih halus daripada rambut manusia.
M4 adalah cermin yang dapat dideformasi terbesar yang pernah dibuat dan akan mampu berubah bentuk 1.000 kali per detik untuk mengoreksi turbulensi atmosfer dan getaran teleskop itu sendiri yang dapat merusak citra.
Permukaannya yang fleksibel terbuat dari enam kelopak bahan kaca-keramik yang tebalnya kurang dari 2 mm (0,075 inci).
Kelopak bunga tersebut dibuat oleh Schott di Mainz, Jerman, lalu dikirim ke firma teknik Safran Reosc di luar Paris, tempat kelopak bunga tersebut dipoles dan dirangkai menjadi cermin lengkap.
Kelima cermin tersebut hampir selesai dan akan segera diangkut ke Chili untuk dipasang.
Sementara cermin besar ini akan digunakan untuk menangkap cahaya kosmos, tetangga ESO di Garching, di Institut Max Planck untuk Optik Kuantum, telah menciptakan cermin kuantum untuk beroperasi pada skala terkecil yang dapat dibayangkan.
Pada tahun 2020, sebuah tim peneliti berhasil membuat satu lapisan berisi 200 atom yang selaras berperilaku kolektif untuk memantulkan cahaya, secara efektif menciptakan cermin yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat oleh mata telanjang.
Pada tahun 2023, mereka berhasil menempatkan satu atom yang dikontrol secara mikroskopis di pusat rangkaian untuk menciptakan “saklar kuantum” yang dapat digunakan untuk mengontrol apakah atom tersebut transparan atau reflektif.
“Apa yang diprediksi oleh para ahli teori, dan kami mengamatinya secara eksperimental, adalah bahwa dalam struktur yang teratur ini, setelah Anda menyerap foton dan dipancarkan kembali, foton tersebut sebenarnya dipancarkan (dalam satu arah yang dapat diprediksi) dan inilah yang menjadikannya sebuah cermin,” kata Dr. Pascal Weckesser, seorang peneliti pascadoktoral di lembaga tersebut.
Kemampuan mengendalikan arah cahaya yang dipantulkan atom ini dapat diaplikasikan di masa depan dalam sejumlah teknologi kuantum seperti, misalnya, jaringan kuantum anti-retas untuk menyimpan dan mengirimkan informasi.
ZeissLebih jauh ke barat laut di Oberkochen dekat Stuttgart, cermin dengan properti ekstrem lainnya sedang dibuat oleh Zeiss.
Perusahaan optik menghabiskan waktu bertahun-tahun mengembangkan cermin ultra-datar yang telah menjadi komponen utama dalam mesin pencetak chip komputer, yang disebut mesin litografi ultraviolet ekstrem, atau EUV.
Perusahaan Belanda ASML adalah pembuat EUV terkemuka di dunia, dan cermin Zeiss merupakan komponen pentingnya.
Cermin EUV Zeiss dapat memantulkan cahaya pada panjang gelombang yang sangat kecil yang memungkinkan kejelasan gambar dalam skala kecil, sehingga semakin banyak transistor dapat dicetak pada area wafer silikon yang sama.
Untuk menjelaskan betapa datarnya cermin tersebut, Dr Frank Rohmund, presiden optik manufaktur semikonduktor di Zeiss, menggunakan analogi topografi.
“Jika Anda mengambil cermin rumah tangga dan memperbesarnya hingga seukuran Jerman, titik elevasi tertinggi akan menjadi 5m. Pada cermin luar angkasa (seperti pada Teleskop Luar Angkasa James Webb), titik elevasi tertinggi akan menjadi 2cm (0,75in). Pada cermin EUV, titik elevasi tertinggi akan menjadi 0,1mm,” jelasnya.
Permukaan cermin yang sangat halus ini dipadukan dengan sistem yang mengendalikan posisi cermin, yang juga dibuat oleh Zeiss, menghasilkan tingkat akurasi yang setara dengan memantulkan cahaya dari cermin EUV di permukaan Bumi dan memilih bola golf di bulan.
Meskipun cermin tersebut mungkin terdengar ekstrem, Zeiss memiliki rencana untuk melakukan perbaikan, untuk membantu membuat chip komputer yang lebih canggih lagi.
“Kami punya ide tentang cara mengembangkan EUV lebih lanjut. Pada tahun 2030, tujuannya adalah memiliki microchip dengan satu triliun transistor di dalamnya. Saat ini, mungkin jumlahnya sudah mencapai seratus miliar.”
Sasaran itu semakin dekat dengan teknologi terkini Zeiss, yang memungkinkan pencetakan sekitar tiga kali lebih banyak struktur pada area yang sama daripada generasi mesin pembuat chip saat ini.
“Industri semikonduktor memiliki peta jalan yang kuat dan mendominasi yang memberikan dorongan bagi semua pelaku yang berkontribusi terhadap solusi tersebut. Dengan ini, kami dapat memberikan kemajuan dalam hal fabrikasi mikrocip yang saat ini memungkinkan hal-hal seperti kecerdasan buatan yang tidak terpikirkan bahkan sepuluh tahun lalu,” kata Dr. Rohmund.
Apa yang akan dipahami dan mampu dilakukan umat manusia dalam sepuluh tahun ke depan masih harus dilihat, tetapi cermin tidak diragukan lagi akan menjadi inti teknologi yang membawa kita ke sana.