Lovellův teleskop (anglicky Lovell Telescope) je hlavní a největší radioteleskop observatoře Jodrell Bank, která se nachází v hrabství Cheshire, severozápadní Anglie, Spojené království. Je také součástí britské rádiové interferometrické sítě MERLIN a rovněž European VLBI Network. Od dokončení v roce 1957 až do roku 1971 to byl největší řiditelný radioteleskop na světě, nyní je druhý v Evropě a třetí na světě. V roce 1988 byl Lovellův teleskop zařazen do nejvyšší kategorie britských památek a v roce 2019 byla celá observatoř zapsána na Seznam světového kulturního a přírodního dědictví UNESCO.
Jméno a velikost teleskopu Teleskop byl původně označován jednoduše 250 ft telescope, což odkazuje na průměr paraboly udávaný ve stopách (250 stop, tedy 76,2 metru). V roce 1971 ho průměrem 100 metrů překonal radioteleskop Effelsberg v Severním Porýní-Vestfálsku, Německo. V roce 2000 pak byl dokončen radioteleskop v Green Bank v USA. Ten je označovaný rovněž jako stometrový, ale protože má mírně eliptický tvar, je ještě o trochu větší než kruhový radioteleskop v Německu. Radioteleskop v Jodrell Bank tedy zůstává třetí největší na světě a druhý největší v Evropě.
Název Mark I se začal používat přibližně od roku 1961, v souvislosti s přípravou dalších teleskopů Mark II, Mark III a Mark IV (poslední nakonec nebyl nikdy postaven). V roce 1987 byl oficiálně přejmenován na Lovellův teleskop na počest sira Bernarda Lovella, který observatoř Jodrell Bank v roce 1945 založil a byl dlouhá léta jejím prvním ředitelem. V roce 1988 se radioteleskop stal památkově chráněným objektem I. stupně v britském systému památkové péče.
Celá konstrukce Lovellova teleskopu dosahuje výšky téměř 90 metrů, takže je-li dobré počasí a dostatečně čirý vzduch, je radioteleskop vidět nejen z výškových budov v Manchesteru, jako je Beetham Tower (odkud to je skoro 30 kilometrů přibližně jižním směrem), ale dokonce také z ještě mnohem vzdálenějších míst, jako jsou vrchovina Penniny, Winter Hill v hrabství Lancashire, národní park Snowdonia, Beeston Castle v hrabství Cheshire nebo národní park Peak District. Je také vidět z jižních oken restaurací a odletových hal terminálu 1 na letišti Manchester.
Konstrukce radioteleskopu
Důvody vzniku a koncepce Již v roce 1947 byl na observatoři Jodrell Bank postaven tzv. zenitový teleskop nazývaný „transit teleskop“, což byl parabolický reflektor o průměru 66 metrů (218 stop), který v té době byl rovněž největší radioteleskop na světě. Hlavní nevýhodou výše popsaného „transit teleskopu“ byla jeho velmi omezená možnost měnit polohu ohniska (jen ±15 stupňů kolem zenitu). Proto již záhy po jeho dokončení v roce 1947 začaly přípravné práce na projektu nového radioteleskopu, jehož parabolu by bylo možné otáčet v plném rozsahu. Plně pohyblivá konstrukce totiž umožňuje nejen zkoumat všechny části oblohy, ale také lze zvolený radiový zdroj sledovat podstatně déle s ohledem na rotaci Země. V roce 1952 byl pro observatoř zakoupen nový pozemek (asi 400 metrů severozápadně od „transit teleskopu“, který nový teleskop po dokončení nahradil) a započala výstavba.
„Transit teleskop“ navrhli a zkonstruovali astronomové, kteří ho používali. Od počátku přípravy nového plně řiditelného teleskopu dosud nevídaných rozměrů ale bylo zřejmé, že takové zařízení musí navrhnout a zkonstruovat profesionál. Prvním úkolem bylo najít inženýra, který by byl ochoten takovou novátorskou práci přijmout. Tím se stal Charles Husband, přední britský stavební inženýr a konzultant. Bernard Lovell se s ním poprvé setkal 8. září 1949, v roce 1950 Charles Husband představil první konstrukční výkresy navrhovaného radioteleskopu. Po upřesnění byly konstrukční plány podrobně popsány v tzv. „modré knize“ (Blue Book), která byla 20. března 1951 předložena britské vládní agentuře pro vědecký a průmyslový výzkum (DSIR, Department of Scientific and Industrial Research). Návrh byl schválen v březnu 1952.
Stavba teleskopu náhled|vpravo|Stavba teleskopu (zdroj: Jodrell Bank). náhled|vpravo|Stavba teleskopu (zdroj: Jodrell Bank). Stavba byla zahájena 3. září 1952. Dne 21. května 1953 byly dokončeny masivní základy radioteleskopu, které byly zapuštěny do země do hloubky 27 metrů. Kvůli požadované přesnosti pak trvalo až do poloviny března 1954, než byly dokončeny dvojité koleje. Centrální čep byl na staveniště dodán 11. května 1954 a v polovině dubna byla dokončena stavba celé hlavní konstrukce radioteleskopu.
Parabola radioteleskopu měla mít původně povrch z drátěného pletiva, a byla tak projektována pro pozorování na vlnových délkách mezi jedním a 10 metry, tedy na frekvencích mezi 30 a 300 MHz. Dodatečně byl povrch paraboly změněn na ocelový. Hlavním důvodem této změny bylo to, aby radioteleskop mohl pozorovat také vodíkové čáry 21 centimetrů (spektrální čáry rádiových vln neutrálního mezihvězdného vodíku), které byly objeveny krátce předtím (v roce 1951). Navíc brzy bylo zjištěno, že vodíkové čáry mají pro radioastronomii zásadní význam, protože mohou pronikat velkými oblaky mezihvězdného kosmického prachu, které jsou pro viditelné světlo neprůhledné.
V únoru 1954 Lovell také navštívil ministerstvo letectví, aby zjistil, zda by bylo možné uvolnit finanční prostředky na zlepšení přesnosti antény, aby mohla být používána také na centimetrových vlnových délkách, pro výzkum na těchto vlnových délkách pro ministerstvo letectví i pro „jiné účely“. Ačkoli ministerstvo letectví nakonec finanční prostředky neposkytlo, příprava nového povrchu paraboly již natolik pokročila, že toto vylepšení bylo přesto provedeno.
První testy zařízení náhled|Řídící místnost teleskopu v roce 2009. BBC odsud v letech 2011–2016 také vysílala astronomický pořad Stargazing Live. Radioteleskop byl konstruován tak, aby bylo možné parabolu zcela obrátit. Původně se počítalo s pohyblivou věží u základny radioteleskopu, která by umožňovala výměnu přijímačů umístěných v ohnisku radioteleskopu. Pohyblivá věž však nikdy nebyla postavena, a to jednak z důvodu omezených finančních prostředků a jednak proto, že velká část přijímacího zařízení byla nakonec umístěna u základny radioteleskopu, nikoliv v ohnisku paraboly.
Místo toho byly přijímače namontovány na 50 stop (15 metrů) dlouhé ocelové trubky, které se pak pomocí navijáku zasouvaly do vrcholu anténní věže, zatímco byla parabola obrácená. Kabely od přijímačů pak vedly po vnitřní straně této trubky, kterou pak bylo možné připojit, když byla parabola nasměrován do zenitu. Související přijímací zařízení pak bylo možné umístit hned na několik míst. Mohla být v malé, výkyvné laboratoři přímo pod povrchem antény nebo v místnostech na vrcholech obou věží nebo na základních nosnících nebo v řídicí budově radioteleskopu.
K prvnímu malému pohybu antény došlo 3. února 1957, větší pohyb azimutálním směrem byl poprvé vyzkoušen 12. června 1957. Větší náklon paraboly byl otestován 20. června 1957. Koncem července byl dokončen povrch antény a první zkušební záznam příjmu rádiového signálu z vesmíru se uskutečnil 2. srpna 1957: radioteleskop provedl driftový sken Mléčné dráhy na frekvenci 160 MHz, přičemž parabola byla v zenitu. Dne 9. října 1957 byl radioteleskop poprvé řízen z řídicí místnosti pomocí nového, speciálně zkonstruovaného analogového počítače.
Náklady na výstavbu Při stavbě radioteleskopu došlo k velkému překročení původního rozpočtu, zejména v důsledku prudce rostoucích nákladů na nezbytnou kvalitní ocel během stavby. Původní grant na radioteleskop poskytly společně Nuffieldova nadace a vláda, jeho výše činila 335 000 britských liber. Vláda proto několikrát zvýšila svůj podíl na financování, další peníze pocházely ze soukromých darů.
Poslední zbývající část dluhu z výstavby teleskopu, 50 000 liber, byla splacena lordem Nuffieldem a Nuffieldovou nadací 25. května 1960 (významnou roli v tom sehrálo, že radioteleskop byl krátce po dokončení významně využit při sledování vesmírných sond; viz níže) a observatoř Jodrell Bank byla po určitou dobu přejmenována na Nuffield Radio Astronomy Laboratories. Konečné celkové náklady na teleskop činily 700 000 britských liber.
Upgrade na Mark IA náhled|Vnitřní povrch antény (2016). Vpravo část základny věže vedoucí do ohniska paraboly. Krátce po dokončení radioteleskopu začali Lovell a Husband uvažovat o různých modernizacích, zejména aby parabola měla přesnější povrch a byla řízena digitálním počítačem místo dosavadního analogového. Plány na tuto modernizaci vytvořil Charles Husband a jeho společnost a předložil je Bernardu Lovellovi v dubnu 1964. Plány na modernizaci se staly naléhavějšími, když byly v září 1967 (tedy 10 let po dokončení) objeveny únavové trhliny v systému elevačního pohonu. Ty hrozily zastavením provozu radioteleskopu a kdyby nebyly odstraněny, mohl by systém elevace selhat a možná se i zaseknout.
Radioteleskop byl proto opraven a modernizován na verzi označovanou jako Mark IA. Finanční prostředky ve výši 400 000 britských liber na tento účel byly Science Research Council (SRC) oznámeny 8. července 1968. Modernizace proběhla postupně ve třech fázích, přičemž 1. fáze trvala od září 1968 do února 1969, 2. fáze od září do listopadu 1969 a 3. fáze od srpna 1970 do listopadu 1971 (i když formálně byla dokončena až v roce 1974).
V první fázi byla vybudována nová vnitřní kolejnice, která byla navržena tak, aby unesla třetinu hmotnosti radioteleskopu. V druhé fázi byla znovu položena vnější kolejnice, která v předchozích letech vykazovala různé problémy. Na vnitřní kolejnici přibyly čtyři podvozky a stávající podvozky na vnější koleji byly celkově opraveny. Ve třetí fázi došlo k největším změnám. Byla vybudován nový, přesnější povrch paraboly, což znamenalo, že radioteleskop nyní mohl být používán již na vlnových délkách 6 centimetrů (frekvence 5 GHz). Byla také přidána nová centrální podpěra a opraveny únavové trhliny v kuželech spojujících parabolu s nosnou konstrukcí, která byla také prodloužena a zesílena.
Byl instalován nový počítačový řídicí systém, ve kterém byl znovu využit upgradovaný počítač Ferranti Argus 104 z radioteleskopu Mark II (ten byl prvním teleskopem řízeným digitálním, nikoli analogovým počítačem). Došlo také k tragické nehodě: v lednu 1972 praskl kladkostroj nesoucí dva inženýry k centrální anténě. Jeden z nich utrpěl těžké zranění a druhý zahynul. Modernizace na verzi Mark IA byla formálně ukončena 16. července 1974, kdy byl radioteleskop předán zpět Manchesterské univerzitě. Vzhledem k dalšímu nárůstu ceny oceli v průběhu modernizace činila konečná částka za modernizaci 664 793,07 britských liber.
Pozdější modernizace a opravy náhled|vpravo|Uprostřed rekonstrukce povrchu antény v roce 2002. Vichřice z ledna 1976 (známá také jako bouře „Capella“) způsobila obrovské škody v západní i střední Evropě a vyžádala si na 100 obětí. V té době se jednalo o nejsilnější vichřici za celé století nad Britskými ostrovy. Vichřice také vážně poškodila konstrukci radioteleskopu, téměř ji zničila. Obrovský tlak vichřice na velkou plochu antény způsobil, že věže se prohnuly a jedno z ložisek spojujících parabolu s nosnou konstrukcí se zhroutilo. Po nákladné opravě byly přidány další diagonální ztužující nosníky, aby se podobná situace pokud možno neopakovala.
V devadesátých letech 20. století byl povrch radioteleskopu místy již silně zkorodovaný. V letech 2001–2003 byl proto teleskop opatřen nově navrženým povrchem, čímž se současně jeho citlivost na frekvenci 5 GHz zvýšila pětinásobně. Na povrchu byla použita technika holografického profilování, což znamená, že povrch pracuje nejlépe na vlnových délkách okolo 5 centimetrů (ve srovnání s 18 centimetry u starého povrchu). Byl instalován také nový pohonný systém, který zajišťuje mnohem vyšší přesnost nasměrování. Vnější dráha byla nově položena a ohnisková věž byla zesílena, aby unesla těžší přijímače.