È complicato.
Fino alla fine del XX secolo, abbiamo cercato di realizzare telescopi monolitici sempre più grandi. Funzionava abbastanza bene fino allo specchio parabolico di 5 metri sul Monte Palomar in California negli anni '40. Ha funzionato, ma a malapena, per lo specchio di 6 metri sul Caucaso in Russia negli anni '70. Ha funzionato, ma è stato un risultato importante, per i gemelli da 8,4 metri per la LBT in Arizona negli anni 2000.
Alla fine abbiamo imparato che la strada da percorrere non è versando lastre sempre più grandi di vetro a bassa espansione. È generalmente accettato che un diametro appena inferiore a 10 metri sia il più grande possibile per gli specchi monolitici.
La strada da percorrere è scegliere di creare segmenti di specchio più piccoli (da 1 metro a pochi metri di diametro ciascuno) e combinarli in uno specchio piastrellato. È un po 'più difficile scolpire la superficie curva asimmetrica parabolica (o iperbolica, ellittica o sferica) in un segmento del genere, ma è molto più facile gestire i problemi termici e di raffreddamento quando si hanno a che fare con oggetti solidi più piccoli.
Ogni segmento è montato in una cella a specchio attiva, con attuatori piezoelettrici che controllano con precisione la sua posizione. Tutti i segmenti devono combinarsi in un'unica superficie liscia con una precisione migliore di 100 micron (molto meglio di quella nella realtà). Quindi ora hai una vasta gamma di oggetti enormi, controllati dinamicamente tramite computer, ognuno con le proprie modalità di vibrazione, ognuno con la propria fonte di rumore meccanico, ciascuno con i propri movimenti di espansione termica, tutti "danzano" su e giù pochi micron su elementi piezoelettrici.
È possibile orchestrare un sistema molto grande come quello? Sì. Il gufo da 100 metri era considerato tecnicamente fattibile. Dal punto di vista dell'allineamento degli specchi, dovrebbe essere fattibile una struttura ancora più ampia; gli attuatori controllati da computer dovrebbero superare la maggior parte delle vibrazioni e spostarsi fino a distanze abbastanza grandi.
Come hai detto, i limiti reali sono finanziari. La complessità di un tale sistema aumenta con il quadrato del diametro e con la complessità arriva il costo.
L'intera discussione sopra riguardava i telescopi a "apertura riempita": data una forma rotonda di un certo diametro, è riempito con segmenti speculari. Per una data apertura, questo design cattura la più grande quantità di luce.
Ma l'apertura non deve essere riempita. Può essere per lo più vuoto. Potresti avere alcuni segmenti riflettenti sulla periferia e il centro sarebbe quasi vuoto. Avresti lo stesso potere risolutivo (vedresti gli stessi piccoli dettagli), è solo che la luminosità dell'immagine diminuirà, perché stai catturando meno luce totale.
Questo è il principio dell'interferometro. I due specchi Keck segmentati da 10 metri nelle Hawaii possono funzionare come un interferometro con una linea di base di 85 metri. Ciò equivale effettivamente a una singola apertura di 85 metri in termini di potenza di risoluzione, ma ovviamente non in termini di luminosità dell'immagine (quantità di luce catturata).
La US Navy ha un interferometro in Arizona con specchi posizionati su 3 bracci a forma di Y, ciascuno lungo 250 metri. Ciò fornisce allo strumento una linea di base (apertura equivalente) di diverse centinaia di metri.
U di Sydney ha un interferometro di base di 640 metri nel deserto australiano.
Gli interferometri non possono essere usati per studiare oggetti molto deboli, perché non riescono a catturare abbastanza luce. Ma possono produrre dati ad altissima risoluzione da oggetti luminosi, ad esempio vengono utilizzati per misurare il diametro delle stelle, come Betelgeuse.
La linea di base di un interferometro può essere resa estremamente ampia. Per gli strumenti terrestri, una linea di base estesa a chilometri è molto fattibile ora. Più grande sarà fattibile in futuro.
Si parla di costruire interferometri nello spazio, in orbita attorno alla Terra o anche più grandi. Ciò fornirebbe una base almeno nelle migliaia di chilometri. Non è fattibile ora, ma sembra fattibile in futuro.