عندما يتعلق الأمر بالتلسكوبات، فإن الحجم مهم. كلما كان التلسكوب أكبر، كلما زاد الضوء الذي يجمعه،
ماذا لو كانت هناك طريقة لفعلهاتلسكوب أكبر 10 أو حتى 100 مرة من Kelper و Spitzer و Hubble و Webb؟ بمرور الوقت ، تحول السؤال النظري إلى سلسلة من التجارب. الهدف هو معرفة ما إذا كان يمكن استخدام السوائل لإنشاء عدسات في الجاذبية الصغرى. سيتم إجراء التجربة التالية في المختبر الوطني لمحطة الفضاء الدولية بواسطة رواد فضاء مهمة أكسيوم -1.
العدسات "السائلة"
جميع السوائل لها قوة مرنةيسمى التوتر السطحي. هي التي تسمح لبعض الحشرات بالانزلاق في الماء دون أن تغرق ، وتعطي قطرات الماء شكلها. على الأرض ، عندما تكون قطرات الماء صغيرة بما يكفي (2 مم أو أقل) ، يتغلب التوتر السطحي على الجاذبية وتبقى كروية تمامًا. إذا أصبح الانخفاض أكبر بكثير ، فإنه يتقلص تحت ثقله.
يتطلع إدوارد بالابان، الباحث الرئيسي في تجربة FLUTE، لمعرفة ما إذا كان من الممكن صنع عدسات ومرايا عالية الدقة في الفضاء باستخدام السوائل.
"لقد فكرنا، لماذا لا نستفيد من حقيقة ذلككيف تتصرف السوائل بشكل طبيعي في الجاذبية الصغرى. يمكن تطبيق هذه الخاصية على بناء تلسكوبات واسعة النطاق أو المكونات البصرية المصنعة في الفضاء. «في الجاذبية الصغرى، تتخذ السوائل أشكالًا مفيدة لصنع العدسات والمرايا. إذا قمنا بإنشائها في الفضاء، فستكون مفيدة في إنشاء تلسكوبات كبيرة جدًا لدرجة أنه كان يعتبر غير واقعي.
اختبارات الأرض
قبل إجراء التجارب في الفضاء ، فحص العلماءأفكارهم هنا على الأرض. يوضح موران بيركوفيتشي ، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في التخنيون ، أن "السوائل مفيدة ليس فقط في صنع العدسات نفسها ، ولكن أيضًا كآلية للقضاء على آثار الجاذبية في التجارب على الأرض".
عن طريق حقن سائل يمكن أن يتصلب ،في إطارات دائرية مغمورة في الماء ، تمكن العلماء من صنع عدسات. عند إنشائها ، استخدم العلماء البوليمرات المستخدمة على نطاق واسع والتي تستخدم في صالونات الأظافر لصنع أظافر الأكريليك.
تجربة أثناء الطيران المكافئ الصفري. الصورة: المعهد الإسرائيلي للتكنولوجيا
كما لاحظ مؤلفو تطوير العدسات الناتجةجودة السطح المتميزة. في الوقت نفسه ، استغرق الأمر وقتًا طويلاً لصنعها. "تتيح لنا هذه الطريقة الاستغناء تمامًا عن أي عمليات ميكانيكية مثل الطحن أو التلميع. يقول العلماء إن الفيزياء الطبيعية للسوائل تقوم بكل العمل من أجلنا.
اختبار الجاذبية الصغرى
في ديسمبر 2021 ، اختبر الفريق أفكارهمفي رحلتين من نوع ZeroG مكافئ. في المجموع ، وجد العلماء أنفسهم في الجاذبية الصغرى 50 مرة ، كل فترة تتراوح من 15 إلى 20 ثانية. كان هذا كافياً للعلماء لتشكيل عدسات سائلة وجمع البيانات لتحليل ما إذا كانوا قد حققوا أهدافهم.
رائدة فضاء ناسا كارين نيبيرج تنظر من خلال فقاعة كروية عائمة من السوائل في الجاذبية الصغرى. المصدر: وكالة ناسا.
أثناء الرحلة ، استخدم الباحثونمضخات لدفع الزيت الاصطناعي إلى إطار دائري (بحجم عملة معدنية تقريبًا) ، مما يسمح للسائل بملء الفجوة واتخاذ الشكل المطلوب على الفور. تتشابه الزيوت مع زيوت السيارات ، ولكن بمستويات مختلفة من اللزوجة أو الالتصاق ، لذلك يمكن للعلماء تحديد الخيار "الأفضل".
"في غضون ثوان ، تمكنا من الإنشاء بشكل منفصليقف عدسة سائلة. لقد حافظت على شكلها حتى ارتفعت الطائرة مرة أخرى ، وتشغيل الجاذبية وتسرب الزيت ، "كما يقول مؤلفو التطوير. ستسمح تجربة جديدة في المحطة الفضائية للسوائل بالاحتفاظ بشكلها لفترة طويلة. لمعرفة اللحظة التي اتخذ فيها السائل الشكل المطلوب ، تم مساعدة العلماء بواسطة الليزر لإجراء قياسات فائقة السرعة وفائقة الدقة.
ما التالي؟
بعد الاختبارات الناجحة على ZeroG ، توصل علماء مننتطلع إلى التجربة على متن مختبر ISS المداري. سيقود التجربة عضو طاقم Ax-1 إيتان ستيب ، ورائد فضاء ناسا السابق وقائد Ax-1 مايكل لوبيز أليجريا سيكون احتياطيه. ستتم التجربة بالكامل في الجاذبية الصغرى. سيستخدم رواد الفضاء البوليمرات السائلة أو الأشعة فوق البنفسجية أو درجة الحرارة لتصلبهم في الجاذبية الصغرى. ستعود العدسات بعد ذلك إلى الأرض ، حيث ستتم دراستها في مركز أبحاث أميس (ARC).
يوضح Vivek Dwivedi ، أحد المشاركين في تجربة FLUTE: "سيؤدي هذا النهج إلى إنشاء أسطح ناعمة ومثالية الشكل ومثالية لإنشاء مرايا للتلسكوبات".
"إذا نجحت التجربة على محطة الفضاء الدولية ، فستكون أول تجربة لإنشاء مكون بصري في الفضاء. وخلص العلماء إلى أن هذا حدث تاريخي.
قراءة المزيد:
هناك "كوكب" آخر داخل الأرض: كيف أنقذ الحياة الوليدة
لم يعد الاندماج النووي بحاجة إلى ملايين الدرجات: كيف تعمل الطريقة الجديدة
دراسة جديدة تدحض نظرية نقل الطاقة الضوئية
FLUTE هي تجربة تكنولوجية لإنشاء مرآة تلسكوب في انعدام الجاذبية باستخدام الغاليوم السائل للترسيب القائم على البوليمر (تجربة التلسكوب المرن).