Когато става въпрос за телескопи, размерът има значение. Колкото по-голям е телескопът, толкова повече светлина събира,
Ами ако имаше начин да се направителескоп 10 или дори 100 пъти по-голям от Kelper, Spitzer, Hubble и същия Webb? С течение на времето теоретичният въпрос се превърна в поредица от експерименти. Целта е да се разбере дали течностите могат да се използват за създаване на лещи в микрогравитация. Следващият експеримент ще се проведе в Националната лаборатория на Международната космическа станция от астронавтите от мисията Axiom-1.
"Течни" лещи
Всички течности имат еластична сила, коятонаречено повърхностно напрежение. Именно тя позволява на някои насекоми да се плъзгат във водата, без да се удавят, и придава на капките вода тяхната форма. На Земята, когато водните капчици са достатъчно малки (2 mm или по-малко), повърхностното напрежение преодолява гравитацията и те остават идеално сферични. Ако спадът стане много по-голям, той се свива под собствената си тежест.
Едуард Балабан, главният изследовател на експеримента FLUTE, търси да види дали е възможно да се правят високопрецизни лещи и огледала в космоса с помощта на течности.
„Помислихме си, защо да не се възползваме от факта, чекак течностите се държат естествено в микрогравитация. Това свойство може да се приложи към конструирането на широкомащабни телескопи или оптични компоненти, произведени в космоса“, обяснява Балабан в публикация в блог на НАСА. „В микрогравитацията течностите придобиват форми, полезни за направата на лещи и огледала. Ако ги създадем в космоса, те ще бъдат полезни за създаването на толкова големи телескопи, че се смяташе за нереалистично.
Наземни тестове
Преди да експериментират в космоса, учените проверихатехните идеи тук, на земята. „Течностите са полезни не само за създаване на самите лещи, но и като механизъм за елиминиране на ефектите на гравитацията при експерименти на Земята“, обяснява Моран Берковичи, асистент по машинно инженерство в Технион.
Чрез инжектиране на течност, която може да се втвърди,в кръгли рамки, потопени във вода, учените успяха да създадат лещи. При създаването им учените са използвали широко използвани полимери, които се използват в салоните за нокти за направата на акрилни нокти.
Експеримент по време на параболичен полет ZeroG. Снимка: Израелски технологичен институт
Както отбелязват авторите на разработката, получените лещиизключително качество на повърхността. В същото време изработката им отне доста време. „Този метод ни позволява напълно да се откажем от всякакви механични процеси като шлайфане или полиране. Естествената физика на течностите просто върши цялата работа за нас “, казват учените.
Тестване за микрогравитация
През декември 2021 г. екипът тества идеите сина два параболични полета на ZeroG. Общо учените са се озовали в микрогравитация 50 пъти, като всеки период е с продължителност от 15 до 20 секунди. Това било достатъчно на учените да образуват течни лещи и да събират данни, за да анализират дали са постигнали целите си.
Астронавтът на НАСА Карън Найберг гледа през плаващ сферичен мехур с течност в микрогравитация. Източник: НАСА.
По време на полета изследователите са използвалипомпи за избутване на синтетичното масло в кръгла рамка (с размерите на монета), позволявайки на течността да запълни празнината и моментално да приеме желаната форма. Маслата са подобни на автомобилните, но с различни нива на вискозитет или лепкавост, така че учените могат да определят коя опция "работи" най-добре.
„За секунди успяхме да създадем отделностояща течна леща. Тя запази формата си, докато самолетът се издигна отново, гравитацията се включи и маслото изтече ”, казват авторите на разработката. Нов експеримент на космическата станция ще позволи на течностите да запазят формата си за дълго време. За да видят момента, в който течността приема желаната форма, учените са били подпомогнати от лазер за свръхбързи и свръхпрецизни измервания.
Какво следва?
След успешни тестове на ZeroG, учени отс нетърпение очакваме експеримента на борда на орбиталната лаборатория на МКС. Членът на екипажа на Ax-1 Ейтан Стибе ще ръководи експеримента, а бившият астронавт на НАСА и командир на Ax-1 Майкъл Лопес-Алегрия ще бъде негов заместник. Експериментът ще се проведе изцяло в микрогравитация. Астронавтите ще използват течни полимери, ултравиолетова светлина или температура, за да ги втвърдят при микрогравитация. След това лещите ще се върнат на Земята, където ще бъдат изследвани в Изследователския център на Еймс (ARC).
„Този подход ще създаде гладки, идеално оформени повърхности, които са идеални за създаване на огледала за телескопи“, обяснява Вивек Двиведи, участник в експеримента FLUTE.
„Ако експериментът на МКС е успешен, това ще бъде първият опит за създаване на оптичен компонент в космоса. Това е историческо събитие“, заключават учените.
Прочетете още:
Има друга „планета“ вътре в Земята: как тя спаси зараждащия се живот
Ядреният синтез вече не се нуждае от милиони градуси: как работи новият метод
Ново изследване опровергава теорията за пренос на светлинна енергия
FLUTE е технологичен експеримент за създаване на телескопно огледало при нулева гравитация, използвайки течен галий за отлагане на базата на полимери (Fluidic Telescope Experiment).