Når det kommer til teleskoper, er størrelsen afgørende. Jo større teleskopet er, jo mere lys opsamler det,
Hvad hvis der var en måde at gøre det pået teleskop 10 eller endda 100 gange større end Kelper, Spitzer, Hubble og den samme Webb? Med tiden blev det teoretiske spørgsmål til en række eksperimenter. Målet er at finde ud af, om væsker kan bruges til at skabe linser i mikrogravitation. Det næste eksperiment vil finde sted i det nationale laboratorium på den internationale rumstation af astronauterne fra Axiom-1-missionen.
"Flydende" linser
Alle væsker har en elastisk kraft, somkaldet overfladespænding. Det er hende, der lader nogle insekter glide gennem vandet uden at drukne, og giver vanddråberne deres form. På Jorden, når vanddråberne er små nok (2 mm eller mindre), overvinder overfladespændingen tyngdekraften, og de forbliver perfekt sfæriske. Hvis faldet bliver meget større, trækker det sig sammen under sin egen vægt.
Edward Balaban, hovedforskeren af FLUTE-eksperimentet, søger at se, om det er muligt at lave højpræcisionslinser og spejle i rummet ved hjælp af væsker.
"Vi tænkte, hvorfor ikke udnytte det faktumhvordan væsker naturligt opfører sig i mikrogravitation. Denne egenskab kan anvendes til konstruktion af teleskoper i stor skala eller rumfremstillede optiske komponenter,” forklarer Balaban i et NASA-blogindlæg. "I mikrotyngdekraften antager væsker former, der er nyttige til fremstilling af linser og spejle. Hvis vi skaber dem i rummet, vil de være nyttige til at skabe teleskoper så store, at det blev betragtet som urealistisk."
Jordprøver
Før de eksperimenterede i rummet, tjekkede forskernederes ideer her på jorden. "Væsker er nyttige ikke kun til at skabe selve linserne, men også som en mekanisme til at eliminere virkningerne af tyngdekraften i eksperimenter på Jorden," forklarer Moran Bercovici, assisterende professor i maskinteknik ved Technion.
Ved at injicere en væske, der kan størkne,i runde rammer nedsænket i vand lykkedes det forskerne at skabe linser. Når de lavede dem, brugte forskerne meget anvendte polymerer, der bruges i neglesaloner til at lave akrylnegle.
Eksperimenter under ZeroG parabolflyvning. Foto: Israel Institute of Technology
Som forfatterne til udviklingen bemærker, er de resulterende linserfremragende overfladekvalitet. Samtidig tog det en del tid at lave dem. "Denne metode giver os mulighed for helt at undvære alle mekaniske processer såsom slibning eller polering. Den naturlige fysik af væsker gør bare alt arbejdet for os,” siger forskerne.
Mikrogravitationstestning
I december 2021 testede holdet deres ideerpå to ZeroG parabolflyvninger. I alt befandt forskerne sig i mikrogravitation 50 gange, hver periode varede fra 15 til 20 sekunder. Dette var nok til, at forskerne kunne danne flydende linser og indsamle data for at analysere, om de nåede deres mål.
NASA-astronaut Karen Nyberg ser gennem en flydende sfærisk boble af væske i mikrotyngdekraft. Kilde: NASA.
Under flyvningen brugte forskernepumper til at tvinge den syntetiske olie ind i en cirkulær ramme (omkring størrelsen af en mønt), hvilket tillader væsken at fylde hullet og øjeblikkeligt antage den ønskede form. Olier ligner bilolier, men med forskellige niveauer af viskositet eller klæbrighed, så videnskabsmænd kan bestemme, hvilken mulighed "fungerer" bedst.
“I løbet af få sekunder var vi i stand til at skabe hver for sigstående flydende linse. Hun holdt formen, indtil flyet rejste sig igen, tyngdekraften blev slået til, og olien sivede ud,” siger forfatterne til udviklingen. Et nyt eksperiment på rumstationen vil gøre det muligt for væsker at bevare deres form i lang tid. For at se det øjeblik, hvor væsken tog den ønskede form, blev forskerne hjulpet af en laser til ultrahurtige og ultrapræcise målinger.
Hvad er næste?
Efter vellykkede test på ZeroG har forskere fraser frem til eksperimentet ombord på ISS Orbital Laboratory. Ax-1-besætningsmedlem Eitan Stibbe vil lede eksperimentet, og tidligere NASA-astronaut og Ax-1-kommandør Michael Lopez-Alegria vil være hans stand-in. Forsøget vil foregå udelukkende i mikrogravitation. Astronauter vil bruge flydende polymerer, ultraviolet lys eller temperatur for at hærde dem i mikrogravitation. Linserne vender derefter tilbage til Jorden, hvor de vil blive studeret på Ames Research Center (ARC).
"Denne tilgang vil skabe glatte, perfekt formede overflader, der er ideelle til at skabe spejle til teleskoper," forklarer Vivek Dwivedi, en deltager i FLUTE-eksperimentet.
"Hvis eksperimentet på ISS lykkes, vil det være den første oplevelse med at skabe en optisk komponent i rummet. Dette er en historisk begivenhed,« konkluderer forskerne.
Læs mere:
Der er en anden "planet" inde i Jorden: hvordan den reddede spirende liv
Nuklear fusion behøver ikke længere millioner af grader: Sådan fungerer den nye metode
Ny undersøgelse tilbageviser teori om lysenergioverførsel
FLUTE er et teknologisk eksperiment til at skabe et teleskopspejl i nul tyngdekraft ved hjælp af flydende gallium til polymerbaseret aflejring (Fluidic Telescope Experiment).