Cuando se trata de telescopios, el tamaño importa. Cuanto más grande es el telescopio, más luz recoge,
¿Qué pasaría si hubiera una manera de hacerlo?un telescopio 10 o incluso 100 veces más grande que el Kelper, Spitzer, Hubble y el mismo Webb? Con el tiempo, la pregunta teórica se convirtió en una serie de experimentos. El objetivo es averiguar si se pueden usar líquidos para crear lentes en microgravedad. El próximo experimento tendrá lugar en el Laboratorio Nacional de la Estación Espacial Internacional por parte de los astronautas de la misión Axiom-1.
Lentes "líquidas"
Todos los líquidos tienen una fuerza elástica, quellamada tensión superficial. Es ella quien permite que algunos insectos se deslicen por el agua sin ahogarse, y da forma a las gotas de agua. En la Tierra, cuando las gotas de agua son lo suficientemente pequeñas (2 mm o menos), la tensión superficial supera a la gravedad y permanecen perfectamente esféricas. Si la gota se hace mucho más grande, se contrae por su propio peso.
Edward Balaban, el investigador principal del experimento FLUTE, busca ver si es posible fabricar lentes y espejos de alta precisión en el espacio utilizando líquidos.
“Pensamos, ¿por qué no aprovechar el hecho de quecómo se comportan naturalmente los fluidos en microgravedad. Esta propiedad se puede aplicar a la construcción de telescopios a gran escala o componentes ópticos fabricados en el espacio”, explica Balaban en una entrada del blog de la NASA. “En microgravedad, los líquidos adoptan formas útiles para fabricar lentes y espejos. Si los creamos en el espacio, serán útiles para crear telescopios tan grandes que se consideraba poco realista”.
Pruebas en tierra
Antes de experimentar en el espacio, los científicos comprobaronsus ideas aquí en la tierra. “Los fluidos son útiles no solo para crear las propias lentes, sino también como mecanismo para eliminar los efectos de la gravedad en los experimentos en la Tierra”, explica Moran Bercovici, profesor asistente de ingeniería mecánica en el Technion.
Al inyectar un líquido que puede solidificarse,en marcos redondos sumergidos en agua, los científicos lograron crear lentes. Al crearlas, los científicos utilizaron polímeros ampliamente utilizados que se usan en los salones de uñas para hacer uñas acrílicas.
Experimento durante el vuelo parabólico ZeroG. Foto: Instituto de Tecnología de Israel
Como los autores de la nota de desarrollo, los lentes resultantesexcelente calidad superficial. Al mismo tiempo, tomó bastante tiempo hacerlos. “Este método nos permite prescindir por completo de cualquier proceso mecánico como esmerilado o pulido. La física natural de los fluidos simplemente hace todo el trabajo por nosotros ”, dicen los científicos.
Pruebas de microgravedad
En diciembre de 2021, el equipo probó sus ideasen dos vuelos parabólicos ZeroG. En total, los científicos se encontraron en microgravedad 50 veces, cada período con una duración de 15 a 20 segundos. Esto fue suficiente para que los científicos formaran lentes líquidos y recopilaran datos para analizar si lograron sus objetivos.
La astronauta de la NASA Karen Nyberg mira a través de una burbuja esférica flotante de líquido en microgravedad. Fuente: NASA.
Durante el vuelo, los investigadores utilizaronbombas para empujar el aceite sintético en un marco circular (aproximadamente del tamaño de una moneda), permitiendo que el líquido llene el espacio e instantáneamente tome la forma deseada. Los aceites son similares a los aceites para automóviles, pero con diferentes niveles de viscosidad o pegajosidad, por lo que los científicos pueden determinar qué opción "funciona" mejor.
“En cuestión de segundos, pudimos crear por separadolente líquida de pie. Mantuvo su forma hasta que el avión se elevó de nuevo, la gravedad se activó y el petróleo se filtró”, dicen los autores del desarrollo. Un nuevo experimento en la estación espacial permitirá que los líquidos conserven su forma durante mucho tiempo. Para ver el momento en que el líquido tomó la forma deseada, los científicos contaron con la ayuda de un láser para mediciones ultrarrápidas y ultraprecisas.
Que sigue
Después de pruebas exitosas en ZeroG, científicos deesperando con ansias el experimento a bordo del Laboratorio Orbital de la ISS. El miembro de la tripulación del Ax-1, Eitan Stibbe, dirigirá el experimento, y el exastronauta de la NASA y comandante del Ax-1, Michael Lopez-Alegria, será su suplente. El experimento se llevará a cabo íntegramente en microgravedad. Los astronautas utilizarán polímeros líquidos, luz ultravioleta o temperatura para endurecerlos en microgravedad. Luego, las lentes regresarán a la Tierra, donde serán estudiadas en el Centro de Investigación Ames (ARC).
“Este enfoque creará superficies lisas y perfectamente formadas que son ideales para crear espejos para telescopios”, explica Vivek Dwivedi, participante en el experimento FLUTE.
“Si el experimento en la ISS tiene éxito, será la primera experiencia de creación de un componente óptico en el espacio. Este es un evento histórico”, concluyen los científicos.
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FLUTE es un experimento tecnológico para crear un espejo de telescopio en gravedad cero utilizando galio líquido para la deposición a base de polímeros (Fluidic Telescope Experiment).