Teleskooppien koolla on väliä. Mitä suurempi kaukoputki, sitä enemmän valoa se kerää,
Entä jos olisi keino tehdäteleskooppi, joka on 10 tai jopa 100 kertaa suurempi kuin Kelper, Spitzer, Hubble ja sama Webb? Ajan myötä teoreettinen kysymys muuttui sarjaksi kokeita. Tavoitteena on selvittää, voidaanko nesteiden avulla luoda linssejä mikrogravitaatiossa. Axiom-1-operaation astronautit tekevät seuraavan kokeen Kansainvälisen avaruusaseman kansallisessa laboratoriossa.
"Nestemäiset" linssit
Kaikilla nesteillä on elastinen voima, jokakutsutaan pintajännitykseksi. Hän antaa joidenkin hyönteisten liukua veden läpi hukkumatta ja antaa vesipisaroille niiden muodon. Maapallolla, kun vesipisarat ovat tarpeeksi pieniä (2 mm tai vähemmän), pintajännitys voittaa painovoiman ja ne pysyvät täydellisesti pallomaisina. Jos pisara kasvaa paljon, se supistuu oman painonsa alla.
FLUTE-kokeen päätutkija Edward Balaban tutkii, onko mahdollista valmistaa erittäin tarkkoja linssejä ja peilejä avaruudessa käyttämällä nesteitä.
"Ajattelimme, miksi ei voisi hyödyntää sitä tosiasiaakuinka nesteet luonnollisesti käyttäytyvät mikrogravitaatiossa. Tätä ominaisuutta voidaan soveltaa suurten teleskooppien tai avaruudessa valmistettujen optisten komponenttien rakentamiseen", Balaban selittää NASAn blogikirjoituksessa. ”Mikrogravitaatiossa nesteet ottavat muotoja, jotka ovat hyödyllisiä linssien ja peilien valmistuksessa. Jos luomme ne avaruuteen, niistä on hyötyä luotaessa niin suuria teleskooppeja, että sitä pidettiin epärealistisena."
Maatestit
Ennen avaruudessa kokeilua tutkijat tarkistivatheidän ajatuksensa täällä maan päällä. "Nesteet ovat hyödyllisiä paitsi itse linssien luomisessa, myös mekanismina painovoiman vaikutusten eliminoimiseksi maan päällä tehtävissä kokeissa", selittää Moran Bercovici, Technionin konetekniikan apulaisprofessori.
Ruiskuttamalla nestettä, joka voi jähmettyä,veteen upotetuissa pyöreissä kehyksissä tutkijat onnistuivat luomaan linssejä. Niitä luodessaan tutkijat käyttivät laajalti käytettyjä polymeerejä, joita käytetään kynsisalongeissa akryylikynsien valmistukseen.
Kokeilu ZeroG-parabolisen lennon aikana. Kuva: Israel Institute of Technology
Kuten kehitystyön kirjoittajat huomauttavat, tuloksena olevat linssiterinomainen pintalaatu. Samaan aikaan niiden tekemiseen meni melko paljon aikaa. ”Tämän menetelmän avulla voimme luopua mekaanisista prosesseista, kuten hiomisesta tai kiillotuksesta. Nesteiden luonnollinen fysiikka vain tekee kaiken työn puolestamme ”, tutkijat sanovat.
Mikrogravitaatiotestaus
Joulukuussa 2021 tiimi testasi ideoitaankahdella ZeroG-parabolisella lennolla. Kaikkiaan tutkijat löysivät itsensä mikrogravitaatiosta 50 kertaa, kukin jakso kesti 15-20 sekuntia. Tämä riitti tutkijoille muodostamaan nestemäisiä linssejä ja keräämään tietoja analysoidakseen, saavuttivatko he tavoitteensa.
NASA:n astronautti Karen Nyberg katsoo kelluvan pallomaisen nestekuplan läpi mikrogravitaatiossa. Lähde: NASA.
Lennon aikana tutkijat käyttivätpumput työntämään synteettisen öljyn pyöreään kehykseen (noin kolikon kokoiseen), jolloin neste täyttää raon ja ottaa välittömästi halutun muodon. Öljyt ovat samanlaisia kuin autoöljyt, mutta niiden viskositeetti tai tahmeus on erilainen, joten tutkijat voivat määrittää, mikä vaihtoehto "toimii" parhaiten.
– Pystyimme luomaan erikseen muutamassa sekunnissaseisova nestemäinen linssi. Hän piti muotonsa, kunnes kone nousi uudelleen, painovoima käynnistyi ja öljy vuoti ulos ”, kehitystyön kirjoittajat kertovat. Uusi koe avaruusasemalla antaa nesteiden säilyttää muotonsa pitkään. Tutkijoita auttoi laser ultranopeita ja erittäin tarkkoja mittauksia varten, jotta he näkisivät hetken, jolloin neste sai halutun muodon.
Mitä seuraavaksi?
Onnistuneiden ZeroG-testien jälkeen tutkijatodottaa koetta ISS:n kiertoratalaboratoriossa. Ax-1:n miehistön jäsen Eitan Stibbe johtaa koetta, ja entinen NASA:n astronautti ja Ax-1:n komentaja Michael Lopez-Alegria on hänen esimiehensä. Koe tapahtuu kokonaan mikrogravitaatiossa. Astronautit käyttävät nestemäisiä polymeerejä, ultraviolettivaloa tai lämpötilaa kovettaakseen niitä mikrogravitaatiossa. Linssit palaavat sitten Maahan, jossa niitä tutkitaan Ames Research Centerissä (ARC).
"Tämä lähestymistapa luo sileitä, täydellisen muotoisia pintoja, jotka ovat ihanteellisia kaukoputkien peilien luomiseen", selittää FLUTE-kokeeseen osallistunut Vivek Dwivedi.
”Jos ISS-kokeilu onnistuu, se on ensimmäinen kokemus optisen komponentin luomisesta avaruudessa. Tämä on historiallinen tapahtuma, tutkijat päättävät.
Lue lisää:
Maan sisällä on toinen "planeetta": kuinka se pelasti syntymässä olevan elämän
Ydinfuusio ei enää tarvitse miljoonia asteita: miten uusi menetelmä toimii
Uusi tutkimus kumoaa valoenergian siirtoteorian
FLUTE on teknologinen koe kaukoputken peilin luomiseksi nollapainovoimalla käyttämällä nestemäistä galliumia polymeeripohjaiseen pinnoitukseen (Fluidic Telescope Experiment).