Kada je riječ o teleskopima, veličina je bitna. Što je veći teleskop, skuplja više svjetla,
Što ako postoji način za napravititeleskop 10 ili čak 100 puta veći od Kelpera, Spitzera, Hubbla i istog Webba? S vremenom se teorijsko pitanje pretvorilo u niz eksperimenata. Cilj je otkriti mogu li se tekućine koristiti za stvaranje leća u mikrogravitaciji. Sljedeći eksperiment će se održati u Nacionalnom laboratoriju Međunarodne svemirske postaje od strane astronauta misije Axiom-1.
"Tekuće" leće
Sve tekućine imaju elastičnu silu, kojanaziva površinska napetost. Ona je ta koja dopušta nekim kukcima da klize kroz vodu bez utapanja i daje kapljicama vode njihov oblik. Na Zemlji, kada su kapljice vode dovoljno male (2 mm ili manje), površinska napetost nadvladava gravitaciju i one ostaju savršeno sferne. Ako pad postane mnogo veći, skuplja se pod vlastitom težinom.
Edward Balaban, glavni istraživač eksperimenta FLUTE, želi vidjeti je li moguće izraditi visokoprecizne leće i zrcala u svemiru pomoću tekućina.
“Mislili smo, zašto ne bismo iskoristili tu činjenicukako se tekućine prirodno ponašaju u mikrogravitaciji. Ovo se svojstvo može primijeniti na konstrukciju teleskopa velikih razmjera ili optičkih komponenti proizvedenih u svemiru”, objašnjava Balaban u postu na NASA-inom blogu. “U mikrogravitaciji tekućine poprimaju oblike korisne za izradu leća i zrcala. Ako ih stvorimo u svemiru, bit će korisni za stvaranje tako velikih teleskopa da se to smatra nerealnim.”
Ispitivanja na zemlji
Prije eksperimentiranja u svemiru znanstvenici su provjerilinjihove ideje ovdje na zemlji. "Fluidi su korisni ne samo za stvaranje samih leća, već i kao mehanizam za uklanjanje učinaka gravitacije u eksperimentima na Zemlji", objašnjava Moran Bercovici, docent strojarstva na Technionu.
Ubrizgavanjem tekućine koja se može stvrdnuti,u okruglim okvirima uronjenim u vodu, znanstvenici su uspjeli stvoriti leće. Prilikom njihove izrade znanstvenici su koristili široko korištene polimere koji se koriste u salonima za nokte za izradu akrilnih noktiju.
Eksperimentirajte tijekom paraboličnog leta ZeroG. Fotografija: Izraelski tehnološki institut
Kako napominju autori razvoja, dobivene lećeizvanredna kvaliteta površine. Istovremeno, za njihovu izradu je trebalo dosta vremena. “Ova metoda nam omogućuje da se potpuno odustanemo od bilo kakvih mehaničkih procesa kao što su brušenje ili poliranje. Prirodna fizika tekućina jednostavno radi sav posao umjesto nas “, kažu znanstvenici.
Ispitivanje mikrogravitacije
U prosincu 2021. tim je testirao svoje idejena dva ZeroG parabolična leta. Ukupno su se znanstvenici našli u mikrogravitaciji 50 puta, svaki period je trajao od 15 do 20 sekundi. To je bilo dovoljno da znanstvenici formiraju tekuće leće i prikupe podatke kako bi analizirali jesu li postigli svoje ciljeve.
NASA-in astronaut Karen Nyberg gleda kroz plutajući sferni mjehur tekućine u mikrogravitaciji. Izvor: NASA.
Tijekom leta istraživači su koristilipumpe za guranje sintetičkog ulja u kružni okvir (veličine novčića), dopuštajući tekućini da popuni prazninu i odmah poprimi željeni oblik. Ulja su slična automobilskim uljima, ali s različitim razinama viskoznosti, odnosno ljepljivosti, pa znanstvenici mogu odrediti koja opcija najbolje "radi".
“U nekoliko sekundi uspjeli smo stvarati odvojenostojeća tekuća leća. Zadržala je oblik sve dok se avion ponovno nije digao, gravitacija se uključila i ulje je iscurilo”, kažu autori razvoja. Novi eksperiment na svemirskoj stanici omogućit će tekućinama da dugo zadrže svoj oblik. Da vide trenutak kada je tekućina poprimila željeni oblik, znanstvenicima je pomogao laser za ultrabrza i ultraprecizna mjerenja.
Što je sljedeće?
Nakon uspješnih testova na ZeroG-u, znanstvenici izveselim se eksperimentu na ISS Orbital Laboratory. Član posade Ax-1 Eitan Stibbe će voditi eksperiment, a bivši NASA-in astronaut i zapovjednik Ax-1 Michael Lopez-Alegria bit će njegova zamjenica. Eksperiment će se u potpunosti odvijati u mikrogravitaciji. Astronauti će koristiti tekuće polimere, ultraljubičasto svjetlo ili temperaturu kako bi ih stvrdnuli u mikrogravitaciji. Leće će se potom vratiti na Zemlju, gdje će se proučavati u Amesovom istraživačkom centru (ARC).
“Ovaj pristup će stvoriti savršeno oblikovane glatke površine koje su idealne za izradu zrcala za teleskope”, objašnjava Vivek Dwivedi, sudionik eksperimenta FLUTE.
“Ako eksperiment na ISS-u bude uspješan, to će biti prvo iskustvo stvaranja optičke komponente u svemiru. Ovo je povijesni događaj”, zaključuju znanstvenici.
Čitaj više:
Unutar Zemlje postoji još jedan "planet": kako je spasio život u nastajanju
Nuklearna fuzija više ne treba milijune stupnjeva: kako funkcionira nova metoda
Nova studija pobija teoriju prijenosa svjetlosne energije
FLUTE je tehnološki eksperiment za stvaranje teleskopskog zrcala u nultoj gravitaciji korištenjem tekućeg galija za taloženje na bazi polimera (Fluidic Telescope Experiment).