Ha teleszkópokról van szó, a méret számít. Minél nagyobb a teleszkóp, annál több fényt gyűjt össze,
Mi lenne, ha lenne rá módegy távcső, amely tízszer vagy akár 100-szor nagyobb, mint a Kelper, Spitzer, Hubble és ugyanaz a Webb? Idővel az elméleti kérdés kísérletek sorozatává változott. A cél annak kiderítése, hogy a folyadékok segítségével mikrogravitációban is lehet lencséket készíteni. A következő kísérletet a Nemzetközi Űrállomás Nemzeti Laboratóriumában végzik az Axiom-1 küldetés űrhajósai.
"Folyékony" lencsék
Minden folyadéknak van rugalmas ereje, amelyfelületi feszültségnek nevezzük. Ő az, aki megengedi, hogy egyes rovarok megfulladjanak a vízben, és formát adjon a vízcseppeknek. A Földön, amikor a vízcseppek elég kicsik (2 mm vagy kisebb), a felületi feszültség legyőzi a gravitációt, és tökéletesen gömb alakúak maradnak. Ha a csepp sokkal nagyobb lesz, akkor saját súlya alatt összehúzódik.
Edward Balaban, a FLUTE kísérlet vezető kutatója azt vizsgálja, hogy lehetséges-e nagy pontosságú lencséket és tükröket készíteni az űrben folyadékok felhasználásával.
„Azt gondoltuk, miért ne használnánk ki ezt a ténythogyan viselkednek a folyadékok természetesen a mikrogravitációban. Ez a tulajdonság alkalmazható nagyméretű teleszkópok vagy űrben gyártott optikai alkatrészek építésére” – magyarázza Balaban a NASA blogbejegyzésében. „A mikrogravitáció során a folyadékok olyan formákat öltenek, amelyek hasznosak lencsék és tükrök készítéséhez. Ha az űrben hozzuk létre őket, akkor hasznosak lesznek akkora teleszkópok létrehozásához, amelyeket irreálisnak tartottak."
Földi tesztek
Mielőtt az űrben kísérleteztek volna, a tudósok ellenőriztékelképzeléseiket itt a földön. „A folyadékok nemcsak maguknak a lencséknek a létrehozásában hasznosak, hanem a gravitáció hatásainak kiküszöbölésére is alkalmasak a Földön végzett kísérletekben” – magyarázza Moran Bercovici, a Technion gépészmérnöki adjunktusa.
Olyan folyadék befecskendezésével, amely megszilárdulhat,vízbe merített kerek keretekben a tudósoknak sikerült lencséket létrehozniuk. Létrehozásukkor a tudósok széles körben használt polimereket használtak, amelyeket a körömszalonokban akril körmök készítésére használnak.
Kísérlet a ZeroG parabola repülés közben. Fotó: Israel Institute of Technology
Ahogy a fejlesztés szerzői megjegyzik, a kapott lencsékkiemelkedő felületi minőség. Ugyanakkor elég sok időt vett igénybe ezek elkészítése. „Ez a módszer lehetővé teszi számunkra, hogy teljesen mellőzzünk minden olyan mechanikai folyamatot, mint a csiszolás vagy polírozás. A folyadékok természetes fizikája csak mindent megtesz helyettünk ”- mondják a tudósok.
Mikrogravitációs vizsgálat
2021 decemberében a csapat tesztelte az ötleteitkét ZeroG parabola repülésen. A tudósok összesen 50 alkalommal találták magukat mikrogravitációban, mindegyik periódus 15-20 másodpercig tartott. Ez elég volt ahhoz, hogy a tudósok folyékony lencséket alakítsanak ki, és adatokat gyűjtsenek annak elemzéséhez, hogy elérték-e céljaikat.
Karen Nyberg, a NASA űrhajósa mikrogravitációban lebegő gömb alakú folyadékbuborékon keresztül néz. Forrás: NASA.
A repülés során a kutatók használtákszivattyúk, amelyek a szintetikus olajat egy kör alakú keretbe tolják (körülbelül egy érme méretű), lehetővé téve, hogy a folyadék kitöltse a rést, és azonnal felvegye a kívánt formát. Az olajok hasonlóak az autóolajokhoz, de különböző viszkozitási vagy ragadóssági szintekkel rendelkeznek, így a tudósok meg tudják határozni, melyik opció "működik" a legjobban.
– Pillanatok alatt külön tudtunk alkotniálló folyékony lencse. Addig tartotta formáját, amíg a gép újra fel nem emelkedett, a gravitáció be nem kapcsolt és az olaj kifolyt” – mondják a fejlesztés szerzői. Egy új kísérlet az űrállomáson lehetővé teszi, hogy a folyadékok hosszú ideig megtartsák alakjukat. A tudósoknak egy lézer segítette látni azt a pillanatot, amikor a folyadék a kívánt formát öltötte.
Mi a következő?
A ZeroG sikeres tesztjeit követően a tudósok aalig várja a kísérletet az ISS Orbital Laboratory fedélzetén. Az Ax-1 legénységének tagja, Eitan Stibbe vezeti majd a kísérletet, a NASA korábbi űrhajósa és Michael Lopez-Alegria lesz az Ax-1 parancsnoka. A kísérlet teljes egészében mikrogravitációban zajlik majd. Az űrhajósok folyékony polimereket, ultraibolya fényt vagy hőmérsékletet használnak a mikrogravitációban való megkeményedéshez. A lencsék ezután visszatérnek a Földre, ahol az Ames Research Centerben (ARC) tanulmányozzák őket.
„Ez a megközelítés sima, tökéletes alakú felületeket hoz létre, amelyek ideálisak a teleszkópok tükreinek létrehozásához” – magyarázza Vivek Dwivedi, a FLUTE kísérlet egyik résztvevője.
„Ha az ISS-en végzett kísérlet sikeres lesz, ez lesz az első tapasztalat az optikai komponens létrehozásáról az űrben. Ez történelmi esemény” – zárják a tudósok.
Olvass tovább:
Van egy másik „bolygó” a Földön belül: hogyan mentette meg a születőben lévő életet
A magfúzióhoz már nincs szükség millió fokra: hogyan működik az új módszer
Egy új tanulmány cáfolja a fényenergia transzfer elméletét
A FLUTE egy technológiai kísérlet egy teleszkóptükör létrehozására nulla gravitáció mellett folyékony gallium felhasználásával polimer alapú leválasztáshoz (Fluidic Telescope Experiment).