Quando si tratta di telescopi, le dimensioni contano. Più grande è il telescopio, più luce raccoglie,
E se ci fosse un modo per farloun telescopio 10 o anche 100 volte più grande del Kelper, dello Spitzer, dell'Hubble e dello stesso Webb? Nel tempo, la questione teorica si è trasformata in una serie di esperimenti. L'obiettivo è scoprire se i liquidi possono essere utilizzati per creare lenti in microgravità. Il prossimo esperimento avrà luogo presso il Laboratorio Nazionale della Stazione Spaziale Internazionale dagli astronauti della missione Axiom-1.
Lenti "liquide".
Tutti i liquidi hanno una forza elastica, chechiamata tensione superficiale. È lei che lascia che alcuni insetti scivolino nell'acqua senza annegare e dà la forma alle gocce d'acqua. Sulla Terra, quando le gocce d'acqua sono abbastanza piccole (2 mm o meno), la tensione superficiale supera la gravità e rimangono perfettamente sferiche. Se la goccia diventa molto più grande, si contrae sotto il proprio peso.
Edward Balaban, il ricercatore principale dell'esperimento FLUTE, sta cercando di vedere se è possibile realizzare lenti e specchi ad alta precisione nello spazio utilizzando liquidi.
“Abbiamo pensato, perché non approfittare di questo fattocome si comportano naturalmente i fluidi in condizioni di microgravità. Questa proprietà può essere applicata alla costruzione di telescopi su larga scala o di componenti ottici fabbricati nello spazio”, spiega Balaban in un post sul blog della NASA. “Nella microgravità i liquidi assumono forme utili per realizzare lenti e specchi. Se li creiamo nello spazio, saranno utili per creare telescopi così grandi da essere considerati irrealistici”.
Prove a terra
Prima di sperimentare nello spazio, gli scienziati hanno verificatole loro idee qui sulla terra. "I fluidi sono utili non solo per creare le lenti stesse, ma anche come meccanismo per eliminare gli effetti della gravità negli esperimenti sulla Terra", spiega Moran Bercovici, assistente professore di ingegneria meccanica al Technion.
Iniettando un liquido che può solidificarsi,in montature rotonde immerse nell'acqua, gli scienziati sono riusciti a creare lenti. Durante la loro creazione, gli scienziati hanno utilizzato polimeri ampiamente utilizzati che vengono utilizzati nei saloni di bellezza per realizzare unghie acriliche.
Esperimento durante il volo parabolico ZeroG. Foto: Israel Institute of Technology
Come gli autori della nota di sviluppo, le lenti risultantieccezionale qualità della superficie. Allo stesso tempo, ci è voluto un bel po' di tempo per realizzarli. “Questo metodo ci consente di rinunciare completamente a qualsiasi processo meccanico come la molatura o la lucidatura. La fisica naturale dei fluidi fa tutto il lavoro per noi ", affermano gli scienziati.
Test di microgravità
Nel dicembre 2021, il team ha testato le proprie ideesu due voli parabolici ZeroG. In totale, gli scienziati si sono trovati in microgravità 50 volte, ogni periodo della durata da 15 a 20 secondi. Questo è stato sufficiente per gli scienziati per formare lenti liquide e raccogliere dati per analizzare se hanno raggiunto i loro obiettivi.
L'astronauta della NASA Karen Nyberg osserva attraverso una bolla sferica galleggiante di fluido in microgravità. Fonte: Nasa.
Durante il volo, i ricercatori hanno utilizzatopompe per spingere l'olio sintetico in una cornice circolare (delle dimensioni di una moneta), permettendo al liquido di riempire lo spazio vuoto e prendere istantaneamente la forma desiderata. Gli oli sono simili agli oli per autoveicoli, ma con diversi livelli di viscosità o viscosità, quindi gli scienziati possono determinare quale opzione "funziona" meglio.
“In pochi secondi siamo stati in grado di creare separatamentelente liquida permanente. Ha mantenuto la sua forma fino a quando l'aereo non si è rialzato, la gravità si è attivata e l'olio è fuoriuscito ", affermano gli autori dello sviluppo. Un nuovo esperimento sulla stazione spaziale consentirà ai liquidi di mantenere a lungo la loro forma. Per vedere il momento in cui il liquido ha preso la forma desiderata, gli scienziati sono stati aiutati da un laser per misurazioni ultra veloci e ultra precise.
Qual è il prossimo?
Dopo il successo dei test su ZeroG, gli scienziati diin attesa dell'esperimento a bordo dell'ISS Orbital Laboratory. Il membro dell'equipaggio dell'Ax-1 Eitan Stibbe condurrà l'esperimento e l'ex astronauta della NASA e comandante dell'Ax-1 Michael Lopez-Alegria sarà il suo sostituto. L'esperimento si svolgerà interamente in microgravità. Gli astronauti useranno polimeri liquidi, luce ultravioletta o temperatura per indurli in microgravità. Le lenti torneranno quindi sulla Terra, dove saranno studiate presso l'Ames Research Center (ARC).
"Questo approccio creerà superfici lisce e perfettamente sagomate, ideali per creare specchi per telescopi", spiega Vivek Dwivedi, un partecipante all'esperimento FLUTE.
“Se l'esperimento sulla ISS avrà successo, sarà la prima esperienza di creazione di un componente ottico nello spazio. Questo è un evento storico", concludono gli scienziati.
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FLUTE è un esperimento tecnologico per creare uno specchio telescopico a gravità zero utilizzando gallio liquido per la deposizione di polimeri (Fluidic Telescope Experiment).