כשזה מגיע לטלסקופים, הגודל קובע. ככל שהטלסקופ גדול יותר, כך הוא אוסף יותר אור,
מה אם הייתה דרך לעשותטלסקופ גדול פי 10 או אפילו פי 100 מהקלפר, שפיצר, האבל ואותו ווב? עם הזמן, השאלה התיאורטית הפכה לסדרה של ניסויים. המטרה היא לגלות אם ניתן להשתמש בנוזלים ליצירת עדשות במיקרו-כבידה. הניסוי הבא יתקיים במעבדה הלאומית של תחנת החלל הבינלאומית על ידי האסטרונאוטים של משימת Axiom-1.
עדשות "נוזליות".
לכל הנוזלים יש כוח אלסטי, אשרשנקרא מתח פנים. היא זו שמאפשרת לכמה חרקים לגלוש במים מבלי לטבוע, ונותנת לטיפות המים את צורתן. בכדור הארץ, כאשר טיפות המים קטנות מספיק (2 מ"מ או פחות), מתח פני השטח מתגבר על כוח המשיכה והן נשארות כדוריות לחלוטין. אם הירידה גדלה בהרבה, היא מתכווצת תחת משקלה.
אדוארד בלבן, החוקר הראשי של ניסוי FLUTE, מחפש לראות אם אפשר לייצר עדשות ומראות בדיוק גבוה בחלל באמצעות נוזלים.
"חשבנו, למה לא לנצל את זהכיצד נוזלים מתנהגים באופן טבעי במיקרו-כבידה. ניתן ליישם את המאפיין הזה על בניית טלסקופים בקנה מידה גדול או רכיבים אופטיים שיוצרו בחלל", מסביר בלבן בפוסט בבלוג של נאס"א. "במיקרו-כבידה, נוזלים מקבלים צורות שימושיות לייצור עדשות ומראות. אם ניצור אותם בחלל, הם יהיו שימושיים ליצירת טלסקופים כל כך גדולים שזה נחשב לא מציאותי".
בדיקות קרקע
לפני ניסויים בחלל, מדענים בדקוהרעיונות שלהם כאן על כדור הארץ. "נוזלים שימושיים לא רק ליצירת העדשות עצמן, אלא גם כמנגנון לביטול השפעת כוח המשיכה בניסויים על פני כדור הארץ", מסבירה מורן ברקוביץ', פרופסור להנדסת מכונות בטכניון.
על ידי הזרקת נוזל שיכול להתמצק,במסגרות עגולות טבולות במים, הצליחו מדענים ליצור עדשות. בעת יצירתם, מדענים השתמשו בפולימרים בשימוש נרחב המשמשים במכוני ציפורניים לייצור ציפורניים אקריליות.
ניסוי במהלך טיסה פרבולית ZeroG. צילום: המכון הטכנולוגי הישראלי
כפי שמציינים מחברי הפיתוח, העדשות שהתקבלואיכות משטח יוצאת דופן. יחד עם זאת, לקח לא מעט זמן להכין אותם. "שיטה זו מאפשרת לנו לוותר לחלוטין על כל תהליכים מכניים כגון השחזה או ליטוש. הפיזיקה הטבעית של נוזלים פשוט עושה עבורנו את כל העבודה", אומרים המדענים.
בדיקת מיקרו-כבידה
בדצמבר 2021, הצוות בחן את הרעיונות שלהםבשתי טיסות פרבוליות של ZeroG. בסך הכל, המדענים מצאו את עצמם במיקרו-כבידה 50 פעמים, כל תקופה נמשכת בין 15 ל-20 שניות. זה הספיק למדענים כדי ליצור עדשות נוזליות ולאסוף נתונים כדי לנתח אם הם השיגו את מטרותיהם.
האסטרונאוטית של נאס"א קארן נייברג מביטה דרך בועה כדורית צפה של נוזל במיקרו-כבידה. מקור: נאס"א.
במהלך הטיסה השתמשו החוקריםמשאבות לדחיפת השמן הסינטטי לתוך מסגרת עגולה (בערך בגודל של מטבע), המאפשרות לנוזל למלא את הרווח ולקבל באופן מיידי את הצורה הרצויה. שמנים דומים לשמנים לרכב, אבל עם רמות שונות של צמיגות, או דביקות, כך שמדענים יכולים לקבוע איזו אפשרות "עובדת" הכי טוב.
"בתוך שניות, הצלחנו ליצור בנפרדעדשת נוזל עומדת. היא שמרה על צורתה עד שהמטוס עלה שוב, כוח הכבידה הופעל והשמן דלף החוצה", אומרים מחברי הפיתוח. ניסוי חדש בתחנת החלל יאפשר לנוזלים לשמור על צורתם לאורך זמן. כדי לראות את הרגע שבו הנוזל קיבל את הצורה הרצויה, נעזרו המדענים בלייזר למדידות מהירות במיוחד ומדויקות במיוחד.
מה הלאה?
לאחר בדיקות מוצלחות ב-ZeroG, מדענים ממצפה לניסוי על סיפון המעבדה למסלולי ISS. חבר צוות Ax-1, איתן שטיב, יוביל את הניסוי, והאסטרונאוט לשעבר של נאס"א ומפקד Ax-1, מייקל לופז-אלגריה, יעמוד בתפקידו. הניסוי יתקיים כולו במיקרו-כבידה. אסטרונאוטים ישתמשו בפולימרים נוזליים, באור אולטרה סגול או בטמפרטורה כדי להקשיח אותם במיקרו-כבידה. לאחר מכן העדשות יחזרו לכדור הארץ, שם הן ילמדו במרכז המחקר איימס (ARC).
"גישה זו תיצור משטחים חלקים בעלי צורה מושלמת, שהם אידיאליים ליצירת מראות לטלסקופים", מסביר Vivek Dwivedi, משתתף בניסוי FLUTE.
"אם הניסוי ב-ISS יצליח, זו תהיה החוויה הראשונה של יצירת רכיב אופטי בחלל. זהו אירוע היסטורי", מסכמים המדענים.
קרא עוד:
יש עוד "כוכב לכת" בתוך כדור הארץ: איך הוא הציל חיים בהתהוות
היתוך גרעיני כבר לא צריך מיליוני מעלות: איך השיטה החדשה עובדת
מחקר חדש מפריך את תיאוריית העברת אנרגיית האור
FLUTE הוא ניסוי טכנולוגי ליצירת מראה טלסקופ באפס כבידה באמצעות גליום נוזלי לצורך שקיעה מבוססת פולימרים (ניסוי טלסקופ פלואידי).