망원경의 경우 크기가 중요합니다. 망원경이 클수록 더 많은 빛을 모을 수 있으며,
방법이 있다면 어떨까Kelper, Spitzer, Hubble 및 동일한 Webb보다 10배 또는 100배 큰 망원경? 시간이 지남에 따라 이론적인 질문은 일련의 실험으로 바뀌었습니다. 목표는 액체가 미세 중력에서 렌즈를 만드는 데 사용할 수 있는지 알아내는 것입니다. 다음 실험은 Axiom-1 임무의 우주비행사들이 국제 우주 정거장 국립 연구소에서 실시할 예정입니다.
"액체" 렌즈
모든 액체에는 탄성력이 있으며, 이는표면장력이라고 한다. 일부 곤충이 익사하지 않고 물 속을 미끄러지듯 지나가게 하고 물방울에 모양을 부여하는 것은 바로 그녀입니다. 지구에서 물방울이 충분히 작으면(2mm 이하) 표면 장력이 중력을 극복하고 완전한 구형을 유지합니다. 방울이 훨씬 커지면 자체 무게로 수축합니다.
FLUTE 실험의 수석 연구자인 에드워드 발라반(Edward Balaban)은 액체를 사용하여 우주에서 고정밀 렌즈와 거울을 만드는 것이 가능한지 알아보고 있습니다.
“우리는 다음과 같은 사실을 활용하면 어떨까 생각했습니다.미세 중력에서 유체가 자연적으로 어떻게 행동하는지. 이 특성은 대규모 망원경이나 우주에서 제작된 광학 부품의 구성에 적용될 수 있습니다.”라고 Balaban은 NASA 블로그 게시물에서 설명합니다. “미세중력 상태에서 액체는 렌즈와 거울을 만드는 데 유용한 형태를 취합니다. 우주에서 만들면 너무 커서 비현실적이라고 생각되는 망원경을 만드는 데 유용할 것입니다.”
지상 시험
과학자들은 우주에서 실험하기 전에 다음을 확인했습니다.그들의 아이디어는 여기 지구에 있습니다. Technion의 기계 공학 조교수인 Moran Bercovici는 "유체는 렌즈 자체를 만드는 데 유용할 뿐만 아니라 지구 실험에서 중력의 영향을 제거하는 메커니즘으로도 유용합니다.
응고될 수 있는 액체를 주입하여,물에 잠긴 둥근 프레임에서 과학자들은 렌즈를 만들었습니다. 그것을 만들 때 과학자들은 네일 살롱에서 아크릴 손톱을 만드는 데 사용되는 널리 사용되는 폴리머를 사용했습니다.
ZeroG 포물선 비행 중 실험. 사진: 이스라엘 공과대학
개발 노트의 저자로서 결과 렌즈는뛰어난 표면 품질. 동시에, 그것들을 만드는 데 꽤 많은 시간이 걸렸습니다. “이 방법을 사용하면 연삭이나 연마와 같은 기계적 공정을 완전히 생략할 수 있습니다. 유체의 자연 물리학은 우리를 위해 모든 작업을 수행합니다.”라고 과학자들은 말합니다.
미세 중력 테스트
2021년 12월 팀은 아이디어를 테스트했습니다.두 번의 ZeroG 포물선 비행에서. 전체적으로 과학자들은 15초에서 20초 동안 지속되는 미세 중력을 50번이나 발견했습니다. 이것은 과학자들이 액체 렌즈를 형성하고 데이터를 수집하여 목표를 달성했는지 분석하기에 충분했습니다.
NASA 우주비행사 Karen Nyberg는 미세 중력에서 액체의 떠 다니는 구형 거품을 들여다보고 있습니다. 출처: NASA.
비행 중 연구원들은펌프를 사용하여 합성 오일을 원형 프레임(동전 크기 정도)에 밀어 넣어 액체가 틈을 채우고 원하는 모양을 즉시 취할 수 있도록 합니다. 오일은 자동차 오일과 유사하지만 점도 또는 점착성의 수준이 다르기 때문에 과학자들은 어떤 옵션이 "가장 잘 작동"하는지 결정할 수 있습니다.
“몇 초 만에 별도로스탠딩 리퀴드 렌즈. 그녀는 비행기가 다시 상승하고 중력이 켜지고 기름이 새어 나올 때까지 그녀의 모양을 유지했습니다 "라고 개발 저자는 말합니다. 우주 정거장에 대한 새로운 실험을 통해 액체가 오랫동안 모양을 유지할 수 있습니다. 액체가 원하는 모양이 되는 순간을 보기 위해 과학자들은 초고속 및 초정밀 측정을 위해 레이저의 도움을 받았습니다.
다음은 무엇입니까?
ZeroG에 대한 성공적인 테스트 후 과학자들은ISS 궤도 연구소에서의 실험을 기대합니다. Ax-1 승무원인 Eitan Stibbe가 실험을 이끌고 전직 NASA 우주비행사이자 Ax-1 사령관인 Michael Lopez-Alegria가 그 자리에 있을 것입니다. 실험은 전적으로 미세 중력에서 발생합니다. 우주 비행사는 액체 고분자, 자외선 또는 온도를 사용하여 미세 중력에서 경화시킵니다. 그런 다음 렌즈는 지구로 돌아와 에임스 연구 센터(ARC)에서 연구됩니다.
FLUTE 실험 참가자인 Vivek Dwivedi는 "이 접근법은 망원경용 거울을 만드는 데 이상적인 완벽한 모양의 매끄러운 표면을 만들 것입니다."라고 설명합니다.
“ISS에서의 실험이 성공하면 우주에서 광학 부품을 만드는 첫 경험이 될 것입니다. 이것은 역사적인 사건입니다.”라고 과학자들은 결론을 내렸습니다.
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