Kalbant apie teleskopus, dydis yra svarbus. Kuo didesnis teleskopas, tuo daugiau šviesos jis surenka,
O jei būtų kaip padarytiteleskopas 10 ar net 100 kartų didesnis nei Kelper, Spitzer, Habble ir tas pats Webb? Laikui bėgant teorinis klausimas virto eksperimentų serija. Tikslas yra išsiaiškinti, ar skysčiai gali būti naudojami kuriant lęšius mikrogravitacijos sąlygomis. Kitas eksperimentas vyks tarptautinės kosminės stoties nacionalinėje laboratorijoje, kurią atliks „Axiom-1“ misijos astronautai.
"Skysti" lęšiai
Visi skysčiai turi tamprumo jėgą, kurivadinamas paviršiaus įtempimu. Būtent ji leidžia kai kuriems vabzdžiams sklandyti vandeniu nepaskęstant, o vandens lašams suteikia formą. Žemėje, kai vandens lašeliai yra pakankamai maži (2 mm ar mažiau), paviršiaus įtempimas įveikia gravitaciją ir jie išlieka idealiai sferiniai. Jei lašas tampa daug didesnis, jis susitraukia nuo savo svorio.
Edwardas Balabanas, pagrindinis eksperimento FLUTE tyrėjas, ieško, ar įmanoma kosmose naudojant skysčius pagaminti didelio tikslumo lęšius ir veidrodžius.
„Pagalvojome, kodėl nepasinaudojus tuokaip skysčiai natūraliai elgiasi mikrogravitacijoje. Ši savybė gali būti pritaikyta statant didelio masto teleskopus arba kosmose pagamintus optinius komponentus“, – NASA tinklaraščio įraše aiškina Balabanas. „Mikrogravitacijoje skysčiai įgauna formas, naudingas lęšiams ir veidrodžiams gaminti. Jei sukursime juos erdvėje, jie bus naudingi kuriant tokius didelius teleskopus, kad tai buvo laikoma nerealu.
Žemės bandymai
Prieš eksperimentuodami kosmose, mokslininkai patikrinojų idėjos čia, Žemėje. „Skysčiai yra naudingi ne tik kuriant pačius lęšius, bet ir kaip mechanizmas, padedantis pašalinti gravitacijos poveikį atliekant eksperimentus Žemėje“, – aiškina Technion mechanikos inžinerijos docentas Moranas Bercovici.
Įpurškus skysčio, kuris gali sukietėti,apvaliuose rėmeliuose, panardintuose į vandenį, mokslininkams pavyko sukurti lęšius. Kurdami juos mokslininkai naudojo plačiai naudojamus polimerus, kurie naudojami nagų salonuose akriliniams nagams gaminti.
Eksperimentas ZeroG parabolinio skrydžio metu. Nuotrauka: Izraelio technologijos institutas
Kaip pastebi kūrimo autoriai, gauti lęšiaiišskirtinė paviršiaus kokybė. Tuo pačiu metu jų gamyba užtruko nemažai laiko. „Šis metodas leidžia visiškai atsisakyti bet kokių mechaninių procesų, tokių kaip šlifavimas ar poliravimas. Natūrali skysčių fizika tiesiog atlieka visą darbą už mus “, - sako mokslininkai.
Mikrogravitacijos bandymas
2021 m. gruodį komanda išbandė savo idėjasper du ZeroG parabolinius skrydžius. Iš viso mokslininkai mikrogravitacijoje atsidūrė 50 kartų, kiekvienas laikotarpis truko nuo 15 iki 20 sekundžių. To pakako, kad mokslininkai galėtų suformuoti skystus lęšius ir surinkti duomenis, kad galėtų analizuoti, ar jie pasiekė savo tikslus.
NASA astronautė Karen Nyberg žiūri pro plaukiojantį sferinį skysčio burbulą mikrogravitacijoje. Šaltinis: NASA.
Skrydžio metu mokslininkai naudojosiurbliai, suverčiantys sintetinę alyvą į apskritą rėmą (maždaug monetos dydžio), leidžiantį skysčiui užpildyti tarpą ir akimirksniu įgauti norimą formą. Alyvos yra panašios į automobilių alyvas, tačiau skiriasi klampumo ar lipnumo lygiais, todėl mokslininkai gali nustatyti, kuris variantas „veikia“ geriausiai.
„Per kelias sekundes sugebėjome sukurti atskiraistovintis skystas lęšis. Ji išlaikė savo formą, kol lėktuvas vėl pakilo, įsijungė gravitacija ir nutekėjo alyva “, - sako kūrimo autoriai. Naujas eksperimentas kosminėje stotyje leis skysčiams ilgą laiką išlaikyti savo formą. Išvysti momentą, kai skystis įgauna norimą formą, mokslininkams padėjo itin greitus ir itin tikslius matavimus atliekantis lazeris.
Kas toliau?
Po sėkmingų ZeroG bandymų mokslininkai išlaukia eksperimento TKS orbitinėje laboratorijoje. Eksperimentui vadovaus „Ax-1“ įgulos narys Eitanas Stibbe, o buvęs NASA astronautas ir „Ax-1“ vadas Michaelas Lopezas-Alegria bus jo pavaduotojas. Eksperimentas vyks tik mikrogravitacijoje. Astronautai naudos skystus polimerus, ultravioletinę šviesą arba temperatūrą, kad sukietintų juos mikrogravitacijoje. Tada lęšiai grįš į Žemę, kur bus tiriami Ameso tyrimų centre (ARC).
„Šis metodas sukurs lygius, tobulos formos paviršius, kurie idealiai tinka teleskopų veidrodžiams kurti“, – aiškina eksperimento FLUTE dalyvis Vivekas Dwivedi.
„Jei eksperimentas TKS bus sėkmingas, tai bus pirmoji optinio komponento kūrimo erdvėje patirtis. Tai istorinis įvykis“, – apibendrina mokslininkai.
Skaityti daugiau:
Žemėje yra dar viena „planeta“: kaip ji išgelbėjo gimstančią gyvybę
Branduolio sintezei nebereikia milijonų laipsnių: kaip veikia naujasis metodas
Naujas tyrimas paneigia šviesos energijos perdavimo teoriją
FLUTE yra technologinis eksperimentas, skirtas sukurti teleskopo veidrodį nulinės gravitacijos sąlygomis, naudojant skystą galią polimero pagrindu nusodinimui (Fluidic Telescope Experiment).