Runājot par teleskopiem, izmēram ir nozīme. Jo lielāks ir teleskops, jo vairāk gaismas tas savāc,
Ko darīt, ja būtu veids, kā rīkotiesteleskops, kas ir 10 vai pat 100 reizes lielāks par Kelperu, Spiceru, Habla un to pašu Vebu? Laika gaitā teorētiskais jautājums pārvērtās par eksperimentu sēriju. Mērķis ir noskaidrot, vai šķidrumus var izmantot, lai izveidotu lēcas mikrogravitācijā. Nākamo eksperimentu Starptautiskās kosmosa stacijas Nacionālajā laboratorijā veiks Axiom-1 misijas astronauti.
"Šķidrās" lēcas
Visiem šķidrumiem ir elastīgs spēks, kassauc par virsmas spraigumu. Tieši viņa ļauj dažiem kukaiņiem slīdēt pa ūdeni, nenoslīkstot, un piešķir ūdens lāsēm formu. Uz Zemes, kad ūdens pilieni ir pietiekami mazi (2 mm vai mazāk), virsmas spraigums pārvar gravitāciju un tie paliek perfekti sfēriski. Ja piliens kļūst daudz lielāks, tas saraujas zem sava svara.
Edvards Balabans, FLUTE eksperimenta galvenais pētnieks, meklē, vai ir iespējams izgatavot augstas precizitātes lēcas un spoguļus kosmosā, izmantojot šķidrumus.
“Mēs domājām, kāpēc gan neizmantot tokā šķidrumi dabiski uzvedas mikrogravitācijā. Šo īpašību var izmantot liela mēroga teleskopu vai kosmosā ražotu optisko komponentu konstrukcijā,” NASA emuāra ierakstā skaidro Balabans. "Mikrogravitācijā šķidrumi iegūst formas, kas ir noderīgas lēcu un spoguļu izgatavošanai. Ja mēs tos izveidosim kosmosā, tie noderēs, lai izveidotu tik lielus teleskopus, ka tas tika uzskatīts par nereālu.
Zemes testi
Pirms eksperimentēšanas kosmosā zinātnieki pārbaudījaviņu idejas šeit uz zemes. "Šķidrumi ir noderīgi ne tikai pašu lēcu izveidošanai, bet arī kā mehānisms gravitācijas ietekmes novēršanai eksperimentos uz Zemes," skaidro Morans Berkoviči, Technion mašīnbūves profesors.
Injicējot šķidrumu, kas var sacietēt,apaļos rāmjos, kas iegremdēti ūdenī, zinātniekiem izdevās izveidot lēcas. Tos veidojot, zinātnieki izmantoja plaši izmantotus polimērus, kas tiek izmantoti nagu salonos akrila nagu izgatavošanai.
Eksperiments ZeroG paraboliskā lidojuma laikā. Foto: Izraēlas Tehnoloģiju institūts
Kā atzīmē izstrādes autori, iegūtās lēcasizcila virsmas kvalitāte. Tajā pašā laikā to izgatavošana prasīja diezgan daudz laika. “Šī metode ļauj mums pilnībā atteikties no jebkādiem mehāniskiem procesiem, piemēram, slīpēšanas vai pulēšanas. Šķidrumu dabiskā fizika tikai dara visu mūsu vietā, ”saka zinātnieki.
Mikrogravitācijas pārbaude
2021. gada decembrī komanda pārbaudīja savas idejasdivos ZeroG paraboliskajos lidojumos. Kopumā zinātnieki mikrogravitācijā atradās 50 reizes, katrs periods ilga no 15 līdz 20 sekundēm. Ar to pietika, lai zinātnieki izveidotu šķidrās lēcas un savāktu datus, lai analizētu, vai viņi ir sasnieguši savus mērķus.
NASA astronaute Kārena Nīberga skatās cauri peldošam sfēriskam šķidruma burbulim mikrogravitācijā. Avots: NASA.
Lidojuma laikā pētnieki izmantojasūkņi, lai iespiestu sintētisko eļļu apļveida rāmī (apmēram monētas izmērā), ļaujot šķidrumam aizpildīt spraugu un uzreiz iegūt vēlamo formu. Eļļas ir līdzīgas automobiļu eļļām, taču ar atšķirīgu viskozitātes vai lipīguma līmeni, tāpēc zinātnieki var noteikt, kura opcija "darbojas" vislabāk.
“Dažu sekunžu laikā mēs varējām izveidot atsevišķistāvoša šķidruma lēca. Viņa saglabāja savu formu, līdz lidmašīna atkal pacēlās, gravitācija ieslēdzās un eļļa iztecēja, ”stāsta izstrādes autori. Jauns eksperiments kosmosa stacijā ļaus šķidrumiem ilgstoši saglabāt savu formu. Lai redzētu brīdi, kad šķidrums ieguva vēlamo formu, zinātniekiem palīdzēja lāzers īpaši ātriem un īpaši precīziem mērījumiem.
Kas tālāk?
Pēc veiksmīgiem ZeroG testiem zinātnieki noar nepacietību gaidu eksperimentu uz ISS orbitālās laboratorijas. Eksperimentu vadīs Ax-1 apkalpes loceklis Eitans Stibbe, un viņa amatā būs bijušais NASA astronauts un Ax-1 komandieris Maikls Lopess-Alegria. Eksperiments pilnībā notiks mikrogravitācijā. Astronauti izmantos šķidrus polimērus, ultravioleto gaismu vai temperatūru, lai tos sacietētu mikrogravitācijā. Pēc tam lēcas atgriezīsies uz Zemes, kur tās tiks pētītas Eimsas pētniecības centrā (ARC).
"Šī pieeja radīs gludas, perfektas formas virsmas, kas ir ideāli piemērotas, lai izveidotu spoguļus teleskopiem," skaidro Vivek Dwivedi, eksperimenta FLUTE dalībnieks.
"Ja eksperiments uz SKS būs veiksmīgs, tā būs pirmā pieredze optiskā komponenta radīšanā kosmosā. Tas ir vēsturisks notikums,” secina zinātnieki.
Lasīt vairāk:
Zemes iekšpusē ir vēl viena “planēta”: kā tā izglāba topošo dzīvību
Kodolsintēzei vairs nav vajadzīgi miljoniem grādu: kā darbojas jaunā metode
Jauns pētījums atspēko gaismas enerģijas pārneses teoriju
FLUTE ir tehnoloģisks eksperiments, lai izveidotu teleskopa spoguli nulles gravitācijas apstākļos, izmantojot šķidro galliju polimēru nogulsnēšanai (Fluidic Telescope Experiment).