Når det kommer til teleskoper er størrelsen avgjørende. Jo større teleskopet er, jo mer lys samler det opp,
Hva om det var en måte å gjøre det pået teleskop 10 eller til og med 100 ganger større enn Kelper, Spitzer, Hubble og samme Webb? Over tid ble det teoretiske spørsmålet til en serie eksperimenter. Målet er å finne ut om væsker kan brukes til å lage linser i mikrogravitasjon. Det neste eksperimentet vil finne sted ved det nasjonale laboratoriet til den internasjonale romstasjonen av astronautene fra Axiom-1-oppdraget.
"Flytende" linser
Alle væsker har en elastisk kraft, somkalt overflatespenning. Det er hun som lar noen insekter gli gjennom vannet uten å drukne, og gir vanndråpene sin form. På jorden, når vanndråpene er små nok (2 mm eller mindre), overvinner overflatespenningen tyngdekraften og de forblir perfekt sfæriske. Hvis dråpen blir mye større, trekker den seg sammen under sin egen vekt.
Edward Balaban, hovedetterforskeren av FLUTE-eksperimentet, ser etter om det er mulig å lage høypresisjonslinser og speil i verdensrommet ved å bruke væsker.
"Vi tenkte, hvorfor ikke dra nytte av det faktumhvordan væsker naturlig oppfører seg i mikrogravitasjon. Denne egenskapen kan brukes til konstruksjon av storskala teleskoper eller romproduserte optiske komponenter, forklarer Balaban i et NASA-blogginnlegg. "I mikrogravitasjon antar væsker former som er nyttige for å lage linser og speil. Hvis vi lager dem i verdensrommet, vil de være nyttige for å lage teleskoper så store at det ble ansett som urealistisk.»
Bakkeprøver
Før de eksperimenterte i verdensrommet, sjekket forskernederes ideer her på jorden. "Væsker er nyttige ikke bare for å lage linsene selv, men også som en mekanisme for å eliminere effekten av tyngdekraften i eksperimenter på jorden," forklarer Moran Bercovici, assisterende professor i maskinteknikk ved Technion.
Ved å injisere en væske som kan stivne,i runde rammer nedsenket i vann, klarte forskerne å lage linser. Når de opprettet dem, brukte forskere mye brukte polymerer som brukes i neglesalonger for å lage akrylnegler.
Eksperimenter under ZeroG parabolflyvning. Foto: Israel Institute of Technology
Som forfatterne av utviklingen noterer, de resulterende linseneenestående overflatekvalitet. Samtidig tok det ganske lang tid å lage dem. "Denne metoden lar oss helt slippe alle mekaniske prosesser som sliping eller polering. Den naturlige fysikken til væsker gjør bare alt arbeidet for oss, sier forskerne.
Mikrogravitasjonstesting
I desember 2021 testet teamet ideene sinepå to ZeroG parabolflyvninger. Totalt befant forskerne seg i mikrogravitasjon 50 ganger, hver periode varte fra 15 til 20 sekunder. Dette var nok til at forskerne kunne danne flytende linser og samle inn data for å analysere om de nådde målene sine.
NASA-astronaut Karen Nyberg ser gjennom en flytende sfærisk boble av væske i mikrogravitasjon. Kilde: NASA.
Under flyturen brukte forskernepumper for å skyve den syntetiske oljen inn i en sirkulær ramme (omtrent på størrelse med en mynt), slik at væsken kan fylle gapet og umiddelbart ta ønsket form. Oljer ligner biloljer, men med forskjellige nivåer av viskositet, eller klebrighet, slik at forskere kan bestemme hvilket alternativ som "fungerer" best.
«I løpet av få sekunder klarte vi å lage separatstående væskelinse. Hun holdt formen helt til flyet reiste seg igjen, tyngdekraften slått på og oljen lekket ut, sier forfatterne av utviklingen. Et nytt eksperiment på romstasjonen vil tillate væsker å beholde formen i lang tid. For å se øyeblikket da væsken tok ønsket form, ble forskerne hjulpet av en laser for ultraraske og ultrapresise målinger.
Hva er neste?
Etter vellykkede tester på ZeroG, forskere fraser frem til eksperimentet ombord på ISS Orbital Laboratory. Ax-1-besetningsmedlem Eitan Stibbe vil gjennomføre eksperimentet, og tidligere NASA-astronaut og Ax-1-sjef Michael Lopez-Alegria vil være hans stand-in. Eksperimentet vil foregå helt i mikrogravitasjon. Astronauter vil bruke flytende polymerer, ultrafiolett lys eller temperatur for å herde dem i mikrogravitasjon. Linsene vil deretter returnere til jorden, hvor de vil bli studert ved Ames Research Center (ARC).
"Denne tilnærmingen vil skape jevne, perfekt formede overflater som er ideelle for å lage speil for teleskoper," forklarer Vivek Dwivedi, en deltaker i FLUTE-eksperimentet.
"Hvis eksperimentet på ISS er vellykket, vil det være den første opplevelsen av å lage en optisk komponent i rommet. Dette er en historisk begivenhet», konkluderer forskerne.
Les mer:
Det er en annen "planet" inne i jorden: hvordan den reddet gryende liv
Kjernefysisk fusjon trenger ikke lenger millioner av grader: hvordan den nye metoden fungerer
Ny studie tilbakeviser teori om lysenergioverføring
FLUTE er et teknologisk eksperiment for å lage et teleskopspeil i null tyngdekraft ved bruk av flytende gallium for polymerbasert avsetning (Fluidic Telescope Experiment).