Око јастога, сензори испод леда и течни телескоп: које инструменте користе астрофизичари

Необична својства крила инсеката инспирисала су научнике да направе антибактеријско паковање. И носови

животињама је речено како да направе маске које штите од инфекција, али не ометају нормално дисање. Астрофизичари нису стајали по страни и црпе идеје из света око себе.

Национална астрономска опсерваторијаКинеска академија наука је недавно представила прву светску серију широкоугаоних рендгенских мапа неба снимљених помоћу апарата за снимање очију јастога за астрономију (ЛЕИА). Стварање уређаја омогућено је проучавањем и симулацијом својстава визуелног система морских ракова.

Фотографија у временском интервалу од 800 секунди ЛЕИА рендгенског посматрања центра Млечног пута прекривена је подацима из мисије Гаиа. Слика: ЦАС/ЕСА/Гаиа/ДПАЦ

Како функционише око јастога?

Биолози су одавно открили да очи јастогадругачији од других животиња. Визуелни систем ових љускара састоји се од много малих квадратних цеви усмерених ка истом сферном центру. Ова структура омогућава да се светлост која долази из различитих праваца рефлектује у цевима и сакупља на мрежњачи, дајући јастогу широко видно поље.

Људски органи вида, који се састоје одзакривљене шипке и чуњеви преламају светлост, концентришући слику на мрежњачу. Око јастога рефлектује светлосне зраке који улазе под стандардним, веома плитким угловима („углови испаше“). Координирани систем усмерава&нбсп; сви зраци које рефлектује одређени објекат (као што је потенцијални плен на дну океана) до исте жаришне тачке.

Пре неколико деценија, научници су предложилисимулирајте око јастога да бисте направили телескоп за откривање рендгенских зрака у свемиру. Али ова идеја се дуго није могла реализовати, све док микропроцесорске технологије нису омогућиле имитацију органа вида.

НАОЦ лабораторија за рендгенско снимањезапочео је истраживање и развој технологије рендгенског снимања ока јастога 2010. и представио готов уређај 10 година касније.&нбсп;

Уређај се састоји од 36 "очи јастога" самикропоре и 4 велика ЦМОС сензора који могу да раде са високом спектралном резолуцијом. Истраживачи напомињу да су ово први сензори изграђени коришћењем ЦМОС технологије (полупроводничка технологија – комплементарна структура метал-оксид-полупроводник).

Према научницима, претходни рендгенски снимактелескопи су имали видно поље величине Месеца гледано са Земље, док је овај телескоп јастога способан да покрије небеско подручје од око хиљаду Месеца.&нбсп;

Током првог лансирања, тестни модул је спроведен упростор само 8 минута. Пуноправни телескоп ће укључивати 12 таквих модула. Систем ће бити распоређен на сателиту Ајнштајн сонда, који кинеске власти планирају да лансирају крајем 2023.&нбсп;

Уметничка илустрација сателита Ајнштајн сонде. Слика: ЦАС

Телескопи са течним огледалом

Широм света постоји много необичних уређаја направљених за посматрање неба. На пример, концепт телескопа са течним огледалима је постао популаран последњих деценија.&нбсп;

Такви уређаји имају дуго, аликонтроверзна историја у астрономији. Пре више од 300 година, Исак Њутн је приметио да течност у ротирајућој посуди може имати облик параболе – наиме, таква површина мора да буде на огледалу телескопа да би се светлост фокусирала у једној тачки. Године 1850, италијански астроном Ернесто Капочи је даље развио ову идеју, али није успео да направи радни модел.

За остатак ове деценијеЛондонски астроном Хенри Скај је самостално истраживао концепт и експериментисао са његовим стварањем. Емигрирао је на Нови Зеланд 1860. и објавио је извештај о функционалном телескопу са течним огледалом 1872. године. У првој половини 20. века научници су покушали да усаврше дизајн, али сви уређаји су се одликовали ниском прецизношћу и патили су од вибрација.

Како се технологија развија за стварање великихОгледала у чврстом стању и телескопи са течним огледалом су пали у немилост. Све до 1980-их, научници су почели да оживљавају ову технологију, отклањајући њене недостатке уз помоћ савремене технологије. Од 1994. до 2002. НАСА је користила телескоп са течним огледалом од 3 метра да скенира Земљину орбиту у потрази за свемирским отпадом.&нбсп;

Телескоп са течним огледалом. Слика: Канцеларија програма НАСА за орбитални отпад, јавно власништво, преко Викимедиа Цоммонс

Савремени уређаји користе сјајну течностжива за прикупљање и фокусирање светлости. Овај метал има високу рефлексију и остаје течност на собној температури. И много је јефтиније од скупих стаклених огледала.&нбсп;

Полирање огледала у параболичном облику -напоран и скуп задатак. Укупна цена телескопа са течном живом је око 2 милиона долара, док телескоп са чврстим огледалом сличне величине може коштати стотине милиона долара.

Пошто је облик телескопа са течним огледалому зависности од гравитације, може да показује само право до зенита. Али то није тако велики недостатак као што се чини, јер се „највиша тачка“ креће преко ноћног неба заједно са ротацијом Земље.&нбсп;

Највећи савремени телескоп са таквимогледало - Велики противваздушни телескоп - радио је у Канади, у близини Ванкувера од 2003. до 2016. године. Сада је повучено, а огледало од 6 м је демонтирано. Претпоставља се да ће се делови његовог дизајна користити у новим уређајима. Поред тога, крајем 2022. планирано је да се у висоравни Индије пусти у рад Међународни телескоп са течним огледалом.

Велики зенит телескоп. Слика: Универзитет Британске Колумбије

Радио низ за потрагу за ванземаљском интелигенцијом

Аллен Телесцопе Арраи (АТА) је првирадио телескоп дизајниран од темеља за употребу у потрази за ванземаљским животом. Пре његовог настанка, сви напори на пољу откривања трагова других цивилизација у радио домету зависили су од периодичне употребе антена изграђених за обична астрономска посматрања.

Низ који се састоји од 42 решетке зарадио осматрања (тањире пречника 6,1 м), изграђена је 2007. у близини Сан Франциска о трошку суоснивача Мајкрософта Пола Алена и бившег ЦТО-а овог ИТ гиганта Натхана Михрволда. У почетку се претпостављало да ће се телескоп састојати од 350 антена, али за сада нема довољно средстава за пуноправни систем.

Идеја о телескопу је низ релативно малихантене (антене) са скоро насумичном локацијом на земљи, протежу се на око 1 км. Овај дизајн пружа веома квалитетан облик греде. Ово је назив области неба, на сигнале од којих је телескоп најосетљивији. Поред тога, релативно велики број антена минимизира (непожељну) осетљивост изван главног снопа.

Ален телескопски низ првобитно је биодизајниран да покрије фреквенције од 500 до 10.000 МХз, али се тренутно надограђује да прошири покривеност на 15 ГХз, побољша осетљивост и поузданост.

Дизајн антена користи офсетГрегоријански систем. Секундарно огледало рефлектује долазне радио сигнале прикупљене великим примарним рефлектором (пречника 6,1 м) назад до антене (сакривене од погледа покривачем од тканине), где се појачавају и преносе до контролних зграда преко оптичких влакана. За телескоп је развијен посебан софтвер који вам омогућава да одбаците све крхотине и сметње и концентришете се на сигнале повезане са животом.

Аллен Телесцопе Арраи. Слика: Институт СЕТИ

Ледена опсерваторија за претрагу неутрина

Неутрина опсерваторија ИцеЦубе је лансирана у2010 - први детектор ове врсте дизајниран за посматрање свемира са леда Јужног пола. Изграђен је на станици Амундсен-Сцотт на Антарктику. Хиљаде његових сензора налазе се испод леда најхладнијег континента, покривајући укупну запремину од 1 км³.

Опсерваторија је у потрази за субатомском скоро безмасеномчестице су неутрини. Ове високоенергетске честице помажу да се проучавају најопаснији астрофизички догађаји: експлозије звезда, експлозије гама зрака и катаклизме које укључују црне рупе и неутронске звезде.

Опсерваторија се састоји од 86 каблова, сваки одкоји садржи 60 дигиталних оптичких модула. Ови уређаји садрже изузетно осетљиве детекторе светлости или фотомултипликаторе, као и мини-рачунаре који преносе податке на површину. Модули су причвршћени за каблове на дубини од 1.450 до 2.450 м испод леда.

Опсерваторија се налази у оптички провиднојлед, који је веома стабилан. Научници процењују да се лед на Јужном полу помера око 10 метара годишње као један комад. Сваког дана ИцеЦубе региструје 275 милиона космичких зрака и око 275 атмосферских неутрина.

ИцеЦубе Лаб. Слика: Иан Реес, ИцеЦубе/НСФ

Опширније:

Из свемира је приказано цурење гаса из Северног тока

Необичне структуре пронађене на ивици Сунчевог система. Само су Воиагери били тамо.

Погледајте како су се Јупитер и Месец приближили на ноћном небу