När det kommer till teleskop spelar storleken roll. Ju större teleskopet är, desto mer ljus samlar det in,
Tänk om det fanns ett sätt att göraett teleskop 10 eller till och med 100 gånger större än Kelper, Spitzer, Hubble och samma Webb? Med tiden förvandlades den teoretiska frågan till en serie experiment. Målet är att ta reda på om vätskor kan användas för att skapa linser i mikrogravitation. Nästa experiment kommer att äga rum i det nationella laboratoriet på den internationella rymdstationen av astronauterna från Axiom-1-uppdraget.
"Flytande" linser
Alla vätskor har en elastisk kraft, somkallas ytspänning. Det är hon som låter vissa insekter glida genom vattnet utan att drunkna, och ger vattendropparna sin form. På jorden, när vattendroppar är tillräckligt små (2 mm eller mindre), övervinner ytspänningen gravitationen och de förblir perfekt sfäriska. Om droppen blir mycket större drar den ihop sig under sin egen vikt.
Edward Balaban, huvudforskaren av FLUTE-experimentet, undersöker om det är möjligt att göra linser och speglar med hög precision i rymden med hjälp av vätskor.
"Vi tänkte, varför inte dra nytta av dethur vätskor naturligt beter sig i mikrogravitation. Den här egenskapen kan appliceras på konstruktion av storskaliga teleskop eller rymdtillverkade optiska komponenter”, förklarar Balaban i ett NASA-blogginlägg. "I mikrogravitation antar vätskor former som är användbara för att göra linser och speglar. Om vi skapar dem i rymden kommer de att vara användbara för att skapa teleskop så stora att det ansågs orealistiskt."
Marktester
Innan de experimenterade i rymden kontrollerade forskarnaderas idéer här på jorden. "Vätskor är användbara inte bara för att skapa själva linserna, utan också som en mekanism för att eliminera effekterna av gravitationen i experiment på jorden," förklarar Moran Bercovici, biträdande professor i maskinteknik vid Technion.
Genom att injicera en vätska som kan stelna,i runda bågar nedsänkta i vatten lyckades forskare skapa linser. När de skapade dem använde forskare ofta använda polymerer som används i nagelsalonger för att göra akrylnaglar.
Experimentera under ZeroG parabolflygning. Foto: Israel Institute of Technology
Som författarna till utvecklingen noterar, de resulterande linsernaenastående ytkvalitet. Samtidigt tog det ganska lång tid att göra dem. "Denna metod gör att vi helt kan avstå från alla mekaniska processer som slipning eller polering. Vätskornas naturliga fysik gör bara allt arbete för oss, säger forskarna.
Mikrogravitationstestning
I december 2021 testade teamet sina idéerpå två ZeroG parabolflygningar. Totalt befann sig forskarna i mikrogravitation 50 gånger, varje period varade från 15 till 20 sekunder. Detta räckte för att forskarna skulle bilda flytande linser och samla in data för att analysera om de uppnådde sina mål.
NASA-astronauten Karen Nyberg tittar genom en flytande sfärisk bubbla av vätska i mikrogravitation. Källa: NASA.
Under flygningen använde forskarnapumpar för att trycka in den syntetiska oljan i en cirkulär ram (ungefär lika stor som ett mynt), vilket låter vätskan fylla gapet och omedelbart ta den önskade formen. Oljor liknar biloljor, men med olika nivåer av viskositet, eller klibbighet, så forskare kan avgöra vilket alternativ som "fungerar" bäst.
"På några sekunder kunde vi skapa separatstående flytande lins. Hon höll formen tills planet steg igen, tyngdkraften slog på och oljan läckte ut”, säger författarna till utvecklingen. Ett nytt experiment på rymdstationen kommer att tillåta vätskor att behålla sin form under lång tid. För att se ögonblicket när vätskan tog den önskade formen fick forskarna hjälp av en laser för ultrasnabba och ultraprecisa mätningar.
Vad är nästa?
Efter framgångsrika tester på ZeroG, forskare frånser fram emot experimentet ombord på ISS Orbital Laboratory. Ax-1-besättningsmedlem Eitan Stibbe kommer att leda experimentet, och före detta NASA-astronaut och Ax-1-befälhavare Michael Lopez-Alegria kommer att vara hans stand-in. Experimentet kommer att ske helt i mikrogravitation. Astronauter kommer att använda flytande polymerer, ultraviolett ljus eller temperatur för att härda dem i mikrogravitation. Linserna kommer sedan att återvända till jorden, där de kommer att studeras vid Ames Research Center (ARC).
"Det här tillvägagångssättet kommer att skapa släta, perfekt formade ytor som är idealiska för att skapa speglar för teleskop", förklarar Vivek Dwivedi, en deltagare i FLUTE-experimentet.
"Om experimentet på ISS blir framgångsrikt kommer det att vara den första erfarenheten av att skapa en optisk komponent i rymden. Det här är en historisk händelse”, avslutar forskarna.
Läs mer:
Det finns en annan "planet" inuti jorden: hur den räddade liv i början
Kärnfusion behöver inte längre miljontals grader: hur den nya metoden fungerar
Ny studie motbevisar teorin om ljusenergiöverföring
FLUTE är ett tekniskt experiment för att skapa en teleskopspegel utan gravitation med hjälp av flytande gallium för polymerbaserad avsättning (Fluidic Telescope Experiment).