Stopione lustra

Kanadyjscy naukowcy opracowali płynne lustro, które może działać w przyszłym teleskopie na Księżycu, umożliwiając naukowcom zajrzenie do początków wszechświata z niezwykłą wyrazistością. Teleskopy oparte na ciekłych lustrach mogą być setki razy potężniejsze niż te ze szklanymi lustrami – za tę samą cenę – i powinny być łatwiejsze w montażu w kosmosie.

Stopione lustro: Płynne lustro, takie jak ta dwucalowa, posrebrzana sadzawka soli, może stworzyć potężny teleskop na księżycu.

Teleskop z płynnym zwierciadłem może ujawnić znacznie słabsze obiekty niż Teleskop Hubble'a, mówi Ermanno F. Borra , profesor fizyki na Université Laval w Quebecu, który kieruje rozwojem nowego lustra. Moc teleskopu jest proporcjonalna do powierzchni jego lustra. Teleskop Jamesa Webba, który ma wystartować w 2013 roku i jest znacznie potężniejszy niż Hubble, ma średnicę około sześciu metrów. (Patrz Giant Mirror for a New Space Telescope.) Lunarny teleskop z płynnym zwierciadłem może mieć wielkość od 20 do 100 metrów, mówi Borra.

Lustro w płynie, ufundowane przez NASA, składa się z kałuży cieczy jonowej pokrytej warstwą srebra. Takie ciecze jonowe to sole zawierające węgiel, które zamarzają tylko w bardzo niskich temperaturach i mają bardzo wysoką lepkość. Sól użyta w lustrze Lavala jest płynna w temperaturze do -150 ºC i nie odparowuje poniżej temperatury pokojowej, nawet w próżni, co sugeruje, że mogłaby wytrzymać trudne warunki księżyca.

Istnieją dwa ograniczenia w obserwacjach wczesnego Wszechświata dokonywanych przez kosmologów: Obiekty, które chcesz obserwować, są niezwykle odległe i niewiarygodnie słabe, mówi Borra. Teleskopy na orbicie, takie jak Hubble, których widoków nie zasłania atmosfera ziemska, mają ograniczone rozmiary i moc; teleskopy na Ziemi mogą być większe i potężniejsze, ale z powodu atmosfery wytwarzają bardziej rozmyte obrazy. Lustra w płynie nie mogły wejść na orbitę, ale mogły działać na Księżycu, który nie ma atmosfery.

Duże, potężne teleskopy z płynnym zwierciadłem powinny być łatwiejsze do przeniesienia w kosmos niż ich szklane odpowiedniki. Aby włożyć szklane lustro do rakiety, trzeba je rozbić na segmenty, a następnie złożyć je ponownie – mówi Borra. Możesz nosić płynne lustro w dzbanku. Ale żaden dotychczas opracowany nie był godny miejsca. Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej Duży Teleskop Zenith wykorzystuje płynne lustro wykonane z rtęci do obserwacji wczesnego wszechświata. Rtęć krzepnie w temperaturze -40 ºC – znacznie wyższej niż temperatura na Księżycu.

Borra szukał lepszej cieczy do tworzenia zwierciadeł teleskopowych i odkrył, że ciecze jonowe wydają się obiecujące. Jednak w przeciwieństwie do rtęci te stopione sole nie odbijają światła i wymagają metalowej powłoki, aby działały jak lustro. Osadzanie warstwy srebra na płynie jest jak malowanie na powietrzu, mówi Borra. Absolwent Laval, Omar Seddiki, zaadaptował technikę powlekania szklanych luster: w komorze próżniowej Borra i Seddiki przepływają prąd elektryczny między kawałkami srebra, które odparowują i tworzą cienką powłokę na płynnej soli. Naukowcy z Laval wykonali do tej pory małe lustro o średnicy około dwóch cali, aby zademonstrować tę technologię.

Wytworzenie dużej, idealnie gładkiej, wklęsłej powierzchni optycznej ze szkła jest procesem czasochłonnym i kosztownym. Bardzo małe skazy na szkle mogą sprawić, że lustro będzie bezużyteczne. Jak mówi Borra, pojemniki z płynnymi lustrami nie wymagają dokładnie gładkich powierzchni i byłyby znacznie tańsze w produkcji. Teleskopy, które opierają się na ciekłych lustrach, kosztowałyby około 100 razy mniej niż teleskopy ze szklanymi lustrami o porównywalnej wielkości, mówi Borra.

Siły natury konspirują, aby nadać odpowiedni kształt, mówi Borra o płynnych lustrach, które wystarczy obrócić, aby utworzyć nieskazitelną powierzchnię odbijającą. Gdy lustro się obraca, siła odśrodkowa i grawitacja ciągną ciecz w gładką parabolę. W przeciwieństwie do szklanego lustra, jeśli ciecz jest zaburzona, może wrócić do pierwotnego kształtu.

Borra spodziewa się, że teleskop z płynnym zwierciadłem zostanie zmontowany na Księżycu przez robotykę. Pojemnik z płynem zostanie wysłany na Księżyc i otwarty jak parasol, mówi o wyimaginowanym przyszłym systemie. Teleskop z płynnym zwierciadłem nie mógł zostać umieszczony na orbicie, ponieważ grawitacja jest niezbędna do uformowania powierzchni optycznej – i ponieważ rozlałaby się.

Należy przeprowadzić ogromną ilość badań, aby dostroić lustro, ostrzegam Robin D. Rogers , profesor chemii na Uniwersytecie Alabama. Wskazuje, że istnieją setki innych cieczy jonowych, które mogą mieć lepszy zestaw właściwości niż te używane w lustrze Lavala.

Może minąć 20 lat, zanim zostanie zbudowany, mówi Borra o swoim teleskopie. Jeśli jednak tak się stanie, taki system może pomóc kosmologom obserwować słabe sygnały z czasów, gdy Wszechświat miał zaledwie miliard lat, kiedy materia po raz pierwszy składała się w gwiazdy, gwiazdy w galaktyki, mówi Borra.

ukryć