211service.com
Smeltede spejle
Canadiske forskere har udviklet et flydende spejl, der kunne fungere i et fremtidigt teleskop placeret på månen, hvilket gør det muligt for forskere at kigge tilbage til universets oprindelse med ekstraordinær klarhed. Teleskoper, der er afhængige af flydende spejle, kan være hundredvis af gange stærkere end dem med glasspejle - for samme pris - og de burde være nemmere at samle i rummet.
Smeltet spejl: Et flydende spejl som denne to-tommer sølvbelagte saltpøl kunne muliggøre et kraftfuldt, månebaseret teleskop.
Et væskespejl-teleskop kunne afsløre meget svagere genstande, end Hubble-teleskopet kan, siger Ermanno F. Borra , en fysikprofessor ved Université Laval i Quebec, som leder udviklingen af det nye spejl. Effekten af et teleskop er proportional med overfladearealet af dets spejl. James Webb-teleskopet, som efter planen skal opsendes i 2013 og er langt kraftigere end Hubble, har en diameter på omkring seks meter. (Se Giant Mirror for a New Space Telescope .) Et måne-væskespejl-teleskop kan være så stort som 20 til 100 meter, siger Borra.
Væskespejlet, som blev finansieret af NASA, består af en pulje af en ionisk væske belagt med en film af sølv. Sådanne ioniske væsker er kulstofholdige salte, som kun fryser ved meget lave temperaturer og har meget høj viskositet. Saltet, der bruges i Laval-spejlet, er flydende ned til -150 ºC og fordamper ikke under stuetemperatur, selv i et vakuum – hvilket tyder på, at det kunne modstå månens barske miljø.
Der er to begrænsninger på kosmologers observationer af det tidlige univers: De objekter, du vil observere, er utroligt fjerne og utroligt svage, siger Borra. Teleskoper i kredsløb som Hubble, hvis udsigt er uhindret af Jordens atmosfære, er begrænset i størrelse og kraft; teleskoper på Jorden kan være større og mere kraftfulde, men producerer mere slørede billeder på grund af atmosfæren. Flydende spejle kunne ikke gå i kredsløb, men de kunne operere på månen, som ikke har nogen atmosfære.
Store, kraftige væskespejlteleskoper burde være mindre komplicerede at tage ud i rummet end deres glasmodstykker. For at sætte et glasspejl ind i en raket skal man bryde det op i segmenter og derefter samle dem igen, siger Borra. Du kan bære et flydende spejl i en kande. Men ingen udviklet hidtil har været pladsværdig. University of British Columbia Stort Zenith Teleskop bruger et flydende spejl lavet af kviksølv til at observere det tidlige univers. Kviksølv størkner ved -40 ºC – meget varmere end temperaturen på månen.
Borra søgte efter en bedre væske til at lave teleskopspejle og fandt ud af, at ioniske væsker virkede lovende. I modsætning til kviksølv er disse smeltede salte imidlertid ikke reflekterende, og de kræver en metalbelægning for at fungere som et spejl. At afsætte et lag sølv på væske er som at male på luft, siger Borra. Laval kandidatstuderende Omar Seddiki tilpassede teknikken, der blev brugt til at belægge glasspejle: I et vakuumkammer løber Borra og Seddiki en elektrisk strøm mellem sølvstykker, som fordamper og danner en tynd belægning over det flydende salt. Laval-forskerne har indtil videre lavet et lille spejl, omkring to tommer i diameter, for at demonstrere teknologien.
At lave en stor, perfekt glat, konkav optisk overflade af glas er en involveret og dyr proces. Meget små fejl i glasset kan gøre et spejl ubrugeligt. De beholdere, der rummer flydende spejle, siger Borra, behøver ikke præcist glatte overflader og ville være meget billigere at fremstille. Teleskoper, der er afhængige af flydende spejle, ville koste omkring 100 gange mindre end glasspejlteleskoper af sammenlignelig størrelse, siger Borra.
Naturkræfterne konspirerer for at give den rigtige form, siger Borra om flydende spejle, som kun skal drejes for at danne en fejlfri reflekterende overflade. Mens spejlet drejer, trækker centrifugalkraft og tyngdekraft væsken ind i en glat parabel. I modsætning til et glasspejl, hvis væsken er forstyrret, kan den bevæge sig lige tilbage i form.
Borra forventer, at et flydende spejlteleskop ville blive samlet på månen ved hjælp af robotteknologi. En beholder med væsken vil blive sendt til månen og åbnet op som en paraply, siger han om et forestillet fremtidssystem. Et væskespejlteleskop kunne ikke sættes i kredsløb, fordi tyngdekraften er nødvendig for at danne den optiske overflade - og fordi den ville spildes.
Der er en enorm mængde forskning, der skal gøres for at finjustere spejlet, advarer Robin D. Rogers , en kemiprofessor ved University of Alabama. Han påpeger, at der er hundredvis af andre ioniske væsker, der kan have et bedre sæt egenskaber end dem, der bruges i Laval-spejlet.
Det kan tage 20 år, før det er bygget, siger Borra om sit teleskop. Hvis det alligevel sker, kan et sådant system hjælpe kosmologer med at observere svage signaler fra dengang universet kun var en milliard år gammelt, på det tidspunkt, hvor stof først samlede sig til stjerner, stjerner til galakser, siger Borra.