Η ομάδα του εγχειρήματος “Fluidic Telescope” (FLUTE), μία συνεργασία της NASA και του “Technion – Israel Institute of Technology”, οραματίζεται την κατασκευή τεράστιων αυτοεπισκευαζόμενων κατόπτρων σε τροχιά· με άλλα λόγια, τεράστια διαστημικά τηλεσκόπια, μεγαλύτερα -κατά πολύ- από αυτά που διαθέτουμε σήμερα. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος ενός τηλεσκοπίου, τόσο περισσότερο είναι και το φως που μπορεί να συλλέξει, επιτρέποντας στους αστρονόμους να κοιτούν μακρύτερα στο διάστημα και να παρατηρούν μακρινά αντικείμενα με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
Τα μεγάλα αυτά διαστημικά παρατηρητήρια επόμενης γενιάς θα μπορέσουν να μελετήσουν στόχους ύψιστης αστροφυσικής προτεραιότητας, συμπεριλαμβανομένων των αστεριών πρώτης γενιάς -των πρώτων που έλαμψαν μετά το Big Bang- των πρώιμων γαλαξιών και των εξωπλανητών που μοιάζουν με τη Γη, βοηθώντας μας στην αναζήτηση σχετικά με ένα από πιο σημαντικά επιστημονικά ερωτήματα της ανθρωπότητας: “Είμαστε μόνοι στο σύμπαν;”
Όπως ακριβώς συμβαίνει με τις χειραποσκευές στο αεροπλάνο, το φορτίο που μπορούμε να βάλουμε σε έναν πύραυλο για να το στείλουμε στο διάστημα, δεν πρέπει να ξεπερνάει κάποια όρια μεγέθους και βάρους. Το υπερσύγχρονο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, με διάμετρο 6,5 μέτρα, άγγιξε τα όρια αυτά, και χρειάστηκε να διπλωθεί σε στυλ origami για να χωρέσει μέσα στον πύραυλο. Όταν πια έφτασε στο διάστημα, έπρεπε να αναπτυχθεί· να ξεδιπλωθεί για να είναι λειτουργικό.
Η διάμετρος του διαστημικού παρατηρητηρίου που οραματίζονται οι ερευνητές του FLUTE είναι περίπου 50 μέτρα.
Δηλαδή περίπου 8 φορές μεγαλύτερο από το James Webb και 20(!) φορές μεγαλύτερο από το Hubble.
Η συμβατική τεχνολογία για την κατασκευή των οπτικών εξαρτημάτων των τηλεσκοπίων αποτελεί κυριολεκτικά… μπελά! Περιλαμβάνει επαναλαμβανόμενες διαδικασίες λείανσης και στίλβωσης στερεών υλικών, όπως γυαλί ή μέταλλο, ώστε να διαμορφωθούν οι ακριβείς καμπύλες επιφάνειες των φακών και των κατόπτρων που απαιτούνται. Με την τρέχουσα τεχνολογία, δεν φαίνεται να είναι οικονομικά -και πρακτικά- βιώσιμη η δημιουργία διαστημικών τηλεσκοπίων με διάμετρο μεγαλύτερη από 10 μέτρα.
Αντίθετα, η νέα τεχνολογική προσέγγιση του FLUTE δεν φαίνεται να αντιμετωπίζει παρόμοιες δυσκολίες, εκμεταλλευόμενη τον τρόπο με τον οποίο τα υγρά συμπεριφέρονται σε συνθήκες μικροβαρύτητας.
Tα υγρά εμφανίζουν μία “ελαστική” συμπεριφορά στην επιφάνειά τους. Είναι αυτή που δίνει στα σταγονίδια το σχήμα τους, και αυτή που επιτρέπει σε ορισμένα έντομα να περπατούν επάνω στο νερό χωρίς να βυθίζονται. Αυτή η δύναμη ονομάζεται επιφανειακή τάση.
Στη Γη, όταν τα σταγονίδια του νερού είναι αρκούντως μικρά -2 χιλιοστά ή μικρότερα- η επιφανειακή τάση υπερνικά τη βαρύτητα, δίνοντάς τους ένα τέλειο σφαιρικό σχήμα· όπως τα σταγονίδια της πρωινής δροσιάς που σχηματίζουν μικροσκοπικές σφαίρες επάνω στα φύλλα των φυτών. Εάν ένα σταγονίδιο μεγαλώσει πολύ, τότε παραμορφώνεται κάτω από το ίδιο το βάρος του. Στο διάστημα όμως όπου τα υγρά αιωρούνται ελεύθερα χωρίς να εμποδίζονται από τη βαρύτητα, ακόμη και οι μεγάλες ποσότητες υγρών λαμβάνουν το πιο ενεργειακά αποδοτικό σχήμα: μια τέλεια σφαίρα.
Τα υγρά μπορούν να προσκολληθούν σε επιφάνειες άλλων υλικών λόγω μιας φυσικής ιδιότητας που ονομάζεται συνάφεια. Σε συνθήκες μικροβαρύτητας, εάν αφήσουμε να προκολληθεί σε ένα κυκλικό πλαίσιο μία επαρκής ποσότητα υγρού, τότε λόγω της επιφανειακής τάσης το υγρό θα “απλωθεί” στο εσωτερικό του πλαισίου σχηματίζοντας μία επιφάνεια. Χρησιμοποιώντας την κατάλληλη ποσότητα υγρού, μπορούμε να καμπυλώσουμε στον βαθμό που επιθυμούμε την επιφάνεια αυτή. Εάν, επιπλέον, το υγρό είναι και ανακλαστικό, τότε αυτή η κοίλη επιφάνεια μπορεί να χρησιμεύσει ως κάτοπτρο τηλεσκοπίου.
Τα σχέδια της ομάδας FLUTE αφορούν την αποστολή υγρού στο διάστημα, ως πρώτη ύλη για την κατασκευή οπτικών εξαρτημάτων σε τροχιά. Στην συνέχεια, το πρωτεύον κάτοπτρο θα σχηματιστεί μέσα σε ένα τεράστιο κυκλικό πλαίσιο και θα παραμείνει σε υγρή κατάσταση ως μια εξαιρετικά λεία επιφάνεια για τη συλλογή φωτός. Η τεχνολογική προσέγγιση της FLUTE θεωρητικά είναι ικανή να αναπτύξει πολύ μεγάλα μεγέθη. Η τεχνολογία θα μπορούσε δυνητικά να επιτρέψει την δημιουργία τηλεσκοπίων με διάμετρο 10 φορές -ή ακόμη και 100 φορές- μεγαλύτερη από αυτή των σημερινών.
Ένα μοναδικό χαρακτηριστικό του υγρού κατόπτρου θα ήταν η ικανότητά του να αυτοεπισκευάζεται, σε περίπτωση που “τραυματιστεί” στο διάστημα. Για παράδειγμα, εάν ένας μικρομετεωρίτης προσκρούσει στην επιφάνεια του καθρέφτη, αυτός θα επισκευαστεί από μόνος του, φυσικά, μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Η ομάδα FLUTE έχει ήδη διεξάγει πειράματα μικρής κλίμακας για διαμόρφωση φακών από υγρά σε διαφορετικά περιβάλλοντα: Αρχικά χρησιμοποιώντας συνθήκες ουδέτερης πλευστότητας -ανάλογες της διαστημικής μικροβαρύτητας- σε εργαστήρια, και στη συνέχεια σε μια σειρά παραβολικών πτήσεων μικροβαρύτητας, καθώς και στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.
Πηγή: https://www.nasa.gov/
