Akışkan Teleskop nedir?

NASA ve Technion-Israel Institute of Technology tarafından ortaklaşa yönetilen Akışkan Teleskop (FLUTE) proje ekibi, astronomi alanını ilerletmek için yörüngede dev dairesel kendi kendini iyileştiren aynalar yapmanın bir yolunu öngörüyor. Daha büyük teleskoplar daha fazla ışık toplar ve astronomların uzayın derinliklerine bakmalarına ve uzaktaki nesneleri daha ayrıntılı görmelerine olanak tanır.

Bu yeni nesil geniş uzay gözlemevleri, birinci nesil yıldızlar (Büyük Patlama’dan sonra ilk parıldayan ve alev alan), erken galaksiler ve Dünya benzeri dış gezegenler dahil olmak üzere en yüksek öncelikli astrofizik hedeflerini inceleyecekti. Bu gözlemevleri, insanlığın en önemli bilim sorularından birinin ele alınmasına yardımcı olabilir: “Evrende yalnız mıyız?”

El bagajı gibi, uzaya fırlatılan yüklerin uçabilmesi için izin verilen boyut ve ağırlık sınırları içinde kalması gerekir. Halihazırda boyut sınırlarını zorlayan, son teknoloji ürünü 21 fit (6,5 metre) açıklıklı James Webb Uzay Teleskobu’nun uzay yolculuğu için roketin içine sığması için -aynanın kendisi de dahil olmak üzere- origami tarzında katlanması gerekiyordu. Bir optik uzay gözlemevinin açıklığı, gelen ışığı toplayan ve odaklayan yüzey olan teleskopun birincil aynasının boyutunu ifade eder.

Mevcut konsept kapsamında FLUTE araştırmacıları tarafından öngörülen uzay gözlemevi için açıklık, yaklaşık 164 fit (50 metre) çapında, yani bir futbol sahasının yarısı uzunluğunda olacaktır.

Teleskoplar için optik bileşenler yapmaya yönelik geleneksel teknoloji tam anlamıyla eziyettir. İhtiyaç duyulan lenslerin ve aynaların hassas kavisli yüzeylerini şekillendirmek için cam veya metal gibi katı malzemeleri tekrarlayan bir zımparalama ve cilalama sürecini içerir. Mevcut teknolojileri kullanarak, uzay teleskoplarını yaklaşık 33 fit (10 metre) çapından daha büyük açıklıklara ölçeklendirmek ekonomik olarak uygun görünmüyor.

FLUTE’un yeni uygun maliyetli teknoloji yaklaşımı ise aksine, sıvıların mikro yerçekiminde doğal olarak davranma biçiminden yararlanır.

Tüm sıvılar, yüzeylerinde onları bir arada tutan elastik benzeri bir kuvvete sahiptir. Bu kuvvete yüzey gerilimi denir. Bazı böceklerin batmadan suda süzülmesini sağlayan ve su damlacıklarına şeklini veren şey budur.

Dünya’da, su damlacıkları yeterince küçük olduğunda -0,08 inç (2 milimetre) veya daha küçük olduğunda- yüzey gerilimi yerçekimini yener ve tıpkı bitki yapraklarında minik küreler oluşturan sabah çiy damlacıkları gibi mükemmel şekilde küresel kalırlar. Bir damlacık çok büyürse, kendi ağırlığı altında ezilir. Ancak sıvıların serbestçe yüzdüğü, yerçekimi tarafından engellenmediği uzayda, büyük miktarlardaki sıvılar bile enerji açısından mümkün olan en verimli şekli, mükemmel bir küreyi alırlar.

Sıvılar, yapışma adı verilen fiziksel bir özellik nedeniyle yüzeylere yapışabilir. Mikro yerçekiminde, dairesel, halka benzeri bir çerçevenin iç yüzeyine yapışması için yeterli miktarda sıvı yapılırsa, sıvı çerçevenin iç kısmı boyunca gerilir ve doğal olarak küresel bir bölüm olarak adlandırılan kavisli bir şekil oluşturur. yüzey gerilimi.

Doğru hacimde sıvı kullanarak, sıvı eğrisinin yüzeyini dışa doğru şişirmek yerine içe doğru yapmak mümkündür. Sıvı yansıtıcı ise, içe doğru eğimli bu yüzey bir teleskop aynası görevi görebilir.

FLUTE, yörüngede optik bileşenler yapmak için ham madde olarak sıvıları uzaya fırlatacaktı. Birincil ayna, devasa dairesel bir çerçeve içinde oluşacak ve ışığı toplamak için son derece pürüzsüz bir yüzeye sahip sıvı halde kalacaktır. FLUTE’un teknoloji yaklaşımı teorik olarak çok büyük boyutlara kadar ölçeklenebilmektedir. Teknoloji, potansiyel olarak bugüne kadarki teleskoplardan 10 kat, hatta 100 kat daha büyük açıklıklara sahip teleskopları etkinleştirebilir.

Sıvı aynanın benzersiz bir özelliği, uzayda hasar görmesi durumunda kendi kendini onarma yeteneği olacaktır. Örneğin, bir mikrometeorit aynanın yüzeyine çarparsa, doğal olarak kendini kısa sürede iyileştirir.

FLUTE ekibi, farklı ortamlardaki sıvılardan lensleri şekillendirmek için küçük ölçekli deneyler gerçekleştirdi: Önce bir yer laboratuvarında nötr kaldırma kuvveti uzay analog koşullarını kullanarak ve ardından bir dizi parabolik mikro yerçekimi uçuşunda ve Uluslararası Uzay İstasyonunda.

Ekip, NASA Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar (NIAC) Faz I ödülünün desteğiyle, bir sıvı teleskop gözlemevinin temel bileşenleri için seçenekleri analiz etmek, görev konseptini daha da geliştirmek ve alt ölçekli bir küçük uzay aracı gösterimi için bir başlangıç ​​planı oluşturmak için çalışıyor. alçak Dünya yörüngesinde.

kilometre taşları:

• Aralık 2021: FLUTE ekibi, Zero Gravity Corporation’ın teknoloji değerlendirmesine olanak sağlamak için kısa süreli mikro yerçekimi sağlayan değiştirilmiş bir uçak olan G-FORCE ONE’da parabolik uçuş testleri gerçekleştirdi. Deney, farklı viskozitelere sahip sentetik yağlardan bağımsız sıvı lenslerin oluşumunu test etti.
• Nisan 2022: Axiom-1 astronotu Eytan Stibbe, uzay istasyonunda bir mikro yerçekimi deneyi gerçekleştirdi. Deney, yörüngede sertleşen ve analiz için Dünya’ya geri dönen lensler oluşturmak için sıvı polimerler kullandı. Normal su kullanılarak sıvı halde kalan büyük bir merceğin oluşturulduğu ek bir eğitici deney de gerçekleştirildi.
• Kasım 2022: FLUTE ekibi, Zero Gravity Corporation’ın G-FORCE ONE’ında parabolik uçuş testleri gerçekleştirdi. Bu deney seti, iyonik sıvılar ve bir galyum alaşımı kullanılarak yapılan mercekler yerine sıvı aynalar oluşturmaya odaklandı. Galyum, çok düşük bir erime sıcaklığına sahip, toksik olmayan, oldukça yansıtıcı bir metaldir. Saf galyum yaklaşık 85 derece Fahrenheit’te erir, yani bir parça galyumu sadece elinizde tutarak eritebilirsiniz.
• Ocak 2023: FLUTE, NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) programı tarafından Faz I çalışması için seçildi.