Vaizdo įrašas: Arizonos universitetas
Į daugiau nei 30 metų dr. Roger Angel atvyko į Arizonos universitetą, sudarytą iš palankių sąlygų astronominiams stebėjimams Tuksono (Arizonos) rajone: netoliese yra keli teleskopai ir, žinoma, oras yra nuostabiai atšiaurus. Tačiau dabar Angelas siūlo teleskopą pastatyti šiek tiek atokesnėje ir ne visai taip balioje vietoje: poliarinis krateris mėnulyje.
Žinomas dėl savo naujovių lengvųjų teleskopų veidrodžiuose ir adaptyvioje optikoje, Angelas dabar vadovauja mokslininkų iš JAV ir Kanados komandai, kuri tiria Giliojo lauko infraraudonųjų spindulių observatorijos įrengimo galimybę šalia vieno iš mėnulio polių naudojant skysto veidrodžio teleskopą (LMT). ).
Ši koncepcija yra vienas iš 12 pasiūlymų, kurie praėjusių metų spalį pradėti gauti iš NASA pažangių koncepcijų instituto (NIAC). Kiekvienas gauna 75 000 USD už šešis mėnesius trunkančius tyrimus, kad galėtų atlikti pradinius tyrimus ir nustatyti vystymosi iššūkius. Projektams, kurie pasiekia pirmąjį etapą, gali būti skirta dar 400 000 USD per dvejus metus.
LMT gaminami verpiant atspindintį skystį, paprastai gyvsidabrį, ant dubenėlio formos platformos, kad susidarytų parabolinis paviršius, puikiai tinkantis astronominei optikai. Isaacas Newtonas iš pradžių pasiūlė teoriją, tačiau technologija, skirta iš tikrųjų sėkmingai sukurti tokį įrenginį, buvo sukurta visai neseniai. Šiandien naudojama tik saujelė LMT, įskaitant 6 metrų LMT Vankuveryje, Kanadoje, ir 3 metrų versiją, kurią NASA naudoja savo Orbitalinių šiukšlių observatorijoje Naujojoje Meksikoje.
Žemėje LMT yra maždaug 6 metrų skersmens, nes savadarbis vėjas, sklindantis iš teleskopo, trikdo paviršių. Be to, kaip ir kiti Žemės teleskopai, LMT veikia atmosferos absorbcija ir iškraipymai, smarkiai sumažindami infraraudonųjų spindulių stebėjimo nuotolį ir jautrumą. Tačiau, pasak angelo, be atmosferos, be atmosferos, yra puikiausia vieta tokio tipo teleskopams, tuo pačiu užtikrinant sunkį, reikalingą paraboliniam veidrodžiui formuotis.
LMT potencialas Mėnulyje yra padaryti labai didelį teleskopą. Hablo kosminis teleskopas turi 2,4 metro veidrodį, o Džeimso Webo kosminis teleskopas (JWST), kuris bus pradėtas naudoti 2011 m., Turės 6 metrų veidrodį. Angelo NIAC pasiūlymo idėja yra 20 metrų veidrodis, tačiau atlikdami iki šiol komandos atliktus tyrimus, jie dabar siekia sukurti labai didelius veidrodžius, o 100 metrų yra didžiausio galo pasirinkimas. Jie svarsto ir apie mažesnius LMT. „Akivaizdu, kad mes negalime nuvykti į Mėnulį ir pirmiausia padaryti 100 metrų veidrodžio“, - sakė Angelas. „Mes žiūrime į 2 metrų, 20 metrų ir 100 metrų skalių seką ir žiūrime, koks yra kiekvieno iš jų potencialas.“ Angelas mano, kad 2 metrų teleskopas galėtų būti pagamintas be jokio žmogaus buvimo Mėnulyje, ir galėtų būti pastatytas kaip robotas teleskopas, panašiai kaip moksliniai prietaisai ant Marso roverių veikia dabar.
Skystas veidrodis ribojamas tuo, kad jis nukreiptas tik tiesiai į viršų, todėl jis nėra panašus į standartinį teleskopą, kurį galima nukreipti bet kuria kryptimi ir sekti danguje esančius objektus. Tai žvelgia tik į dangų, kuris yra tiesiai virš galvos.
Taigi, mokslinis LMT tikslas yra ne pažvelgti į visą dangų, bet paimti vieną erdvės plotą ir į jį žiūrėti intensyviai. Šios astronomijos rūšis buvo labai „pelninga“, kaip ją apibūdino Angelas, kalbant apie daugybę surinktos informacijos. Hubble'o kosminiu teleskopu atliktos produktyviausios mokslinės pastangos buvo jo nuotraukos „Deep Field“.
Kad Angelas ir jo komanda visą laiką galėtų žiūrėti tik į vieną erdvės plotą, jis verčia ieškoti vieno iš mėnulio polių, kad būtų geriausia šio teleskopo vieta. Kaip ir Žemės poliuose, žiūrint tiesiai iš polių Mėnulyje, visuomet gaunamas tas pats ekstragalaktinis regėjimo laukas. „Jei einame į mėnulio šiaurinį ar pietinį ašigalį, mes visą laiką vaizduojame vieną dangaus pleistrą ir tai leidžia jums padaryti labai gilią integraciją, kur kas gilesnę, net Hablo giluminį lauką“. Derinkite tai su didele diafragma, ir šis teleskopas užtikrintų stebėjimo gylį, kurio neprilygsta jokiam teleskopui Žemėje ar kosmose. „Tai yra šio teleskopo niša ar ypatingas pranašumas“, - sakė Angelas.
Kitas skystų veidrodžių trūkumas yra tas, kad jie yra labai nebrangūs, palyginti su standartinio veidrodžio gaminimo procesu, sukuriant, šlifuojant ir išbandant didelį, standų stiklo gabalą arba sukuriant mažesnius gabalus, kuriuos reikia šlifuoti, išbandyti ir tada labai sujungti. tiksliai. Be to, LMT nereikia brangių stovų, atramų, sekimo sistemų ar kupolo.
„Tikimasi, kad visos Džeimso Webbo teleskopo išlaidos viršys milijardą dolerių, o vien kaina ant veidrodžio kainuoja maždaug ketvirtadalį milijono dolerių“, - teigė Angelas. „Tas veidrodis yra 6 metrų, taigi, jei mes pritaikysime šią technologiją dar didesniems veidrodžiams kosmose, mes galų gale sulaužysime banką ir mes negalėsime jiems sau leisti pagal dabartinę poliruoto veidrodžio gamybos ir pakilti į kosmosą. “
Nors 2 metrų teleskopas būtų prototipas, jis vis tiek būtų astronomiškai vertingas. „Galėtume daryti tokius dalykus, kurie papildo„ Spitzer “kosminį teleskopą ir„ Webb “teleskopą, nes 2 metrų teleskopas mėnulyje užpildytų teritoriją tarp šių dviejų teleskopų“. 20 metrų veidrodis užtikrintų 3 kartus didesnę skiriamąją gebą nei JWST, o integruojant arba paliekant „langinę“ ilgą laiką, pavyzdžiui, metus, būtų galima pamatyti 100 kartų silpnesnius objektus. 100 metrų veidrodis pateiktų duomenis, kurie nėra diagramose.
Vienas iš iššūkių plėtojant LMT Mėnulyje yra sukurti guolius, kurie sklandžiai ir pastoviu greičiu suktų platformą. Oro guoliai naudojami LMT žemėje, tačiau neįmanoma, kad mėnulyje nebūtų oro. Angelas ir jo komanda žvelgia į kriogeninius levitacijos guolius, panašius į tai, kas naudojama magnetinės levitacijos traukiniams, kad būtų pasiektas trinties judesys, naudojant magnetinį lauką. Angelas pridūrė: „Kaip premiją, esant žemai temperatūrai mėnulyje, jūs galite tai padaryti neišleisdami jokios energijos, nes galite pagaminti superlaidų magnetą, leidžiantį jums sukurti levitacinį guolį, kuriam nereikia nuolatinės elektros energijos. “
Angelas guolius pavadino kritiniu teleskopo komponentu. „Jei mėnulyje nėra oro, kad būtų galima sukurti vėją, nėra jokių apribojimų, kiek reikia, jei tik guolis yra tinkamas“, - sakė Angelas.
Vienas projekto pokyčių nuo tada, kai buvo gautas NIAC finansavimas, yra teleskopo vieta. Pradiniame pasiūlyme Angelo komanda pirmenybę teikė pietiniam mėnulio poliui Shackleton krateryje. Tačiau jie suprato, kad šiaurės ašigalis iš tikrųjų siūlo geresnį regėjimo lauką ekstragalaktiniam stebėjimui, ir Angelas laukia duomenų iš Europos kosmoso agentūros Mėnulio orbitos SMART-1, kuri neseniai pradėjo tirti poliarinius Mėnulio regionus.
„Poliariniuose regionuose yra keletas kraterių, kur saulė niekada nešviečia ir niekada nešildo žemės“, - sakė Angelas. „Čia labai šalta, ne per daug aukščiau absoliutaus nulio. Užuot statę teleskopą tokiomis priešiškomis sąlygomis, mes mėgintume statyti teleskopą ant bet kurio poliaus viršūnės, kur beveik nuolatos būtų saulė. Tai suteiktų saulės energiją, o sąlygos ten gyvenantiems žmonėms būtų geresnės. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai aplink teleskopą uždėti cilindrinį „Mylar“ ekraną, kad saulė niekada jo nepatektų, ir jis atvės, kaip ir kraterių apačioje. “
Stebint infraraudonųjų spindulių ryšį, šaltas teleskopas yra gyvybiškai svarbus, kad būtų galima pamatyti šaltesnius ir silpnesnius objektus erdvėje. Būtų idealu, jei teleskopas būtų ties absoliučiu nuliu (0 laipsnių Kelvino, -273 C, -460 F). Kadangi gyvsidabris užšils esant tokiai temperatūrai, dar vienas projekto iššūkis yra rasti tinkamą skystį, kuris galėtų suktis veidrodžiui. Kai kurie kandidatai yra etanas, metanas ir kiti maži angliavandeniliai, pavyzdžiui, skysčiai, kuriuos Titaną rado zondas Huygens, kuris sausio 14 dieną nusileido ant didžiausio Saturno mėnulio.
„Bet šie skysčiai nėra blizgūs, todėl jūs turite išsiaiškinti, kaip ant skysčio paviršiaus nusodinti blizgantį metalą, pavyzdžiui, aliuminį“, - sakė Angelas. „Paprastai, kai darome astronominį teleskopą, veidrodžius gaminame iš stiklo, kuris nelabai atspindi, ir tada jūs išgarinate aliuminį ar sidabrą ant stiklo. Mėnulyje mes turėtume išgarinti metalą ant skysčio, o ne ant stiklo. “
Tai yra viena iš pagrindinių tyrimų sričių, apdovanotų NIAC apdovanojimu. Pradiniuose tyrimuose Angelo komanda sugebėjo išgarinti metalą ant skysčio, nors dar ne esant šaltai temperatūrai. Tačiau juos skatina iki šiol gauti rezultatai.
Angelo komanda yra netipiška NIAC projektui, nes tai yra tarptautinis bendradarbiavimas, o NIAC nefinansuoja tarptautinių partnerių. „Taip atsitinka, kad visi besisukančių skystųjų veidrodinių teleskopų gaminimo ekspertai yra visi Kanadoje, todėl buvo savotiškai svarbu, kad jei galvojome tai padaryti mėnulyje, mes juos atsivežtume“, - sakė Angelas. „Laimei, jie įėjo į savo bilietą, taip sakant, ir džiaugiasi projektu.“
Kanados komandos nariai yra Emanno Borra iš Lavalio universiteto Kvebeke, kuris tyrinėja ir statė LMT nuo 1980-ųjų pradžios, ir Paulius Hicksonas iš Britanijos Kolumbijos universiteto, kuris, padedant Borra, pastatė 6 metrų LMT. Vankuveris. Kiti bendradarbiai yra Ki Ma Teksaso Hiustono universitete, kuris yra kriogeninių guolių ekspertas, Warrenas Davisonas iš Arizonos universiteto, kuris yra teleskopų mechaninės inžinerijos ekspertas, ir doktorantas Sureshas Sivanandamas.
NIAC buvo sukurtas 1998 m., Siekiant iš kosmoso agentūros nepriklausančių žmonių ir organizacijų, kurios galėtų paspartinti NASA misijas, revoliucines idėjas. NASA tvirtina, kad laimėtos sąvokos yra tokios, kad jos „peržengia žinomų mokslo ir technologijų ribas“ ir „parodo svarbą NASA misijai“. Tikimasi, kad šioms koncepcijoms sukurti prireiks mažiausiai dešimtmečio.
Angelas sako, kad gauti NIAC apdovanojimą yra puiki proga. „Be jokios abejonės, parašysime pasiūlymą dėl II etapo (iš NIAC finansavimo)“, - sakė jis. „Pirmame etape mes nustatėme, kurios yra svarbiausios šio projekto problemos ir kokius praktinius veiksmus turėtume žengti dabar. Mes atidarėme keletą klausimų ir atlikome keletą paprastų testų, kuriuos galime padaryti, kad patikrintume, ar yra parodų kamščiai, ar ne. “
Didžiausia kliūtis, kad Mėnulio infraraudonųjų spindulių observatorija taptų tikrove, greičiausiai, yra visiškai iš Angelo rankų. „Mėnulis yra labai įdomi vieta mokslui“, - sakė Angelas. „Tačiau tai lemia nemažas NASA išteklių įsipareigojimas grįžti į Mėnulį“. Be abejo, norint pastatyti didelius 20 ar 100 metrų teleskopus, Mėnulyje turės būti budintis žmogus. - Taigi, - tęsė Angelas, - patraukdamas savo mokslą ta linkme, tu tapsi labai didelio šuns uodega, kurio visiškai nevaldai.
Angelas tikisi, kad NASA ir JAV galės išlaikyti kosminės erdvės tyrinėjimo viziją ir sugrįžti į Mėnulį. „Galiausiai manau, kad persikėlimas į kosmosą yra kažkas, ką žmonės nori ir kada nors padarys“, - sakė Angelas. „Kai tai atsitiks, svarbu turėti įdomių dalykų, kuriuos turime nuveikę. Mes turime žinoti, kodėl palikome šios planetos paviršių, kad eitume į Mėnulį. Mes tyrinėjame, taip, bet galime tyrinėti ne tik mėnulį, bet ir naudoti tai kaip vietą moksliniams tyrimams atlikti už mėnulio ribų. Manau, kad kažkas tokio turėtų įvykti “.
Nancy Atkinson yra laisvai samdoma rašytoja ir NASA Saulės sistemos ambasadorė. Ji gyvena Ilinojaus valstijoje.
