Ilustración del concepto actual del Telescopio Fluídico (FLUTE) para un gran observatorio espacial de próxima generación. El espejo del telescopio espacial se crearía en el espacio a partir de materiales líquidos y tendría aproximadamente 164 pies (50 metros) de diámetro, la mitad del largo de un campo de fútbol. La óptica estaría formada por la fuerza de tensión superficial natural ejercida por los fluidos. Créditos: NASA
El equipo del proyecto Fluidic Telescope (FLUTE), dirigido conjuntamente por la NASA y el Technion (Instituto de Tecnología de Israel), visualiza una forma de hacer enormes espejos circulares autorreparables en órbita para promover el campo de la astronomía.
Los telescopios más grandes recogen más luz y permiten a los astrónomos mirar más lejos en el espacio y ver objetos distantes con mayor detalle. Estos grandes observatorios espaciales de próxima generación estudiarían los objetivos astrofísicos de mayor prioridad, incluidas las estrellas de primera generación, las primeras en brillar y apagarse después del Big Bang, las primeras galaxias y los exoplanetas similares a la Tierra. Estos observatorios podrían ayudar a abordar una de las preguntas científicas más importantes de la humanidad: "¿Estamos solos en el universo?"
Al igual que una maleta de mano, las cargas útiles que se lanzan al espacio deben permanecer dentro de los límites de tamaño y peso permitidos para volar. Ya superando los límites de tamaño, el telescopio espacial James Webb de última generación con una apertura de 21 pies (6,5 metros) necesitaba plegarse al estilo origami, incluido el propio espejo, para caber dentro del cohete para su viaje al espacio. La apertura de un observatorio espacial óptico se refiere al tamaño del espejo principal del telescopio, la superficie que recoge y enfoca la luz entrante.
La apertura para el observatorio espacial prevista por los investigadores de FLUTE bajo el concepto actual sería de aproximadamente 164 pies (50 metros) de diámetro, la mitad del largo de un campo de fútbol.
La tecnología convencional para fabricar componentes ópticos para telescopios es literalmente una rutina. Implica un proceso iterativo de lijado y pulido de materiales sólidos, como vidrio o metal, para dar forma a las superficies curvas precisas de lentes y espejos necesarios. Utilizando las tecnologías actuales, no parece económicamente viable ampliar los telescopios espaciales a aperturas mayores de aproximadamente 33 pies (10 metros) de diámetro.
El novedoso enfoque tecnológico rentable de FLUTE, por el contrario, aprovecha la forma en que los fluidos se comportan naturalmente en microgravedad.
Todos los líquidos tienen una fuerza elástica que los mantiene unidos en su superficie. Esta fuerza se llama tensión superficial. Es lo que permite que algunos insectos se deslicen por el agua sin hundirse y da forma a las gotas de agua.
En la Tierra, cuando las gotas de agua son lo suficientemente pequeñas (0,08 pulgadas (2 milímetros) o menos), la tensión superficial supera a la gravedad y permanecen perfectamente esféricas, como las gotas de rocío de la mañana que se acumulan en pequeñas esferas en las hojas de las plantas. Si una gota crece mucho más, se aplasta por su propio peso. Pero en el espacio, donde los fluidos flotan libremente, sin obstáculos por la gravedad, incluso grandes cantidades de líquidos asumen la forma más eficiente posible desde el punto de vista energético, una esfera perfecta.
Los líquidos pueden adherirse a las superficies debido a una propiedad física llamada adhesión. En microgravedad, si se hace que una cantidad suficiente de líquido se adhiera a la superficie interior de un marco circular con forma de anillo, el líquido se extenderá por el interior del marco y formará naturalmente una forma curva, llamada sección esférica, gracias a tensión superficial.
Al usar el volumen correcto de líquido, es posible hacer que la superficie del líquido se curve hacia adentro en lugar de abultarse hacia afuera. Si el líquido es reflectante, esa superficie curvada hacia adentro puede servir como espejo telescópico.
FLUTE lanzaría líquidos al espacio como materia prima para fabricar componentes ópticos en órbita. El espejo primario se formaría dentro de un enorme marco circular y permanecería en estado líquido con una superficie extremadamente suave para recoger la luz. El enfoque tecnológico de FLUTE es teóricamente capaz de escalar a tamaños muy grandes. La tecnología podría potencialmente habilitar telescopios con aperturas que miden 10 veces, o incluso 100 veces, más grandes que los telescopios actuales.
Una característica única del espejo líquido sería su capacidad de autorreparación si se daña en el espacio. Por ejemplo, si un micrometeorito impacta en la superficie del espejo, naturalmente se curaría solo en un corto período de tiempo.
El equipo de FLUTE ha realizado experimentos a pequeña escala para dar forma a lentes a partir de líquidos en diferentes entornos: primero utilizando condiciones análogas espaciales de flotabilidad neutra en un laboratorio terrestre y luego en una serie de vuelos parabólicos en microgravedad a bordo de la Estación Espacial Internacional.
Con el apoyo de un premio de la Fase I de Conceptos Innovadores Avanzados (NIAC) de la NASA, el equipo está trabajando para analizar opciones para los componentes clave de un observatorio de telescopio de fluidos, desarrollar aún más el concepto de misión y crear un plan inicial para una demostración de nave espacial pequeña de subescala. en órbita terrestre baja.https://spaceref.com/newspace-and-tech/the-nasa-fluidic-telescope-flute-project/
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