Чтобы увидеть за пределами Солнечной системы планеты, похожие на Землю, нужны телескопы с зеркалами диаметром в десятки метров. Но складывать такие зеркала в ракету невозможно — даже 6,5-метровый телескоп «Джеймс Уэбб» оказался на пределе современных инженерных возможностей. Ученые из Техниона (Израиль) и NASA представили новую концепцию космического телескопа с жидким зеркалом. Работа опубликована в arXiv.
В условиях микрогравитации тонкая пленка жидкости под действием поверхностного натяжения сама формирует идеально сферическую поверхность, подходящую для создания оптики. Концепция FLUTE (Fluidic Telescope) использует это свойство для формирования в космосе зеркал диаметром до 50 м — в восемь раз больше, чем у «Уэбба», и шире британского футбольного поля. Это радикально снимает ограничения на размеры, но порождает другой вопрос: что будет с жидким зеркалом при поворотах телескопа?
Группа инженеров под руководством Израиля Габая впервые смоделировала, как ведет себя жидкая поверхность при поворотах, ведь каждый маневр вызывает деформации. Оказалось, что при типичных маневрах по краям зеркала возникают колебания величиной в несколько микрометров, но распространяются они к центру чрезвычайно медленно — на это могут уйти годы.
Внутренние 80% зеркала сохраняют точную форму даже после десятилетий работы с регулярными поворотами. Это означает, что телескоп способен функционировать без потери качества и без необходимости в замене или ремонте. Более того, несколько небольших маневров вызывают менее критичные деформации, чем один крупный, благодаря более симметричному распределению волн, которое легче компенсировать оптически.
Чтобы подтвердить расчеты, ученые провели лабораторные эксперименты — использовали сверхтонкие жидкие пленки и электромагнитные силы для создания контролируемых деформаций. Несмотря на огромную разницу в масштабе, результаты совпали с предсказаниями модели.
Жидкие зеркала могут не только удешевить и упростить запуск телескопов, но и сделать их гибкими, самокорректирующимися и потенциально самовосстанавливающимися после микроповреждений.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что астрономы предположили, что Земля и весь Млечный Путь находятся внутри «пустоты».