211service.com
Gesmolten Spiegels
Canadese onderzoekers hebben een vloeibare spiegel ontwikkeld die zou kunnen werken in een toekomstige telescoop op de maan, waardoor onderzoekers met buitengewone helderheid terug kunnen kijken in de oorsprong van het universum. Telescopen die afhankelijk zijn van vloeistofspiegels kunnen honderden keren krachtiger zijn dan die met glazen spiegels - voor dezelfde prijs - en ze zouden gemakkelijker in de ruimte te monteren zijn.
Gesmolten spiegel: Een vloeibare spiegel zoals deze met zilver beklede zoutpoel van 2 inch zou een krachtige, op de maan gebaseerde telescoop mogelijk kunnen maken.
Een vloeistofspiegeltelescoop zou veel zwakkere objecten kunnen onthullen dan de Hubble-telescoop, zegt Ermanno F. Borra , een natuurkundeprofessor aan de Université Laval, in Quebec, die de ontwikkeling van de nieuwe spiegel leidt. De kracht van een telescoop is evenredig met het oppervlak van zijn spiegel. De James Webb-telescoop, die naar verwachting in 2013 wordt gelanceerd en veel krachtiger is dan de Hubble, heeft een diameter van ongeveer zes meter. (Zie Reuzenspiegel voor een nieuwe ruimtetelescoop.) Een maan-vloeistofspiegeltelescoop kan wel 20 tot 100 meter groot zijn, zegt Borra.
De vloeistofspiegel, die werd gefinancierd door NASA, bestaat uit een pool van een ionische vloeistof bedekt met een film van zilver. Dergelijke ionische vloeistoffen zijn koolstofhoudende zouten die alleen bij zeer lage temperaturen bevriezen en een zeer hoge viscositeit hebben. Het zout dat in de Laval-spiegel wordt gebruikt, is vloeibaar tot -150 ºC en verdampt niet onder kamertemperatuur, zelfs niet in een vacuüm, wat suggereert dat het bestand is tegen de barre omstandigheden van de maan.
Er zijn twee beperkingen aan de waarnemingen van kosmologen van het vroege heelal: de objecten die je wilt observeren, zijn ongelooflijk ver weg en ongelooflijk zwak, zegt Borra. Telescopen in een baan om de aarde zoals de Hubble, waarvan het zicht niet wordt belemmerd door de atmosfeer van de aarde, zijn beperkt in omvang en kracht; telescopen op aarde kunnen groter en krachtiger zijn, maar produceren vagere beelden vanwege de atmosfeer. Vloeibare spiegels konden niet in een baan om de aarde gaan, maar ze zouden kunnen werken op de maan, die geen atmosfeer heeft.
Grote, krachtige telescopen met vloeistofspiegels zouden minder ingewikkeld moeten zijn om de ruimte in te gaan dan hun glazen tegenhangers. Om een glazen spiegel in een raket te plaatsen, moet je hem in segmenten breken en ze vervolgens weer in elkaar zetten, zegt Borra. Je kunt een vloeistofspiegel in een kan dragen. Maar geen enkele die tot nu toe is ontwikkeld, is ruimtewaardig geweest. De Universiteit van Brits-Columbia's Grote Zenith-telescoop gebruikt een vloeibare spiegel gemaakt van kwik om het vroege heelal te observeren. Mercurius stolt bij -40 ºC – veel warmer dan de temperatuur op de maan.
Borra zocht naar een betere vloeistof om telescoopspiegels te maken en ontdekte dat ionische vloeistoffen veelbelovend leken. In tegenstelling tot kwik zijn deze gesmolten zouten echter niet reflecterend en hebben ze een metalen coating nodig om als spiegel te functioneren. Een laagje zilver op vloeistof aanbrengen is als schilderen op lucht, zegt Borra. Laval-afgestudeerde student Omar Seddiki paste de techniek aan die wordt gebruikt om glazen spiegels te coaten: in een vacuümkamer laten Borra en Seddiki een elektrische stroom lopen tussen stukjes zilver, die verdampen en een dunne laag over het vloeibare zout vormen. De Laval-onderzoekers hebben tot nu toe een kleine spiegel gemaakt, ongeveer vijf centimeter in diameter, om de technologie te demonstreren.
Het maken van een groot, perfect glad, concaaf optisch oppervlak uit glas is een ingewikkeld en kostbaar proces. Zeer kleine gebreken in het glas kunnen een spiegel onbruikbaar maken. De containers met vloeistofspiegels, zegt Borra, hebben niet precies gladde oppervlakken nodig en zouden veel goedkoper te produceren zijn. Telescopen die afhankelijk zijn van vloeistofspiegels, zouden ongeveer 100 keer minder kosten dan telescopen met glazen spiegels van vergelijkbare grootte, zegt Borra.
De krachten van de natuur spannen samen om de juiste vorm te geven, zegt Borra over vloeibare spiegels, die alleen maar hoeven te worden gedraaid om een onberispelijk reflecterend oppervlak te vormen. Terwijl de spiegel draait, trekken middelpuntvliedende kracht en zwaartekracht de vloeistof in een gladde parabool. Anders dan bij een glazen spiegel, kan de vloeistof, als deze wordt verstoord, direct weer in vorm komen.
Borra verwacht dat een vloeistofspiegeltelescoop door robotica op de maan zal worden gemonteerd. Een container met de vloeistof zal naar de maan worden gestuurd en als een paraplu worden geopend, zegt hij over een ingebeeld toekomstig systeem. Een vloeistofspiegeltelescoop kon niet in een baan om de aarde worden gebracht omdat zwaartekracht nodig is om het optische oppervlak te vormen - en omdat het zou morsen.
Er moet enorm veel onderzoek worden gedaan om de spiegel te verfijnen, waarschuwingen Robin D. Rogers , een professor scheikunde aan de Universiteit van Alabama. Hij wijst erop dat er honderden andere ionische vloeistoffen zijn die mogelijk betere eigenschappen hebben dan die in de Laval-spiegel.
Het kan twintig jaar duren voordat het gebouwd is, zegt Borra over zijn telescoop. Als het er echter komt, zou zo'n systeem kosmologen kunnen helpen om zwakke signalen waar te nemen van toen het universum nog maar een miljard jaar oud was, in de tijd dat materie voor het eerst samenging tot sterren, sterren tot sterrenstelsels, zegt Borra.