Кредитна слика: Университи оф Аризона
Пре више од 30 година, др Рогер Ангел је дошао на Универзитет у Аризони, привучен повољним условима за астрономско посматрање у области Туцсон, Аризона: неколико телескопа је прикладно у близини, и наравно, време је прилично умјерено. Али сада, Ангел предлаже да се изгради телескоп на локацији мало удаљенијој и не баш тако туробној: поларни кратер на Месецу.
Познат по својим иновацијама у лаганим телескопским огледалима и адаптивном оптиком, Ангел сада води тим научника из САД-а и Канаде који истражују изводљивост изградње инфрацрвеног опсерваторија дубоког поља близу једног од лунарних полова помоћу течног телескопа зрцаљења (ЛМТ ).
Овај концепт један је од 12 предлога који су почели да добијају средства прошлог октобра од НАСА-иног института за напредне концепте (НИАЦ). Свако од њих добија 75.000 долара за шестомесечно истраживање како би направило почетне студије и идентификовало изазове у развоју. Пројекти који прођу кроз прву фазу испуњавају услове за чак 400.000 долара више током две године.
ЛМТ-ови се производе вртењем рефлектирајуће течности, обично живе, на платформи у облику посуде да би се формирала параболична површина, погодна за астрономску оптику. Исаац Невтон је изворно предложио теорију, али технологија за стварно стварање таквог уређаја тек је недавно развијена. Данас се користи само неколико ЛМТ-ова, укључујући 6-метарски ЛМТ у Ванцоуверу у Канади и верзију од 3 метра коју НАСА користи за своју опсерваторију за орбиталне крхотине у Новом Мексику.
На Земљи су ЛМТ-ови ограничени на пречник од око 6 метара, јер само-произведен ветар који долази од закретања телескопа узнемирава површину. Поред тога, као и други телескопи са Земље, ЛМТ су подложни апсорпцији и изобличењу атмосфере, што у великој мери смањује домет и осетљивост инфрацрвеног посматрања. Али месец без атмосфере, каже Ангел, пружа савршену локацију за овај тип телескопа, истовремено пружајући гравитацију потребну за формирање параболичног огледала.
Потенцијал ЛМТ-а на месецу је да направи веома велики телескоп. За референцу, свемирски телескоп Хуббле има огледало од 2,4 метра, а свемирски телескоп Јамес Вебб (ЈВСТ) који је развијен за лансирање 2011. године имаће огледало од 6 метара. Концепт за Анђелов НИАЦ предлог је огледало од 20 метара, али с досадашњим истраживањима тима сада раде на стварању врло великих огледала, при чему је 100 метара велика опција. Они разматрају и мање ЛМТ-ове. "Очигледно да не можемо да идемо на месец и да прво направимо огледало од 100 метара", рекао је Ангел. „Гледамо низ величина скале од 2 метра, 20 метара и 100 метара и гледамо колики је потенцијал за сваки од њих.“ Ангел верује да је 2-метарски телескоп могао да се направи без људског присуства на Месецу и постави се као роботски телескоп, баш као што научни инструменти на Марс роверима раде сада.
Ограничење течног огледала је да показује само усправно, тако да није попут стандардног телескопа који може да се усмерава у било ком правцу и прати предмете на небу. Гледа само подручје неба које је директно изнад.
Дакле, научни циљ ЛМТ-а је да не гледа преко целог неба, већ да заузме једно подручје простора и интензивно га посматра. Ова врста астрономије била је веома „профитабилна“, како ју је описао Ангел, у погледу богатства информација које је прикупљено. Неке од најпродуктивнијих научних напора са свемирског телескопа Хуббле биле су његове фотографије „Дубоко поље“.
Да бисте могли да погледамо само једно подручје простора увек покреће Ангел и његов тим да погледају један од лунарних ступова за најбољу локацију овог телескопа. Као и на Земљим половима, гледање равно са полова на Месецу увек пружа исто екстрагалактичко видно поље. "Ако идемо на Северни или Јужни пол Месеца, стално ћемо сликати једну мрљу неба, и то вам омогућава да направите изузетно дубоку интеграцију, много дубљу чак и од дубоког поља Хубблеа." Комбинујте то са великим отвором и овај телескоп би омогућио дубину посматрања која би била неуспоредива са било којим телескопом на Земљи или у свемиру. "То је ниша или одређена снага овог телескопа", рече Ангел.
Друга супротност течним огледалима је та што су веома јефтина у поређењу са поступком прављења стандардног огледала креирањем, полирањем и тестирањем великог, тврдог комада стакла или стварањем мањих комада који се морају полирати, тестирати, а затим врло добро повезати. тачно. Такође, ЛМТ-у не требају скупи носачи, носачи, системи за праћење или купола.
"Очекује се да ће укупни трошкови Јамес Вебб телескопа премашити милијарду долара, а цена на огледалу само око четврт милиона долара", рекао је Ангел. „То огледало је 6 метара, па ако ту технологију разместимо на још већа огледала у простору, на крају ћемо сломити банку, а садашњом технологијом израде полираног огледала нећемо моћи да их приуштимо. устајање у свемиру. "
Иако би телескоп са два метра био прототип, он би и даље био астрономски вредан. "Могли бисмо учинити ствари које се поклапају са Спитерским свемирским телескопом и Веб телескопом, јер би телескоп два метра на Месецу испунио територију између та два телескопа." Зрцало од 20 метара пружало би резолуцију 3 пута већу од ЈВСТ, интегрирајући или остављајући "затварач" отворен дугим периодима, попут године, могу се видјети предмети 100 пута слабије изражени. Зрцало од 100 метара пружало би податке који су ван карте.
Један од изазова при развоју ЛМТ-а на месецу је стварање лежајева како би се подлога равномерно и константном брзином кретала. Зрачни лежајеви се користе за ЛМТ на Земљи, али без ваздуха на Месецу то је немогуће. Ангел и његов тим гледају криогене лежеће лежајеве, слично ономе што се користи за магнетне левитационе возове да би се магнетним пољем кретало без трења. Ангел је додао: „Као бонус, при ниским температурама на месецу то можете учинити без трошења енергије јер можете направити суперпреводни магнет који вам омогућава да направите левитацијски лежај који не захтева континуирани унос електричне енергије. “
Ангел је лежајеве назвао критичном компонентом телескопа. "Без ваздуха на Месецу да би створио ветар, нема ограничења величине или достизања тачности која вам је потребна док је лежај у реду", рекао је Ангел.
Једна еволуција пројекта од добијања НИАЦ средстава је локација телескопа. У првобитном предлогу, Анђелов тим фаворизовао је јужни пол месеца у кратеру Шеклетон. Али, северни пол заправо нуди боље видно поље за екстрагалактичко посматрање, схватили су, и Ангел чека податке са месечевог орбитара СМАРТ-1 Европске свемирске агенције који је недавно почео истраживати поларне пределе Месеца.
"У поларним пределима постоје неки кратери где сунце никада не светли и никада не греје земљу", рекао је Ангел. „Тамо је изузетно хладно, не превише далеко од апсолутне нуле. Уместо да изградимо телескоп у тако непријатељским условима, ми бисмо покушали да изградимо телескоп на врхунцу било ког од полова, где би било сунца готово непрекидно. То би обезбедило соларну енергију и услови би били бољи за људе који тамо живе. Све што требате је да ставите цилиндрични Милар екран око телескопа како бисте спречили да Сунце икада зађе и охладиће се баш као у дну кратера. "
Помоћу инфрацрвеног посматрања, хладни телескоп је од пресудне важности да бисте могли да видите хладније и слабије предмете у простору. Имати телескоп на готово апсолутној нули (0 степени Келвина, -273 Ц, -460 Ф) било би идеално. Пошто ће се жива смрзнути на тим температурама, други изазов за пројекат је проналазак праве течности која се окреће за огледало. Неки од кандидата су етан, метан и други мали угљоводоници, попут течности које је на Титану пронашла сонда Хуигенс, која је 14. јануара слетела на највећи Сатурнов месец.
"Али те течности нису сјајне, па морате смислити како да ставите сјајни метал попут алуминијума директно на површину течности", рекао је Ангел. „Обично када правимо астрономски телескоп правимо огледала од стакла, које се не одражавају превише, а затим испаравате алуминијум или сребро на стакло. На месецу бисмо морали да испаравамо метал на течност, а не на стакло. "
То је једно од кључних подручја истраживања које додјељује НИАЦ награда. У почетним студијама Анђелов тим успео је да испарава метал на течност, мада још увек не на потребним хладним температурама. Међутим, охрабрују их досадашњи резултати.
Анђелов тим није атипичан за НИАЦ пројекат, јер је то међународна сарадња, а НИАЦ не финансира међународне партнере. „Дешава се да су светски стручњаци за прављење течних зрцалних телескопа сви у Канади, тако да је било од суштинске важности да ако размишљамо о томе на месецу да их уведемо“, рекао је Ангел. "Срећом, они су дошли на своју карту, да тако кажем, и одушевљени су пројектом."
Канадски чланови тима су Еманно Борра, са Универзитета Лавал у Квебеку, који истражује и гради ЛМТ-ове од раних 1980-их, и Паул Хицксон, са Универзитета Британске Колумбије, који је, уз Борра-ову помоћ, изградио ЛМТ од 6 метара у Ванцоувер. Остали сарадници укључују Ки Ма са Универзитета у Тексасу у Хоустону, који је стручњак за криогене лежајеве, Варрен Дависон са Универзитета у Аризони, који је стручњак за машинско инжењерство у телескопима, и дипломски студент Суресх Сиванандам.
НИАЦ је основан 1998. године да тражи људе и организације изван свемирске агенције револуционарне концепте који би могли унапредити НАСА-ине мисије. Победнички концепти су изабрани зато што "гурају границе познате науке и технологије" и "показују релевантност за мисију НАСА", наводе из НАСА. Очекује се да ће овим концептима требати најмање деценију.
Ангел каже да је добијање награде НИАЦ одлична прилика. „Без сумње ћемо написати предлог за фазу ИИ (финансирања НИАЦ-а)“, рекао је. „Током прве фазе утврдили смо која су најкритичнија питања у овом пројекту и које практичне кораке треба да предузмемо сада. Отворили смо нека питања и можемо да направимо неке једноставне тестове да видимо да ли постоје чепови или не. “
Највећа препрека у стварању Лунарног инфрацрвеног опсерваторија је, највјероватније, потпуно изван Анђелових руку. "Месец је веома занимљиво место за науку", рекао је Ангел. "Међутим, претпостављено је да је НАСА знатно ангажовала ресурсе за повратак на Месец." Свакако, да би се направили велики телескопи од 20 или 100 метара, морало би да постоји присуство на месецу. "Дакле", наставио је Ангел, "ударајући науку у том смеру, ви постајете реп великог пса над којим немате апсолутно никакву контролу"?
Ангел се нада да ће НАСА и Сједињене Државе моћи да задрже замах Визије за истраживање свемира и да се врате на Месец. „Мислим да је на крају пресељење у свемир нешто што људи морају да ураде и некад ће учинити“, рекао је Ангел. „Кад се то догоди, важно је имати занимљиве ствари које ћемо урадити након што дођемо тамо. Морамо знати зашто смо оставили површину ове планете да бисмо отишли на Месец. Да, ми истражујемо, али можемо да истражимо не само месец, већ га и користимо као место за научно истраживање изван месеца. Мислим да би то требало да се деси у великој слици. "
Нанци Аткинсон је слободна списатељица и амбасадорица НАСА-е за Сунчев систем. Живи у Илиноису.
