Вообразите космический телескоп размером футбольного поля, взвешивающего целых несколько кусков хлеба. Исследователи предприняли шаги к той цели путем создания маленького зеркала из крошечных частиц полистирола, скрепляемых лазерами. Без любых ограничений веса телескопы могли быть намного более мощными, чем ранее возможная мысль.Когда дело доходит до космических телескопов, более крупных, лучше.
Телескопы как Космический телескоп Хабблa используют большие зеркала для сбора света, и чем больше зеркало, тем более легкий они могут собраться, позволив им видеть самые слабые и самые отдаленные галактики. Но большие, тяжелые зеркала являются дорогостоящими, чтобы произвести и запустить в космос.
Таким образом, ученые пытались выяснить способ пойти крупные, не идя тяжелый.В 1970 физик Артур Ашкин из Bell Labs в Holmdel, Нью-Джерси, понял, что лазерные лучи могли держать крошечные частицы на месте. С тех пор ученые использовали лазеры для заманивания в ловушку атомов, молекул и других мелких частиц. Используя этот так называемый оптический пинцет, например, биологи были в состоянии исследовать вирусы, клетки, бактерии и ДНК.
Тогда в 1979 астроном Антуан Лабеири, теперь в Колледже Франции в Париже, предложил, чтобы лазеры могли также использоваться, чтобы заманить в ловушку и загнать коллекцию в загон частиц для формирования отражающей поверхности, создавая чрезвычайно легкое зеркало для космического телескопа. 35-метровый телескоп, например, весил бы только 100 граммов. Напротив, основное зеркало Хаббла 2,4 метра шириной, но весит 828 килограммов. Мало того, что телескоп был бы светом, но и это также будет в состоянии фиксировать себя, если поражено летающими метеоритами. «Естественное стремление частиц должно было бы возвратиться к его состоянию равновесия и преобразовать мембрану», объясняет физик Томаш Грзегорчик из BAE Systems в Берлингтоне, Массачусетс. «Это – огромное преимущество».
Сообщая в этом месяце в Physical Review Letters, Grzegorczyk и коллеги в швейцарском федеральном Технологическом институте в Лозанне говорят, что они использовали лазеры для подготовки приблизительно 150 бусинок, которые составляют 3 микрона в диаметре для производства квартиры, отражающей поверхности. В эксперименте бусинки содержатся в заполненной водой стеклянной клетке. Лазерный луч сияет под бусинками, заставляя их присоединиться в плоскую поверхность. Чтобы показать, что поверхность была действительно зеркалом, исследователи использовали ее для отражения изображения числа восемь, сделанного путем блистания свет через прозрачного правителя.
Они также вычислили, что отражающая поверхность, сделанная путем формирования множества крошечных частиц в параболу, могла сосредоточить изображение, как зеркало телескопа делает.Существует все еще большая работа, которая будет сделана, прежде чем такой телескоп сможет быть построен, Грзегорчик признает. «Это – один шаг к нему, но там останьтесь огромными проблемами», говорит он.
Для одного реальный телескоп, вероятно, должен был бы быть, по крайней мере, о больше миллион раз, который еще потребует не существующих мощных лазеров. Возможно, самая большая трудность выяснила бы, как стабилизировать частицы в космическом вакууме, говорит он. В эксперименте вода, в которую погружены бусинки, помогает препятствовать тому, чтобы частицы шевелились вокруг и заставили формирование решетки разваливаться.
Однако, остающиеся препятствия являются в основном технологическими, Грзегорчик говорит, и технология постоянно улучшается.«Факт, что они преуспели в том, чтобы делать зеркало, является фантастическим достижением», говорит физик Джан-Лука Липпи из Нелинейного Института Ниццы во Франции, не вовлеченный в работу. В то время как теоретические исследования ранее предположили, что это было возможно, он отмечает, это – первая экспериментальная демонстрация.
Но физик Йене Головченко из Гарвардского университета более скептичен. Поскольку эксперимент полагается на воду в стеклянной клетке, это «полностью наклоняет действительно серьезные проблемы, требующие творческих решений для космического зеркала», говорит он. Путь, которым исследователи подтверждают, что цифра восемь действительно отражена частицами, кажется некорректным, и получающиеся данные не определяются количественно достаточно.
Результаты испытывают недостаток в измеренной интенсивности и обсуждении пространственного размера и разрешении изображений. «При расшевеливании этого, поскольку важный шаг вперед, я думаю, неоправдан», говорит Головченко.Физик Майкл Бернс, также Гарварда, соглашается, что неясно, насколько эффективный зеркало в размышляющем свете. Но, он говорит, «они показывают, что принцип является звуковым».
Работа делает телескоп просто немного ближе к действительности, добавляет он. «Вы добрались для предпринятия шаги в том направлении, и это – хорошее».