211service.com
Ett månbaserat teleskop
NASA-forskare har utvecklat en enkel och billig metod för att förvandla måndamm till ett betongliknande material som kan användas istället för glas för att bygga stora teleskopspeglar på månen. Forskarna tillverkade materialet genom att blanda kolnanorör och epoxier – limliknande material – med en krossad stenförening som har samma sammansättning som måndamm. Sedan snurrade de materialet på ett keramikhjul för att skapa ett spegelämne med den paraboliska formen av en teleskopspegel.
Glänsande måndamm: NASA-forskare har skapat en 12-tums teleskopspegel genom att först blanda kolnanorör, epoxier och måndamm och sedan snurra det betongliknande materialet för att härda till en parabelform. Forskarna kan sedan använda en standard industriell poleringsprocess eller en speciell beröringsfri metod som de utvecklat, kallad reaktiv jonetsning, för att förbättra kvaliteten på spegeln. Den nya metoden kan användas för att bygga 50-meters teleskop på månen.
Att bygga en teleskopspegel där 90 procent av den är gjord av måndamm gör att de få återstående delarna kan transporteras till månen, och forskarna är inte längre begränsade när det gäller storleken på teleskopet de kan tillverka, säger Peter Chen, en forskare vid Goddard Space Flight Center som arbetar med den nya metoden.
Kraften hos ett teleskop är proportionell mot storleken på dess spegel. Rymdteleskopet James Webb, som är planerat att efterträda Hubble-teleskopet 2013, kommer att vara det största som flyger till rymden med en spegel som är sex meter i diameter. Chen säger att, med den nya metoden, kunde forskare bygga speglar på månen som är 50 meter i diameter – den idealiska storleken för att titta djupt in i universum, hitta jordliknande planeter i vårt solsystem och söka efter närvaron av liv .
Sannerligen, säger experter, är månen en idealisk plats för astronomi. Månen har ingen atmosfär, vilket innebär att ingen suddighet eller absorption av stjärnljus, och det ger en stor, stabil plattform, säger Chen.
Chens grupp är inte den enda som arbetar med ett tillvägagångssätt för att bygga gigantiska, kraftfulla speglar på månen. Forskare Robert Angel, vid University of Arizona, och Ermanno F. Borra , vid Université Laval, i Quebec, arbetar med ett snurrande vätskespegelteleskop. Även om båda metoderna har liknande mål, har de olika tekniska utmaningar, säger Angel. Vätskespegelteleskopet måste snurras i en exakt hastighet under hela sin livstid och kan därför bara peka i en riktning. Om NASA-forskarna kan frysa in sin vätskeyta till något exakt – epoxispeglar ändrar form när de sätts – de kan göra ett mer mångsidigt teleskop än vårt, säger Angel.
De flesta teleskopspeglar är gjorda av högt specialiserade material, som beryllium eller kiselgrafit, som är sällsynta och dyra. Att använda dessa för att göra stora, perfekt släta optiska ytor är också en involverad process. Mycket små brister i materialen kan göra en spegel oanvändbar.
Ett astronomiskt teleskop: Den här konstnärens återgivning visar ett föreslaget 50-meters teleskop som skulle kunna byggas på månen med hjälp av NASA:s nya tillvägagångssätt. För att visa hur stort detta är, notera 18-hjulingen och två personer som står framför teleskopet.
Däremot använde NASA-forskare en kombination av lättillgängliga material: kolnanorör, epoxier och en krossad sten som har samma sammansättning och kornstorlek som måndamm. Blandningen skapade ett mycket starkt material med konsistensen av betong. Forskarna lade sedan till ytterligare ett lager av epoxi och snurrade materialet för att generera en 12-tums bred spegel med parabolformen av en teleskopspegel. Även om det är osannolikt att spinning av epoxi kommer att frysa spegeln till en perfekt optisk yta, är det lätt att anpassa industriella standardprocesser för att göra teleskopspeglar av hög kvalitet och jämnhet, säger Chen. Han och hans grupp har också utvecklat en beröringsfri metod som kallas reaktiv jonetsning, som de har visat kan modifiera epoxiytan efter behag, på distans.
Att demonstrera denna [metod] på en 12-tums spegel är bara ett första litet steg mot vad som krävs för att bygga en produktionsanläggning som kan göra ett 50-meters teleskop, säger Lee Feinberg, en NASA-forskare som hanterar James Webb-teleskopet.
Ett stort problem när det gäller utrustning som är konstruerad på månen skulle vara att hålla mekaniska ytor med hög precision (leder, lager och så vidare) från att bli igensatta av damm. Det finns också stora temperatursvängningar mellan dag och natt som skulle ställa höga krav på integriteten hos de rörliga mekaniska delarna.
Men först måste NASA komma till månen, en bedrift som man hoppas kunna åstadkomma 2020.