Kā Darbojas Mēness Šķidro Spoguļu Teleskopi

{h1}

Mēness šķidruma spoguļu teleskopi primārajam spogulim izmanto šķidrumu, nevis stiklu. Uzziniet, kā mēness šķidrā spoguļa teleskops var redzēt tālāk nekā habla teleskops.

Kopš tā remonta 1993. gadā NASA Habla kosmiskais teleskops ir pārsteidzis gan zinātniekus, gan iedzīvotājus ar savu skatījumu uz Visumu, ieskaitot vistālāk zināmo galaktiku ieskatu. Habla spogulis tomēr ir samērā mazs - 94,5 collas (gandrīz 8 pēdas) šķērsām, kas ir ierobežojums, kas pamudināja NASA domāt lielākus. Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, kas paredzēts 2013. gada palaišanai, lepojas ar 20 pēdu spoguli, kas septiņas reizes var nodrošināt Habla gaismas savākšanas zonu.

Bet NASA apsver arī intriģējošāku risinājumu - īpaša veida atstarojošo teleskopu, kura primārais spogulis ir šķidrums, nevis stikls. Pazīstams kā šķidrā spoguļa teleskops (LMT), tas neskatītu kosmosu no Zemes orbītas, kā to dara Habls. Tā vietā tas nokļūtu Visumā no Mēness virsmas. Teleskops atradīsies jebkur no 66 pēdām līdz 328 pēdām platumā, padarot to par lielāko teleskopu, kas cilvēkiem zināms. Tas savāktu 1736 reizes vairāk gaismas nekā Habls un iekļūtu Visuma dziļumā, lai redzētu objektus, kas ir gandrīz tikpat veci kā Lielais sprādziens.

Šajā rakstā tiks izskaidrots, kā darbojas šķidrā spoguļa teleskops. Tajā tiks aplūkota LMT struktūra un funkcijas, bet tas tiks darīts, ņemot vērā izvietošanu uz mēness bāzes. Kā pasaulē uz Mēness var būvēt teleskopu? Cik grūti būs uz LMT būvēt uz Mēness? Un m-ost ir svarīgi, kādas iespējas var sniegt Mēness teleskops?

Video galerija: Teleskopi

Lidmašīnas angārā Kolumbusā, Ohaio, gatavojas saiet apmēram 80 tonnas tērauda, ​​elektronikas un kriogēnās iekārtas - un vienu miltu unci alumīnija novietojiet uz plānslāņa pārklājuma uz milzu teleskopa spoguļa.

Noskatieties šo NASA smadzeņu kodumu video, lai uzzinātu, kā no Zemes var redzēt Starptautisko kosmosa staciju.

Kas ir šķidro spoguļu teleskops?

3 metru LMT Ņūmeksikā (tagad slēgts)

3 metru LMT iekšā Ņūmeksika (tagad slēgta)

Principā LMT neatšķiras no parastā atstarojošā teleskopa. Pārbaudiet, kā darbojas teleskopi, lai iegūtu precīzu teleskopu skaidrojumu. Šeit ir īss ieskats.

A atstarojošs teleskops izmanto spoguļus, lai apskatītu tālu objektus. Primārais spogulis savāc gaismu no objekta, bet sekundārais spogulis fokusē attēlu uz okulāru. Parastā reflektorā primārais spogulis tiek izgatavots, cītīgi slīpējot un pulējot stiklu vēlamajā formā, parasti parabola formā. Kad stikls ir sagatavots, to sauc par apgaismojošs padara to atstarojošu. Alumīnija ietver alumīnija iztvaicēšanu vakuumā, izraisot apmēram 100 nanometru biezu metāla plēvi uz stikla. Spoguļa ražošanas trūkumi var ietekmēt teleskopa darbību. Habla problēma bija šāda: līkne tā galvenajā spogulī tika atdalīta tikai ar nelielu daļu matu platuma, kas izraisīja gaismas atstarošanos no spoguļa centra, novedot pie izplūdušiem attēliem.

Šķidrā spoguļa teleskops, kā norāda nosaukums, kā galveno spoguli izmanto šķidru, nevis alumīnija stiklu. Šķidrums, parasti dzīvsudrabs, ielej rotējošā traukā. Rotācija rada divus pamata spēkus, kas iedarbojas uz dzīvsudrabu - smagums un inerce. Smagums grauj šķidruma virsmu, bet inerce šķidrumu velk uz sāniem trauka malā. Tā rezultātā šķidrums veido vienveidīgu un perfektu parabolu, kas ir ideāla teleskopa atstarojošā virsma. Pats labākais, ka šķidrā spoguļa virsma paliek gluda un nevainojama ar nelielu apkopi vai bez tās. Ja šķidrums tiek traucēts, šķidrums darbosies gravitācijas un inerces ietekmē, lai atgrieztos sākotnējā stāvoklī.

Ernesto Kapocci, itāļu astronoms, bija pirmais, kurš aprakstīja, kā 1850. gadā varētu darboties LMT. Viņš šo ideju iecerēja pēc iepazīšanās ar Īzaka Ņūtona un citu vadītajiem eksperimentiem, kas saistīti ar vērpšanas šķidrumiem. 20. gadsimta sākumā amerikāņu fiziķis R. V. Vuds faktiski būvēja to, ko Kapocci bija aprakstījis 50 gadus agrāk. Vudsa LMT parādīja viena centimetra dzīvsudraba slāni, kas ievietots rotējošā traukā. Viņš varēja novērot mēnesi, bet atzīmēja, ka attēls ir izkropļots. Mūsdienu astronomi uzzināja, ka LMT attēla kvalitāte ir ievērojami uzlabojusies, ja tiek izmantots plānāks dzīvsudraba slānis, tāpēc mūsdienu LMT izmanto viena milimetra dzīvsudraba slāni.

Šķidro spoguļu teleskopu priekšrocības

LMT lielākā priekšrocība ir relatīvi zemās izmaksas. Šķidro teleskopu būvēšana maksā daudz lētāk nekā līdzīga izmēra pulēti alumīnija spoguļi. Piemēram, Lielajam Zenīta teleskopam bija viena miljona dolāru cena. Salīdzināms stikla spoguļa teleskops būvēšanai izmaksātu 100 reizes dārgāk. Un LMT uzturēšana maksā mazāk, galvenokārt tāpēc, ka šķidruma spogulis nav jātīra, jākoriģē vai jāapgaismo.

Protams, ir daži trūkumi. Dzīvsudrabs ir ārkārtīgi toksisks, tāpēc, strādājot ar to, pastāv daži ilgtermiņa veselības riski. Ne tikai to, ka trauku, kurā atrodas dzīvsudrabs, tik tālu var noliekt tikai pirms šķidruma izliešanas. Tas ierobežo LMT skatu, kurš var skatīties tikai taisni uz augšu.

Lielais zenīta teleskops

Lielais zenīta teleskops

Lielais zenīta teleskops

Lielākais LMT uz Zemes ir Lielais Zenīta teleskops Britu Kolumbijā. Tā griešanās šķidruma spogulis ir gandrīz 20 pēdu šķērsgriezumā un sver trīs tonnas, padarot to par trešo lielāko teleskopu Ziemeļamerikā. Trauku, kurā atrodas dzīvsudrabs, izgatavo no sešstūra segmentiem, kas salīmēti kopā, veidojot čaumalu. Katrā gabalā ir augsta blīvuma putu kodols, kas pārklāts ar stiklplasta. Lai gliemežvākam piešķirtu ieliektu formu, tas tiek uzkarsēts lielā krāsnī. Siena pie spoguļa malas novērš dzīvsudraba izšļakstīšanos.

Trauku atbalsta tērauda kopne un 19 regulējami spilventiņi. Kopņu, savukārt, atbalsta nerūsējošais tērauds gaisa gultnis kas paredzēts tikai Lielajam Zenīta teleskopam. Gaisa gultnis ir īpaša veida gultnis, kurā kā smērviela ap vārpstu, kas pagriež spoguli, tiek izmantota paaugstināta spiediena gaisa plēve. Parastie gultņi, kuros tiek izmantotas eļļas smērvielas, nav tik efektīvi, jo tie rada vibrācijas un nestabilu rotāciju, kas pasliktina attēla kvalitāti. Kā gaisa berzes risinājums kā nulles berzes risinājums novērš šīs problēmas, radot perfekti vienmērīgu, bez vibrācijas rotāciju. Iebūvēts bezkontaktu līdzstrāvas motors pagriež gaisa gultņa vārpstu un var pagriezt kravu līdz 10 tonnām ar aptuveni 10 apgriezieniem minūtē.

Kā darbojas Mēness šķidro spoguļu teleskopi: teleskopi

- Sešas atbalsta kājas primāro spoguli piestiprina pie gredzena teleskopa augšpusē. Gredzens atbalsta detektoru un mazāku refrakcijas objektīvu, kas palīdz fokusēt attēlu. Detektorā ietilpst: uzlādēta ierīce (CCD), kas apkopo gaismas fotonus un pārvērš tos attēla elementos vai pikseļos. Šie pikseļi tiek pārsūtīti uz datora ekrānu un salikti kopā, lai veidotu attēlu, ar kuru var manipulēt un uzlabot, lai uzlabotu attēla detaļas. Dators neatrodas teleskopa observatorijas struktūrā, bet gan blakus esošajā ēkā.

Vienīgā problēma ar Lielo Zenīta teleskopu - problēma, kuru tas dala ar visiem zemes teleskopiem - ir tā atrašanās vieta. Pat 1295 pēdu augstumā atmosfēra aizsedza savu skatu uz debesīm. Ja šķidrā spoguļa teleskopu varētu novietot uz Mēness, kur nav atmosfēras, kas bloķētu ultravioleto, infrasarkano un citu enerģijas veidu, tas varētu sniegt vēl iespaidīgus rezultātus. Bet, kā mēs redzēsim nākamajā sadaļā, LMT būvēšana uz Mēness rada savus izaicinājumus.-

Kas ir Mēness šķidro spoguļu teleskops?

NASA Mēness šķidrā spoguļa teleskopa atveidojums

NASA Mēness šķidrā spoguļa teleskopa atveidojums

Uz mēness virsmas uzbūvēts šķidrā spoguļa teleskops ir a Mēness šķidrā spoguļa teleskops (LLMT). Tas tiešām neatšķiras no pēdējā nodaļā aprakstītā Lielā zenīta teleskopa, izņemot to, ka izvēlētajam šķidrumam ir jābūt tikai pareizajām īpašībām, lai tas Mēness skarbajā klimatā paliktu šķidrs. Dzīvsudrabs nedarbosies, jo tā sasalšanas temperatūra ir -101,966° F (-74,43° C). Zemā temperatūra uz mēness var sasniegt -243° F (-153° C), tāpēc dzīvsudrabs sacietēs, padarot to par nepieņemamu primārā spoguļa izvēli.

- Nesen zinātnieki ir atklājuši šķidrumu klasi, kas varētu padarīt iespējamu LLMT. Tos sauc par jonu šķidrumi, un tām ir šīs svarīgās īpašības:

  • Tie ir šķidri, ja temperatūra ir zemāka par –212° F (–136° C).
  • Tie pilnībā sastāv no joniem.
  • Viņiem nav tvaika spiediena istabas temperatūrā vai zemāk, kas nozīmē, ka tie neiztvaikos.
  • Tās ir ļoti viskozas.

Vissvarīgākais ir tas, ka jonu šķidrumus var pārklāt ar materiāliem, kas tiem nodrošina augstu atstarošanos. Viens jonu šķidrums, kas parāda solījumu, ir 1-etil-3-metil-

midazolija etilsulfāts, komerciāli pazīstams kā ECOENG 212. ECOENG 212 var pārklāt ar sudrabu, padarot to ļoti atstarojošu. Tā atstarošanos var vēl vairāk uzlabot, vispirms uzliekot hroma plēvi, pēc tam sudrabu. Tomēr ECOENG 212 sasalšanas temperatūra ir -144° F (-98° C), tāpēc tā joprojām varētu sacietēt mēness karstajā un aukstajā temperatūrā. Ņemot vērā, ka jonu šķidrumu ir miljoniem, zinātnieki jūtas pārliecināti, ka atradīs citu kandidātu ar labāku sasalšanas punkta profilu.

Viņiem būs jāatrod arī cits veids, kā atbalstīt primāro spoguli. Gaisa gultnis, ko izmanto lielajā zenīta teleskopā, nedarbosies uz Mēness, jo sistēmas gaisu nav gaisu. Viens risinājums būtu supravadītāja magnētiskais gultnis. Šāda gultņa pamatā ir tā pati tehnoloģija, ko izmanto maglev transportlīdzekļos, kuri izmanto magnētisko lauku, lai transportlīdzekli paceltu virs ceļveža. Šajā gadījumā magnētiskais lauks rada nulles berzes spilvenu starp vārpstu un tās apvalku.

Protams, visi šie materiāli ar raķeti būs jānosūta uz Mēnesi un tur jāsamontē. Pat ņemot to vērā, šķidrā spoguļa teleskops rada daudz mazāk loģistikas problēmu nekā parastais atstarojošais teleskops, kas izgatavots no stikla. Tā kā spogulis ir šķidrs, to vienkārši nēsās krūzī un glabās, kamēr teleskopa infrastruktūra būs gatava. Tad astronauts šķidrumu ielej traukā, veidojot galveno spoguli. Trauka un spoguļa atbalstam izmantoto kopņu sistēmu var iepriekš izveidot un izvietot robotizēti, tās ietvariem izloboties kā atvērtam lietussargam. Bet, izmantojot robotu, lai izveidotu LMT uz Mēness, būtu nepieciešams, lai instruments paliktu samērā mazs. Kā mēs redzēsim nākamajā sadaļā, LMT, ko iecerējuši astronomi un NASA inženieri, ir kas cits, kā mazs.-

Ko redzēs Mēness šķidro spoguļu teleskops?

Zvaigžņu un galaktiku attēls, kas uzņemts ar 6 metrus garu LMT Britu Kolumbijas universitātē

Zvaigžņu un galaktiku attēls, kas uzņemts ar 6 metru garu LMT Britu Kolumbijas universitātē

Šķidram spoguļa teleskopam, kas novietots uz Mēness, uzreiz ir liela priekšrocība salīdzinājumā ar zemes teleskopu: tas ir bez atmosfēras izkropļojumiem, kas ietekmē debesu attēlus. Tā paša iemesla dēļ tas spēj arī atklāt vairāk elektromagnētiskās enerģijas formu. Lielāko daļu elektromagnētiskā starojuma veidu, izņemot redzamo gaismu un radioviļņus, absorbē Zemes atmosfēra. Uz Mēness, kurā vispār nav atmosfēras, teleskops būtu pakļauts pilnam elektromagnētiskā starojuma spektram - gamma stariem, rentgena stariem, ultravioletajai gaismai, redzamajai gaismai, infrasarkanajam starojumam, mikroviļņiem un radioviļņiem.

Teleskops, kura primārais spogulis ir jonu šķidrums, būtu īpaši jutīgs pret redzamo gaismu un infrasarkano starojumu. Tas būtu svarīgi, lai novērotu visattālākos objektus, kuri ātri virzās prom no Zemes. Doplera efekts liek viņiem radīt starojumu garāka viļņa garuma, infrasarkanā spektra daļā.

Izmērs ir arī galvenais faktors. Mēness zema gravitācijas vidē ir daudz vieglāk veidot lielas struktūras. Komanda, kas projektē LLMT, uzskata, ka tā var izveidot primārā šķidruma spoguli, kura platums ir no 66 pēdām līdz 328 pēdām. Šāds spogulis spētu novērot objektus 100 līdz 1000 reizes vājāk, nekā spēj nākamās paaudzes teleskopi - ieskaitot Džeimsa Veba kosmisko teleskopu. Tas nozīmē, ka astronomi varēja izmantot instrumentu, lai padziļināti līdzotos telpā un laikā nekā jebkad agrāk. Pirmo reizi mēs varētu atklāt ļoti agrīnās Visuma fāzes tūlīt pēc Lielā sprādziena, paplašinot mūsu izpratni par to, kā izturējās jaunizveidotais Visums.

Kad Mēness šķidrā spoguļa teleskops varētu kļūt par realitāti?

Šobrīd LLMT joprojām ir koncepcija. Projekts ir saņēmis finansējumu no NASA Uzlaboto koncepciju institūta pētījumam, lai parādītu, kā teleskops uz Mēness varētu atbalstīt astronomiju. Tas ir svarīgi, jo mēness ir pirmais mērķis kosmosa izpētes vīzijā - iniciatīvā, kuras mērķis ir iziet ārpus Zemes orbītas cilvēku izpētes un zinātniskās atklāšanas nolūkos. Ja NASA var pierādīt, ka Mēness priekšnoteikumi ir praktiski, gan ar ekonomisku, gan zinātnisku vērtību, tad sabiedrība - un galu galā arī Kongress - varētu būt gatava parādīt atbilstošu finansiālu atbalstu.

Mēness šķidrā spoguļa teleskops ir viens no vairākiem projektiem, kas palīdzēs NASA pierādīt kosmosa izpētes iespējamību. Pat joprojām, visdrīzāk, to varētu izvietot 2020. gadā. Līdz tam astronomi būs jāapmierina ar šķidro spoguļu teleskopiem, piemēram, Lielo zenīta teleskopu, kas skata debesis no Zemes.

Lai uzzinātu vairāk par Mēness šķidro spoguļu teleskopiem, pārbaudiet saites nākamajā lapā.

- -

Vairāk lielisku saišu

  • UBC šķidro spoguļu teleskopa mājas lapa
  • Šķidrie spoguļi
  • Lielais zenīta teleskops
  • NASA Orbitālo atlūzu observatorija
  • NIAC


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Dīvaināki Par Daiļliteratūru: Vulkāna Izvirdums Rada Nāvējoši Skābu Ezeru
Dīvaināki Par Daiļliteratūru: Vulkāna Izvirdums Rada Nāvējoši Skābu Ezeru

Skatiet Antarktīdas Visu Jūras Grīdu Ar Jauno Karti
Skatiet Antarktīdas Visu Jūras Grīdu Ar Jauno Karti

Zinātne Ziņas


Kuģu Vraka Alejas Nogrimušie Dārgumi
Kuģu Vraka Alejas Nogrimušie Dārgumi

Cilvēka Acs Neredzīgais Plankums Var Sarukt Ar Apmācību
Cilvēka Acs Neredzīgais Plankums Var Sarukt Ar Apmācību

Attēli Zīdainim Panda: Skat
Attēli Zīdainim Panda: Skat

10 Nepareizi Priekšstati Par Gripu
10 Nepareizi Priekšstati Par Gripu

Senās Laima Slimības Baktērijas, Kas Atrodamas 15 Miljonus Gadu Veco Fosiliju Vietā
Senās Laima Slimības Baktērijas, Kas Atrodamas 15 Miljonus Gadu Veco Fosiliju Vietā


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com