Жидкий телескоп почти не мерзнет

Международной группе исследователей удалось приблизиться к созданию жидкого зеркала для инфракрасного лунного телескопа. В команду входят представители канадских университетов Лаваля и Британской Колумбии, американской обсерватории Стюарда, Королевского университета Белфаста и Научно-исследовательского центра Эймса при NASA.

Идея постройки телескопа на Луне существует с 1991 года. Тогда ученые описали конструкцию астрономического прибора с зеркалом диаметром в 20–100 метров и чувствительностью в тысячу раз больше, чем у разрабатываемого сейчас нового поколения телескопов. Даже таких, как 6,5-метровый телескоп Джеймса Вебба, запуск которого на орбиту запланирован NASA на 2013 год.

Естественный спутник Земли выбрали для размещения жидкозеркального телескопа по двум причинам. Во-первых, за отсутствие атмосферы, искажающей наблюдаемые объекты, а во-вторых, за притяжение, достаточное для создания идеальной параболической поверхности при вращении чашеобразного зеркала, покрытого тонким слоем отражающей жидкости.

«Сначала в качестве жидкости для зеркала лунного телескопа мы предлагали использовать расплавленный металл, – рассказал «Газете.Ru» руководитель исследований, профессор факультета физики Университета Лаваля (Квебек, Канада) Эрманно Борра. – Этого достаточно для проведения наблюдений в ультрафиолетовом и видимом свете. Но сейчас перед нами стоит задача сделать технологию пригодной для исследований космического пространства в инфракрасном диапазоне, для изучения объектов с красным смещением (z) более 7. Для этого требуется «холодное» зеркало, функционирующее при температурах вплоть до –150° С. Предложенное же ранее зеркало из металла в подобных условиях замёрзнет».

«Мы перепробовали множество вариантов, – продолжает профессор. – Например, смеси гликолей, силиконовое масло. Но наилучшие результаты показала ионная жидкость – этилсульфат 1-этил-3-метилимидазола, носящий коммерческое наименование ECOENG 212. Мы напылили на жидкость слой наночастиц серебра. Электронная микроскопия подтвердила, что толщина слоя около 100 нм и состоит он из коллоидных частиц металла».

Правда, учёным пришлось преодолевать естественную диффузию металла в толщу жидкости.

Это мешало получить достаточно толстый слой металла и, естественно, снижало отражательные способности зеркала. Проблему удалось решить, напылив сначала тонкий (5 нм) слой хрома, а затем слой серебра в 30 нм. Как отметил профессор Борра, проблема существовала только при нанесении металла, готовая же поверхность была стабильной в течение нескольких месяцев. «Можно использовать любой металл, но серебро обладает более высокой отражательной способностью в инфракрасном спектре, необходимой для нашего лунного телескопа», – уточнил «Газете.Ru» профессор.

Правда, исследователи говорят, что технология пока несовершенна: ECOENG 212 твердеет при –98° С, что почти на 50 градусов выше, чем будет на луне.

Но они надеются найти среди миллионов ионных жидкостей оптимальную для применения в столь низкотемпературных условиях.

«Возможность испытать первые прототипы жидкозеркального телескопа в лунных условиях появится лет через 20–30 лет, когда человечество возобновит полеты к ближайшей соседке Земли. Начать можно будет с телескопов меньших размеров. Не обязательно, чтобы установку производил именно человек, – для этого хватит и роботов», – считает Борра.

В случае успешности проекта у астрономов появится возможность шагнуть еще на одну ступеньку вверх в изучении ранней Вселенной. Они смогут исследовать нормальные и карликовые галактики с красным смещением (z) от 1 до 10. А наиболее интересными потенциальными объектами исследования являются районы с вероятным красным смещением 15–20, где сформировались первые галактики и образовались первые звезды.

Текущие результаты работы опубликованы в журнале Nature от 21 июня.