Одним из наиболее существенных ограничений размера объектов, выводимых на орбиту, является размер обтекателя, используемого для их вывода на орбиту. Большие телескопы необходимо поместить в относительно небольшой корпус обтекателя и развернуть в полный размер, иногда используя сложные процессы. Но даже несмотря на эти процессы, все еще существует верхний предел того, насколько гигантским может быть телескоп. Ситуация может вскоре измениться с появлением интеллектуальных материалов – особенно в рамках проекта, финансируемого Институтом передовых концепций НАСА (NIAC), который позволит разместить в космосе радиотелескоп километрового масштаба.
Проект, возглавляемый Давиде Гузетти из Оберна, будет использовать самоскладывающиеся умные полимеры для развертывания в космосе серии радиоантенн по спирали. Затем ученые могли бы использовать интерферометрию — метод, при котором сигналы, попадающие на разные антенны, разбросанные по разным сторонам, используются для усиления эффективной площади телескопа.
Этот телескоп может быть особенно хорош в поиске одного — 21-сантиметрового сигнала. Этот сигнал, своего рода Святой Грааль астрофизики, был излучен во время ранней жизни водорода и имеет решающее значение для понимания того, что произошло между Большой полосой и Эрой реионизации в ранней Вселенной.
К сожалению, сигнал достигает Земли на относительно низких частотах, которые затем фильтруются нашей ионосферой и в некоторых случаях прерываются нашими собственными радиоизлучениями. Различные команды предлагали решения этой проблемы. Ранее мы уже сообщали об идее создания телескопа на обратной стороне Луны. Другие проекты включают в себя множество отдельных телескопов в космосе, которые снова используют интерферометрию, но будут отделены друг от друга.
Хотя телескоп на Луне и хорош, для его строительства и эксплуатации потребуется инфраструктура, которой, очевидно, пока не существует. С другой стороны, телескопы, установленные в конфигурации интерферометра, но не связанные физически и просто плавающие в пространстве, могут менять относительное местоположение, что делает поддержание такого расположения особенно сложным.
Доктор Гуззетти и его соавторы считают, что у них есть решение — установить интерферометр с десятками крошечных датчиков, но связать их вместе интеллектуальным материалом, который может развернуться после того, как они окажутся в космосе. В этом сценарии вы получаете преимущества большой эффективной площади интерферометра без необходимости использования сложных алгоритмов коррекции относительного положения спутника. Для его эксплуатации также не потребуется создавать на Луне целую инфраструктуру — ее можно построить с использованием современных технологий, которые уже имеют относительно высокий уровень развития.
Кредит – Palmar et al.
В статье, опубликованной в 2021 году, команда описывает, как может работать эта система, в том числе использование серии «чернильных петель», которые могут складывать материал, когда он достигает определенной температуры. Поскольку воздействие прямых солнечных лучей, несомненно, приведет к достижению этой температуры (100 градусов по Цельсию), массив датчиков с этими шарнирами, стратегически расположенными между ними, может расшириться в спиральный узор, диаметр которого может достигать нескольких километров.
Это довольно хорошая площадь поверхности для интерферометра. Все датчики можно соединить вместе с помощью проводов или аналогичных соединений, проходящих через шарниры, что устраняет проблему, с которой сталкиваются другие космические интерферометры с отсоединенными компонентами.
Хотя у системы есть свои преимущества, и в документе описан метод, с помощью которого она может быть развернута, нет каких-либо четких дальнейших шагов по проекту. Полимеры с памятью формы, используемые в системе, также имеют множество других применений, поэтому создание гигантского космического телескопа не может быть высшим приоритетом для исследователей, которые специализируются на этом. Но, как и в случае со всеми идеями, стоит отметить и помнить, что, возможно, когда-нибудь у нас появится телескоп шириной в километр, парящий над Землей и улавливающий следы ранней Вселенной.
Узнать больше:
Пармар и др. – Проектирование и анализ механики развертывания самоскладывающегося спирального интерферометра космического происхождения.
UT – Радиотелескоп на Луне может помочь нам понять первые 50 миллионов лет существования Вселенной
UT – НАСА работает над складной привязной системой
UT – Будущие космические телескопы могут иметь диаметр 100 метров, быть построенными в космосе, а затем изогнутыми в точную форму
Ведущее изображение:
Рисунок размещения интерферометра на основе интеллектуальных материалов в космосе.
Кредит – Пармар и др.
