Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 16.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

NASA разрабатывает измерительный прибор для пикометровой точности

NASA разрабатывает измерительный прибор для пикометровой точности
shortstoryf

Определение и описание свойств множества экзопланет, подобных Земле, требует от космического телескопа суперустойчивого оборудования, оптические компоненты которого способны перемещаться или искажаться в пределах пикометров — масштаба, который меньше размера атома. Это требует разработки инструментов следующего поколения, с которыми можно гарантировать именно такого уровня устойчивости. С недавних пор специалисты NASA из Центра космических полётов имени Годдарда начали работу над разработкой такого современного лабораторного инструмента — высокоскоростного интерферометра — способного к уверенному достижению стабильности уровня пикометров. До сих пор таких минимальных отклонений достигнуть не удавалось.

В настоящее время специалисты не обладают телескопами, к которым можно предъявить такие очень жёсткие требования. Однако, научное сообщество не стоит на месте и пытается заглянуть в будущее и изучить возможность конструирования таких приспособлений. Так, например, в прошлом году, Ассоциация университетов по астрономическим исследованиям подтвердила разработку High-Definition Space Telescope. Было математически установлено, что с надлежащей устойчивостью и стабильностью 12-метровый космический телескоп будет способен легко находить и характеризовать землеподобные экзопланеты. Другая исследовательская группа, оценивающая требования к другому телескопу под названием LUVOIR (Large Aperture Ultraviolet-Optical-Infrared Space Telescope) — космический телескоп с большой апертурой ультрафиолетового, оптического и инфракрасного диапазона — пришла к таким же выводам.

«Если мы хотим заниматься поиском и анализом экзопланет, подобных Земле, в других солнечных системах, устойчивость к различным воздействиям проектируемого телескопа должна быть увеличена на порядки, даже по сравнению с ещё не запущенным космическим телескопом имени Джеймса Уэбба», — Бабак Саиф, специалист по оптике.

Прибор с пикометровой точностью

Для того, чтобы помочь NASA достигнуть следующего уровня точности, исследователи начали работать с корпорацией 4D Technology в Аризоне. Как и все интерферометры, инструмент расщепит свет, а затем повторно соберёт его, чтобы измерить крошечные изменения, включая различные перемещения. Благодаря такому инструменту технический персонал был бы способен измерить искажения в сегментах зеркала, монтировках и других компонентах телескопа, прежде всего во время тепловых, вибрационных и других видов испытаний на воздействие окружающей среды.

Различные искажения в материалах, из которых выполнена конструкция телескопа, возникают, когда они подвергаются сильному расширению или сжатию из-за колебаний температур. Очень сильно этот эффект проявляет себя во время старта с Земли в космическое пространство, здесь и резкое увеличение перегрузки и потом перепад температур. Если оптика должна соответствовать определённым требованиям, то, чтобы выполнить очень сложную миссию, перемещения в масштабе атомов молекул, вызванные тепловыми и динамическими воздействиями, могут очень сильно нарушить способность устройства отличить, например, свет экзопланеты от звезды, вокруг которой она вращается.

Джеймс Уэбб телескоп

В чистой комнате специалисты подготавливают сегменты зеркала телескопа имени Джеймса Уэбба к испытаниям на отклонение от теоретической плоскости. Источник: Chris Gunn

В качестве основополагающего испытательного инструмента, на основе которого будут разрабатываться все остальные, выступает приспособление для проверки оптики будущей самой мощной космической обсерватории — телескопа имени Джеймса Уэбба, старт которого намечен на октябрь 2018 года. Планируется, что с орбиты Земли он сможет исследовать каждую фазу жизни нашей Вселенной, от первых вспышек вещества после Большого Взрыва, до развития Солнечной Системы. Чтобы выполнить такую работу обсерватория должна быть очень устойчивой. Однако, отклонения в его конструкции в настоящее время измеряются только с точностью до нанометров.

Для того, чтобы гарантировать устойчивость на этом уровне, специалисты разработали специализированный динамический лазерный интерферометр, который мгновенно измеряет смещения в сегментах зеркала, монтировке и других компонентах структуры даже в присутствии вибрации, шума или порывов ветра.

«Высокоскоростной интерферометр фактически позволяет нам наблюдать динамику перемещения конструкции в наномасштабе. Это абсолютно новый инструмент, чувствительнее всех остальных на четыре порядка, к тому же он измеряет полную поверхность зеркал».

Однако, для будущей миссии LUVOIR будет не достаточно такой точности измерительных приборов, а следовательно придётся разрабатывать устройство с пикометровой точностью, что на два порядка меньше, чем диаметр атома. Хоть и можно в настоящее время вычислить перемещения в масштабе пикометра с существующими приборами, однако физика перемещений здесь нелинейная, и полученные результаты не могут точно отразить то, что фактически происходит.

По информации NASA.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Метки

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google