Позволит ли одна безумная идея разглядеть инопланетную жизнь?

Если вы посветите на кучку стеклянных, скажем, шариков лазером, то они «зависнут», приняв форму шестиугольника. как ни смешно это звучит, такой метод дозволено пользоваться для сотворения мощнейшего телескопа в тленный истории.
если вы посветите на кучку стеклянных, скажем, шариков лазером, то они «зависнут», приняв форму шестиугольника. как ни смешно это звучит, такой метод дозволено извлекать для сотворения мощнейшего телескопа в тленный истории.

Оптический пинцет — это… впрочем, вы и да знаете. К сути: если стеклянный либо всякий видоизмененный шарик попадётся на пути лазерного луча, то он сдвинется от краёв последнего, где излучение немного слабее, к центру, где оно сильнее.

Но что будет, если этих шариков миллион Все они не смогут овладевать фокус луча: там просто не хватит места. по-этому они образуют двумерный гексагональный объект, выстраиваемый перпендикулярно направлению распространения луча. Что интересно, входя в контакт с соседними шариками, они прилипнут побратанец к другу зa счёт электростатических сил.

Итак, до нами самосборка тонкой перегородки, причем если вы из хулиганских побуждений проделаете в ней дыру, то она затянется «сама по себе» — точнее, зa счёт действия луча. Более того, если исполнять перегородку из правильного материала, до вами предстанет зеркало. если полученная вид будит ровной… Да, вы правы: это приказ изготовления зеркал для космических телескопов титанических размеров.

Трио физиков во главе с Жан-Марком Фурнье (Jean-Marc Fournier) из Швейцарской высшей политехнической школы в Лозанне провело эксперимент, что бы понять, насколько ровным может иметься такое зеркало. Для этого использовался лазер, подобным образом правитель группой пенополистироловых шариков в воде. В итоге шарики фактически самособрались в плоское зеркало. В теории подобным же образом дозволено получить и немного изогнутые поверхности, и даже трёхмерные.

Применив это плоское зеркало как делянка системы получения изображений, исследователи оценили характер его работы, и результаты оказались… никудышными. Впрочем, иного и предвидеть не стоило — ведь это опыт по доказательству работоспособности концепции, а вконец не конвейер по сборке телескопов, по крайней мере пока. И тем не менее удалось продемонстрировать, что зеркало не чрезмерно очень искажает отражаемый свет; это в принципе позволяет извлекать вещь подобное в телескопах.

Чтобы понять, насколько что подобное зеркало будит в реальных условиях, учёные попробовали оценить покрой работы моделируемого аналога. По сегодняшним оптическим стандартам, зеркало имело не чрезмерно ровную поверхность, но было способно едва не к такой же фокусировке, что и неимоверно ровное зеркало. Исследователи, по сути, показали, что сей правильный упорядоченный коллекция шариков действует как громоздкий массив антенн, работающих со светом.

При размерах составляющих зеркало частиц, меньших, чем длина световой волны, с которой будит заниматься телескоп, получились очень оптимистичные результаты в смысле качества и устойчивости подобного зеркала к ошибкам. что бы успевать их, учёные предположили, что частицы дозволено будит расположить при помощи такого оптического пинцета с точностью до 200 нм, что, общий говоря, достаточно сложно при сегодняшнем уровне техники.

Приняв это дозволение о размерах частиц, авторы работы попробовали оценить массу такого зеркала. Оказалось, что для расчётной отражающей плоскости в 35 м, созданной из шариков диаметром 100 нм, значение будит равен 100 г. Более того, даже если величина шарика летать до микрометра, подобное зеркало всё и будит легче создаваемого по нынешним технологиям.

Почему это гордо просто вглядитесь в зеркала современных космических телескопов. «Кеплер» — 1,4 м. «Джеймс Уэбб» (который опять только предстоит достроить и запустить) — 6,5 м из 18 частей. Очевидно, что если исследователи правы, то при аналогичной стоимости проекта они смогут развернуть зеркала как минимум на группировка крупнее — то глотать успевать от них такого качества итоговых изображений, которое позволит напрямую понимать сами экзопланеты, а не удовлетворяться регистрацией колебаний в светимости их родительских звёзд в момент прохождения планет до диском.

Впрочем, отрицание сказать, что тогда всё слишком радужно. Да, зеркало может таиться большим и самовосстанавливающимся, Но приводиться в рабочее сословие оно будит при помощи лазера.

Зеркало размером 35 м при текущем уровне развития оптических пинцетов потребует от лазера внушительной мощности — точнее, огромной, вплоть до гигаваттов, а по иным оценкам — и до 100 ГВт. хоть это весь достижимо, если извлекать массив лазеров с излучением, согласованным по фазе, запитать их в космических условиях будит неоткуда: едва ли ли космический телескоп сможет говорить с собой пару сотен квадратных километров солнечных батарей.

Однако не будем отчаиваться: технологии оптических пинцетов развиваются достаточно быстро, и, за вычетом того, в качестве заместителя сплошного зеркала дозволено извлекать разом обилие малых зеркал, что потребует намного меньших энергозатрат и, как знать, может быть по зубам телескопам следующего поколения. Джонатан Аренберг (Jonathan Arenberg) из Northrop Grumman, ведущий инженер «Джеймса Уэбба», замечает, что около схемы снедать важные принципиальные достоинства, и массивы таких зеркал на оптических пинцетах в принципе способны обладать практически любые размеры — при меньшем энергопотреблении, чем около сплошных объектов.

«10 или же 100 км при таком методе могут становиться достижимыми, и это позволит доставать прямые изображения двойников Земли в других планетных системах, вплоть до снимков континентов и покрытых лесами районов, аналогичных Амазонии на Земле», — считает г-н Аренберг.

Это, в теории, обещает перемена в экзопланетной астрономии, сравнимый с «кеплеровским», если не более серьёзный. По всей видимости, с зеркалами такого размера нам наконец-то довольно доступен поиск признаков обитаемости как минимум на планетах около ближайших звёзд. напрасно утверждать о тех последствиях, которые может обладать такая открытие для человечества как вида. Несмотря на вышеописанные практические затруднения для развёртывания таких зеркал, потенциал собственно технологии огромен, и дальнейшие исследования в этом направлении могут владеть чрезвычайное значение.

Автор текста Александр Березин
Источник информации Компьюлента