Ультралегкое зеркало упростит поиск и изучение экзопланет
Последнее изобретение команды физиков из Федеральной политехнической школы Лозанны — отличная новость для астрономов. Возможно, через несколько лет экзопланеты уже не нужно будет искать транзитным методом, то есть по затемнению, вызванному прохождением планеты по диску звезды − их можно будет увидеть напрямую. Более того, на их поверхности можно будет разглядеть леса и континенты, по крайней мере, в этом совершенно уверены авторы нового исследования.
Жан-Марк Фурнье (Jean-Marc Fournier) изучал труды астронома Антуана Лабейри (Antoine Labeyrie), который в 1979 году теоретически описал силу, производимую лазерными лучами при попадании сразу на несколько мельчайших частиц.
Лабейри предположил, что эту силу можно использовать для фиксации сразу нескольких частиц на плоской поверхности для создания зеркала. В теории два лазера, направленные в некую центральную точку, должны вызвать оптические силы, которые взаимодействуя образуют зону стабильности, где частицы выстроятся рядами и соберутся в двумерную поверхность.
Заручившись финансовой поддержкой Института передовых технологий NASA (NASA Institute for Advanced Concepts), Фурнье вместе со своими коллегами принялся экспериментировать. Учёные использовали лазер, чтобы поймать 150 полистироловых шариков диаметром в микрометр на плоской поверхности стеклянного листа.
"При обычных обстоятельствах, свет бы отскочил от каждого единичного шарика и фотоны бы разлетелись во всех направлениях. Но объединив все шарики, мы создали плоскую отражающую поверхность, которая фактически представляет собой зеркало", — рассказывает о своём эксперименте Фурнье.
Для проверки функциональности нового зеркала, учёные просветили лазером прозрачную линейку. Свет отскочил от полистироловой поверхности и направился в детектор. Полученное изображение было тусклым, но исследователи отчётливо смогли различить на нём цифру 8 с той самой линейки.
Результаты исследования Фурнье и его коллеги описали в статье, недавно опубликованной в журнале Physical Review Letters.
При определённых доработках эта технология может привести к созданию 35-метровых (а однажды и 100-метровых) зеркал для космических телескопов, при этом весить эти зеркала будут всего 100-200 граммов. Однако перед тем как всерьёз задуматься о замене тяжёлой стеклянной оптики на лёгкую полистироловую, физикам ещё предстоит преодолеть несколько препятствий.
Во-первых, в лаборатории шарики охлаждаются в воде, что крайне трудно будет сделать в космосе. Во-вторых, стекло, на котором собираются шарики, необходимо будет заменить ещё одним лазером, а как это сделать — пока не очень понятно. И в третьих, нужно будет найти относительно бюджетный источник для питания лазеров.
Если же удастся обойти все эти проблемы, то получится очень лёгкое, относительно дешёвое самовосстанавливающееся зеркало. Ведь, если вдруг один из шариков выбьет из общего массива какой-нибудь маленький метеороид, то остальные быстро заполнят образовавшийся пробел.
Но самое главное, что экзопланеты и далёкие звёзды можно будет рассматривать во всех подробностях. Сегодняшние телескопы на это не способны: полутораметрового зеркала обсерватории "Кеплер" хватало лишь на то, чтобы заметить затемнение звёзд при прохождении планет, а 6,5-метровое зеркало "Джеймса Уебба", который запустят в 2018 году, с трудом поднимет ракета "Ариан-5".
Также по теме:
Учёные научились манипулировать небольшими предметами с помощью лазерного луча
Физики обосновали реальность фантастического притягивающего луча
DARPA создаёт складной космический телескоп с полимерной оптикой
Физики продемонстирировали прозрачное железо
Создан нанолазер размером с вирус
Японские физики освоили трёхмерную левитацию
