Ez a folyadéktükrös teleszkóptípus megvalósulhat a jövőben a Holdon? (lent részletesen)
A teleszkóp tükrének készítése a legnagyobb problémája, hogy paraboloid alakot kell nanométeres nagyságrendben megközelíteni. Létrehozni egy ilyen formát nagy méretben nem lehet (több 10-100 méteres nagyságrend felett) ezért szokás több darabból összerakni egy nagyobbat (mint a James Webb teleszkóp). Ezt megspórolva léteznek a folyadéktükrös teleszkópok, melyek esetén a váz, amely csak közelít a paraboloid formára, tartalmaz valamely reflektív folyadékot (általában folyékony fém, mint a higany, gallium), és azt forgatják. Ebből a forgásból önmagától felveszi a paraboloid formát a folyadék. Hátránya ennek a design-nak, hogy csak közvetlenül felfelé tudnak nézni.
Ezután elgondolkodtam, hogy nem lehetne-e a Holdon létrehozni egy több kilométeres vagy nagyobb teleszkópot. A Hold kőzetei sok nátriumot, káliumot tartalmaznak, ezekből kivonva az elemi fémet a nátrium-kálium "ötvözet" folyadék halmazállapotú már szobahőmérsékleten is (NaK elegy) nagyon alacsony tenzióval, feltételezem ez vákuumban sem párolog el olyan hamar. Ebből nagyon sok kéne, hiszen ha csak pár milliméterrel is vonjuk be a több kilométer átmérőjű teleszkóp forgórészét, már akkor is több tízezer tonna fémre lenne szükségünk, ezért érdemes azt rögtön a Holdon bányászni. A Holdon a kisebb gravitáció is könnyítené forgatni a hatalmas vázat. A tükör által összegyűjtött fényt visszaverhetnénk egy másodlagos hagyományos tükörrel, amit vagy felépítünk a teleszkóptükör felé vagy a Föld-Hold Lagrange pontjának egyikén helyeznénk el, így az a Hold felszínéhez képest nem mozdulna el.
Azt a problémát, hogy a teleszkóp csak felfelé tud nézni, meg lehetne oldani azzal, hogy létrehozunk az eredeti teleszkóp átmérőjénél kicsit nagyobb teljesen sík hagyományos tükröt, melyet szintén felépítünk vagy elhelyezünk a Lagrange-ponton, amit pont úgy tudnánk irányítani, hogy a kiválasztott objektum fényét éppen a teleszkópunk irányába továbbítsa.
Ha létre tudnánk hozni egy ilyen óriási teleszkópot, azzal már a közelünkben levő exobolygókat is hasonló felbontásban látnánk, mint ahogy egy amatőr otthoni teleszkóppal látjuk pl a Jupitert. Ezzel rengeteg bolygó felszínét megismernénk, a spektrumból a levegő összetételt meghatároznánk, vagy intelligens lények jelenlétét is igazolhatnánk (pl ha átalakítanak nagy területeket, folyókat azt látnánk).
válasza:Érdekes felvetés, de azért sok mindent nem értek benne.
1. " A Hold kőzetei sok nátriumot, káliumot tartalmaznak, ezekből kivonva az elemi fémet a nátrium-kálium "ötvözet" folyadék halmazállapotú már szobahőmérsékleten is (NaK elegy) nagyon alacsony tenzióval"
Ez mind nagyon szép, de a nátrium és kálium iszonyatosan reaktív fémek. Mégis hogyan akarod őket ekkora mennyiségben feldolgozni és tárolni? Bármivel, ami kicsit is oxidáló hatású, azonnal reagálnak (például ha odakerül egy kis víz, az elég izgalmas lesz.
(Egyébként az előállításuk is elég energiaignyes volna, de ez a fentiekhez képest szinte már jelentéktelen probléma.)
"feltételezem ez vákuumban sem párolog el olyan hamar. "
És ezt mi alapján feltételezed? A Hold felszínén közel tökéletes vákuum van, ott már nem nagyon létezik stabil folyadék halmazállapot. A tükör vagy elforrna, vagy megfagyna.
Egyébként azt sem nagyon értem, mennyire releváns, hogy az elegy folyékony szobahőmérsékleten. A Hold felszínén nem szobahőmérséklet lesz. Éjszaka simán lemegy -130 °C-ra a hőmérséklet, akkor eléggé megfagy a tükör. Ha meg melegíteni akarnád, az nem kevés energiát venne igénybe. (Éjszaka, amikor nincs napsugárzás sem, amiből energiát nyerjél.) Nappal pedig az elforrástól kéne megóvni a teleszkópot.
(Egyébként még egy lehetséges probléma eszembe jutott, bár nem tudom, mekkora volna a tényleges hatása. A Hold felszínét érik mikrometeoritok, amik torzítanák a tükröt, de nem tudom mennyi,és hogy ez mennyiben rontaná az élességet.)
"A tükör által összegyűjtött fényt visszaverhetnénk egy másodlagos hagyományos tükörrel, amit vagy felépítünk a teleszkóptükör felé"
Ahhoz azért elég durván nagy (legalább több kilóméter magas) felépítmény kéne. A Holdon. Nem mondom, hogy sohasem lesz lehetséges, de a jelenleg belátható technológiával aligha.
"vagy a Föld-Hold Lagrange pontjának egyikén helyeznénk el, így az a Hold felszínéhez képest nem mozdulna el."
Sajnos ez csak akkor volna igaz, ha a Hold tökéletes körpályán keringene (és a Földön kívül más nem befoláyolná a mozgását). Mivel nem így van, így a két tükör távolsága folyamatosan változna, ami eléggé problémás.
(Egyébként nem feltétlenül volna szükség segédtükörre. Magát a detektort is rakhatod az elsődleges fókuszra - igaz, így a torzítások egy része megmarad. És persze ez egy hatalmas (több tízezer kilométeres) fókusz volna, így nem volna túl fényerős a teleszkóp).
"Azt a problémát, hogy a teleszkóp csak felfelé tud nézni, meg lehetne oldani azzal, hogy létrehozunk az eredeti teleszkóp átmérőjénél kicsit nagyobb teljesen sík hagyományos tükröt"
Ez ötletes, de irgalmatlan nagy (és persze jó minőség) tükörre volna szükség. Felépítményen nem hiszem, hogy meg lehetne oldani. Lagrange pontban elméletben talán, de jóval nagyobb tükör kéne, mint a főtükör, és irgalmatlan energia volna mozgatni. Ráadásul folyamatosan mozgatni kéne, ha tartósan egy célpontra szeretnél fókuszálni.
"(pl ha átalakítanak nagy területeket, folyókat azt látnánk)."
Egy ekkora teleszkóppal tényleg hasonló felbontással láthatnánk a közeli csillagok körül keringő bolygók felszínét, mint ahogy amatőr távcsövekkel láthatjuk a Jupiterét. De ez marhára nem volna elég folyók megfigyeléséhez! A Marson (ami azért jóval közelebb van, mint a Jupiter) a Valles Marinerist csak a Mariner-9 űrszonda segítségével, 1971-ben fedezték fel, pedig nem kicsi kanyonrendszerről van szó.
Összességében érdekes felvetés, de ahogy írtam, szerintem vannak vele problémák.
„Ez mind nagyon szép, de a nátrium és kálium iszonyatosan reaktív fémek. Mégis hogyan akarod őket ekkora mennyiségben feldolgozni és tárolni? Bármivel, ami kicsit is oxidáló hatású, azonnal reagálnak (például ha odakerül egy kis víz, az elég izgalmas lesz.”
Az igaz, hogy reaktív, de ott nem lenne mivel, hisz nem sok oxidáló anyaggal tudna érintkezni, a legtöbb fémmel meg indiferens, szóval tárolása, műanyag/fémalapon való forgatásakor nem reagálna semmivel. Már folyékony nátrium hűtésű nukleáris erőműveket is létre tudtak hozni a Földön, ha ott megoldották, hogy ne reagáljon el, akkor a Holdon is meglehetne oldani.
„És ezt mi alapján feltételezed? A Hold felszínén közel tökéletes vákuum van, ott már nem nagyon létezik stabil folyadék halmazállapot. A tükör vagy elforrna, vagy megfagyna.”
Én szinte biztos vagyok benne, hogy egy ilyen alacsony tenziójú folyadéknak nagyon sok időbe telne elpárologni még az űrben is. A higanyt is több száz fokra kell melegíteni, hogy vákuumban egyáltalán desztillálni lehessen, 20 fokon vákuumban ellene sokáig folyékonyan.
„Egyébként azt sem nagyon értem, mennyire releváns, hogy az elegy folyékony szobahőmérsékleten”
Abból a szempontól releváns, hogy nem kell energiát belefektetni, hogy melegen tartsuk. Igen valószínűleg így is kellene fűteni, de nem mindegy, hogy 10-20 fokra vagy többszáz fokra kell. Az érdekes kérdés lehet, hogy mennyire gyorsan vesztené el a hőt ha épp nem süt rá a nap. A párolgásból adódó hőveszteség miatt kétlem, hogy gyorsan hűlne (az alacsony tenzió miatt), de mondjuk infravörös sugárzás révén lehet gyorsan hűlne. De léteznek még ennél is alacsonyabb hőmérsékleten folyékony ötvözetek, ennek megoldhatónak kellene lennie.
„A Hold felszínét érik mikrometeoritok, amik torzítanák a tükröt, de nem tudom mennyi,és hogy ez mennyiben rontaná az élességet”
Erre én is gondoltam, de kétlem, hogy olyan gyakran ütköznének teszem azt hektáronként meteoritok, akkor már aggódnék a majdani űrhajósokért akik ott járnak 😊 Valószínű, hogy gyakran eltalálná egy-kettő, de ennek a torzítása elenyésző lenne a tükör méretéhez képest. Probléma lehet, hogy átlyukassza az alapvázat, amin ül a folyadék, így az szivárog, ha létezne ilyen gyakran kellene hegeszteni amin ül.
„Sajnos ez csak akkor volna igaz, ha a Hold tökéletes körpályán keringene (és a Földön kívül más nem befoláyolná a mozgását). Mivel nem így van, így a két tükör távolsága folyamatosan változna, ami eléggé problémás.”
Szerintem ez a legnagyobb buktatója a dolognak, a másodlagos tükörnek nagyon pontosan kellene tartania a pozícióját a főtükörhöz képest. Fúvókákkal lehetséges, hogy meglehetne oldani, hogy stabilizálja magát a Lagrange-ponton annyira hogy ne mozduljon el?
„Ez ötletes, de irgalmatlan nagy (és persze jó minőség) tükörre volna szükség.”
Biztos ez? Abból a szempontból nagyobb átmérőjű tükör kell, hogy mikor tükröz egy égitestet, akkor szögben áll a főtükörrel és legalább akkorának kell lennie, hogy mikor szögben van, akkor is rávetítve a főtükörre legalább megegyezzen annak átmérőjével. Viszont azon gondolkoztam, hogy kell-e ennél sokkal nagyobb? Pl az egyik Lagrange-pont 60 000 km-e van a Holdtól, ha lenne egy 100 km-s főtükör nem elég lenne egy 200-300 km-s segéd? Hiszen ne feledjük, nagyon távoli bolygókat vizsgálunk, aminek a látszólagos szögátmérője jóval kisebb a holdról nézve, mint a másodlagos tüköré.
A második nagyobb buktató ennek a minősége, hiszen nagyon simának kellene lennie (feltételezem nanométer nagyságrendben, mint a paraboloid főtüköré) de egy sík tükröt könnyebben lehet polírozni teljesen síkká, mint egy főtükröt paraboloiddá.
„Egy ekkora teleszkóppal tényleg hasonló felbontással láthatnánk a közeli csillagok körül keringő bolygók felszínét, mint ahogy amatőr távcsövekkel láthatjuk a Jupiterét. De ez marhára nem volna elég folyók megfigyeléséhez! A Marson (ami azért jóval közelebb van, mint a Jupiter) a Valles Marinerist csak a Mariner-9 űrszonda segítségével, 1971-ben fedezték fel, pedig nem kicsi kanyonrendszerről van”
Igazad van, utána számoltam, ha jól számolok, akkor egy 100 km-s teleszkóppal kb úgy látnánk egy Mars szerű égitestet 5 fényévvel odébb, mint egy 20 cm-s átmérőjű teleszkóppal nézve a Marsot a Földről. Ráadásul soha nem látnánk teljesen megvilágítva a bolygót, hiszen akkor az aktuális csillaga köztünk lenne. Az esetleg érdekes lehet, hogy a Földhöz hasonló mértékű erdőírtások, nagyon rövid idő alatt történő jégsapka eltűnések észrevehetők lennének? Talán.
Ami még szerintem a legeslegnagyobb probléma az az, hogy ki tudnánk-e takarni a mellette levő csillag elképesztően nagy fényét? Egy 100 km-s tükör (amivel már értelmesen láthatnánk a bolygót) annyi fényt összegyűjtene, hogy elvakítaná a mellette levő bolygót. Kérdés, hogy ha csak a bolygó közvetlen környezetére nagyítunk rá, akkor is beleszól a szomszédos csillaga? Mintha a Holdtól egy fokkal odébb néznénk a Jupitert távcsövön, akkor ott se szól be a Hold, mert annyira ránagyítunk, a Jupiterre, hogy benne se lesz a Hold?
Egyébként köszönöm a válaszod pont ilyen hozzáértő észrevételekre vártam.
válasza:#2
"Az igaz, hogy reaktív, de ott nem lenne mivel, hisz nem sok oxidáló anyaggal tudna érintkezni"
Azért emlékezz arra, hogy egy több négzetkilométeres nyitott felületről beszélünk. Azon elég nehéz megoldani, hogy ne kerüljön bele semmi...
"Én szinte biztos vagyok benne, hogy egy ilyen alacsony tenziójú folyadéknak nagyon sok időbe telne elpárologni még az űrben is."
Csak nem párologni fog, hanem forrni.
Egyébként meg tegyük fel, hogy tényleg csak lassan forr (hidegben ez lehetséges). Ismét az jön képbe, hogy egy több négyzetkilométeres felületről van szó, ahonnan folyamatosan veszik el a folyékony fém. Azért az összessgébéen elég jelentős veszteség lesz akkor is, ha nem forr gyorsan. Azt folyamatosan kéne pótolni (ráadásul úgy, hogy ne okozzon torzulást a tükör alakjában).
"Abból a szempontól releváns, hogy nem kell energiát belefektetni, hogy melegen tartsuk."
Még egyszer: a Hold felszínén (éjszaka) nem 20 °C van, hanem -130 °C. Úgyhogy de, elég sok energiát kéne befekteni, hogy több négyzetkilométernyi felületet kifűts. (Pláne, hogy a forrás is okoz egy jelentős hőveszteséget.)
"Valószínű, hogy gyakran eltalálná egy-kettő, de ennek a torzítása elenyésző lenne a tükör méretéhez képest."
Te írtad, hogy nanométeres pontoságúnak kell lenni a tükör alakjának...
"Fúvókákkal lehetséges, hogy meglehetne oldani, hogy stabilizálja magát a Lagrange-ponton annyira hogy ne mozduljon el?"
Lehet. Szaúd-Arábia kőolajtermelése talán elég üzemanyagot is tudna hozzá biztosítani...
"Pl az egyik Lagrange-pont 60 000 km-e van a Holdtól, ha lenne egy 100 km-s főtükör nem elég lenne egy 200-300 km-s segéd?"
Valószínűleg elég lenne. Csak pontosan hogyan is akarsz kezelni egy 200-300 km átmérőjű segédtükröt???
"A második nagyobb buktató ennek a minősége, hiszen nagyon simának kellene lennie (feltételezem nanométer nagyságrendben, mint a paraboloid főtüköré) de egy sík tükröt könnyebben lehet polírozni teljesen síkká, mint egy főtükröt paraboloiddá."
Az igaz. Csak mondjuk ha nem sikerült hozzá tökéletesen merev szerkezetet készíteni, akkor a mozgatás során torzulni fog. És ahogy írtam, folyamatosan mozgatni kell. Máris oda az optikai minőség...
További kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!