Πριν από λίγους μήνες, ζήσαμε την άκρως επιτυχημένη εκτόξευση του νέου διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, η οποία έγινε στις 25 Δεκεμβρίου και στέφθηκε από απόλυτη επιτυχία. Μέχρι και τώρα που γράφονται αυτές οι γραμμές, το τηλεσκόπιο δεν έχει ξεκινήσει την κανονική του λειτουργία, αν και όλα βαίνουν καλώς. Μέχρι την λειτουργία του James Webb (διάμετρος 6,5 μέτρα), τα σκήπτρα του μεγαλύτερου διαστημικού τηλεσκοπίου εξακολουθεί και τα κρατά το (γερασμένο πλέον) Hubble (διάμετρος 2,4 μέτρα), το οποίο λειτουργεί εδώ και τρεις και πλέον δεκαετίες. Τα διαστημικά τηλεσκόπια, όπως και τα επίγεια άλλωστε, έχουν ένα θεμελιώδες πρόβλημα: το μέγεθος.

Είναι προφανές πως, όσο μεγαλύτερο είναι το κεντρικό κάτοπτρο του τηλεσκοπίου, τόσο μεγαλύτερη είναι και η διακριτική ικανότητά του. Εδώ όμως ανακύπτουν κάποια προβλήματα. Ένα διαστημικό τηλεσκόπιο θα πρέπει να… εκτοξευτεί στο διάστημα, επομένως θα πρέπει με κάποιον τρόπο να χωράει μέσα σε κάποιον πύραυλο, αλλά και να μην υπερβαίνει το μέγιστο βάρος που μπορεί να εκτοξευτεί με τον πύραυλο αυτόν. Το James Webb χώρεσε διότι το κεντρικό του κάτοπτρο, αλλά και η δομή του δευτερεύοντος, είχαν σχεδιαστεί εξ αρχής ως αρθρωτά. Με απλά λόγια, το τηλεσκόπιο εκτοξεύτηκε διπλωμένο και, μέσα στις πρώτες 10 μέρες μετά την εκτόξευση, ξεδιπλώθηκε και κλείδωσε στην τελική του θέση μέσω κατάλληλων μηχανισμών. Μάλιστα, οι σχεδιαστές του αναφέρουν πως δύσκολα θα μπορέσει να υπάρξει μεγαλύτερο τηλεσκόπιο από το James Webb, το οποίο να χωρέσει σε μία εκτόξευση, χωρίς να υπάρξει κάποιου είδους συναρμολόγηση σε τροχιά.

Η επιστημονική κοινότητα, όμως, θέλει κι άλλο! Μεγαλύτερα, δυνατότερα, ισχυρότερα τηλεσκόπια. Αλλά πώς μπορεί κανείς να κατασκευάσει ένα τηλεσκόπιο τόσο μεγάλο και να το εκτοξεύσει στο διάστημα; Η απάντηση είναι… να μην το κατασκευάσει!

Δεν εννοούμε, όμως, πως δεν γίνεται, αλλά πως… αντί να κατασκευαστεί το κεντρικό κάτοπτρο του τηλεσκοπίου στη Γη και να εκτοξευτεί στο διάστημα, οι επιστήμονες προσπαθούν να φτιάξουν ένα κάτοπτρο από… υγρό, το οποίο θα παγώσει στο επιθυμητό σχήμα. Ήδη έγιναν οι πρώτες δοκιμές στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, υπό το πείραμα Fluidic Telescope Experiment (FLUTE) της NASA! Το FLUTE ερεύνησε το αν είναι εφικτό να χρησιμοποιήσουν κάποιο υγρό μονομερές το οποίο, μέσω περιστροφής, θα πάρει το απαραίτητο παραβολικό σχήμα και, μέσω ακτινοβολίας υπεριώδων, θα πολυμεριστεί και θα “παγώσει” στο επιθυμητό σχήμα. Μιας και το υγρό και οι απαραίτητοι μηχανισμοί μπορεί να είναι πολύ μικρότεροι από το τελικό μέγεθος, η NASA θα μπορεί να εκτοξεύσει ένα τηλεσκόπιο χωρίς κάτοπτρο, το οποίο θα κατασκευάσει το κάτοπτρο μόνο του σε τροχιά!

Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου, αν τελικά πετύχουν τα πειράματα του FLUTE, είναι πολλά. Κατ’ αρχήν το μέγεθος και το βάρος μπορούν να είναι πολύ μικρότερα από αυτά ενός παραδοσιακού τηλεσκοπίου. Έπειτα, λόγω του ότι τα υγρά σχηματίζουν τέλειες καμπύλες επιφάνειες, δεν θα χρειαστεί καν λείανση, ενώ τα κάτοπτρα που κατασκευάζονται στην επιφάνεια της Γης περνούν μήνες λείανσης μέχρι να φτάσουν την απαραίτητη τελειότητα. Παράλληλα, και ο χρόνος κατασκευής μπορεί να μειωθεί κατά πολύ, διότι… όπως είπαμε, τα κάτοπτρα που κατασκευάζονται στη Γη χρειάζονται χρόνια μέχρι να πάρουν το κατάλληλο σχήμα και την κατάλληλη λείανση ώστε η ανακλαστική τους επιφάνεια να είναι εντός των πάρα πολύ υψηλών προδιαγραφών.

Φακοί στο διάστημα

Για να οπτικοποιήσεις τις αρχές λειτουργίας ενός κατόπτρου (ή οποιουδήποτε φακού) από υγρό στο διάστημα, μπορείς να δεις το μικρό βίντεο που έδωσε στη δημοσιότητα η ίδια η NASA. Εκεί είναι φανερή η συμπεριφορά των υγρών σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας καθώς και το ότι τείνουν να σχηματίσουν τέλειες σφαίρες (αν δεν τις ενοχλεί κάποιος).

Με τις κατάλληλες συνθήκες, σε θεωρητικό επίπεδο, είναι δυνατόν να εκμεταλλευτούμε τις ιδιότητες των υγρών (επιφανειακή τάση, ιξώδες) έτσι ώστε να τα αναγκάσουμε να σχηματίσουν τις επιθυμητές επιφάνειες που είναι απαραίτητες για φακούς και κάτοπτρα τηλεσκοπίων τα οποία θα κατασκευάζονται στο διάστημα.

Αυτή τη στιγμή, αν και έχουν περάσει λίγες εβδομάδες από την ολοκλήρωση των πειραμάτων και την επιστροφή των αστροναυτών από τον ISS, η NASA δεν έχει δημοσιεύσει ακόμη τα αποτελέσματα. Επομένως, ακόμη ελπίζουμε όλα να έχουν πάει καλά και να μπορούμε, σε λίγα χρόνια ίσως, να δούμε τον διάδοχο του James Webb να εκτοξεύεται σε… υγρή μορφή! Μέχρι τότε, αναμένουμε την λειτουργία του James Webb και τις (σίγουρα) εκπληκτικές εικόνες που θα πάρει από τα βάθη του διαστήματος!