Лунное зеркало: Отражение звезд
Сама по себе идея не нова и совершенно логична. Заполните бассейн жидкостью — и она сама примет форму, которой производители зеркал добиваются тяжким трудом (а чем больше диаметр зеркала, тем сложнее их работа). Используйте какую-нибудь отражающую жидкость, и зеркало получится великолепным по качеству и совсем недорогим — по оценкам специалистов, раз в 10 дешевле обычных зеркал.
«Все очень просто, — говорит канадский профессор Эрманно Борра (Ermanno Borra), — Еще Исаак Ньютон знал, что любая жидкость, если ее налить в контейнер и аккуратно вращать, естественным образом приобретет строгую параболическую форму, именно такую, какая и требуется от зеркал телескопов, чтобы фокусировать свет далеких звезд. Это — ключевой элемент будущей гигантской обсерватории на Луне».
Бора занимается разработкой проекта телескопа с жидким зеркалом уже больше 15-ти лет, а с некоторых пор получил самую серьезную поддержку от Симона Уордена (Simon Worden), директора Исследовательского центра Эймса из NASA.
Почему вдруг возникла мысль о возведении подобного инструмента именно на Луне? Дело в том, что сооружение его на Земле, как ни странно, намного проблематичнее. Чтобы жидкое зеркало было полностью ровным, контейнер требуется держать строго горизонтально, вращать не быстро, но равномерно и с высокой степенью аккуратности, изолировать от вибраций и воздушных потоков. Да и атмосферных искажений на Луне можно не опасаться. Кроме того, по словам Эрманно Борра, для самого крупного жидкого зеркала, которое они сделали в лаборатории (4 м в диаметре), достаточная скорость вращения составила около 4,8 км/ч, а на Луне она будет и того меньше.
Жидкие зеркала установлены на нескольких наземных телескопах (читайте, например: «Идеальное отражение»), и в качестве отражающей жидкости в них используется ртуть. Оставаясь жидким при комнатной температуре, этот металл отражает до 75% падающего на него света. Самое крупное из таких зеркал имеется на Large Zenith Telescope, диаметр его составляет 6 м. Открытие этого инструмента состоялось в 2005 г., а сам он обошелся менее, чем в миллион долларов — буквально несколько процентов от той суммы, в которую влетело бы возведение телескопа с обычным «твердым» зеркалом того же размера. Такая экономия привлекает и астрономов, и тех, кто спонсирует их работу. И она же заставляет коману Эрманно Бора всерьез изучать проект по возведению такого телескопа на Луне.
Для подобного инструмента ртуть уже не подойдет. Это вещество слишком плотное и тяжелое, слишком дорогое для доставки на спутник. К тому же, в условиях низкой гравитации и глубокого вакуума ртуть будет быстро испаряться. Впрочем, это не беда: еще несколько лет назад группой Эрманно Борра было показано, что для той же цели можно с успехом использовать некоторые другие жидкости — в частности, имидазол этилсульфат. Испарение его близко к нулю, он остается жидким даже при экстремально низких температурах, а плотность лишь ненамного выше, чем у воды. К сожалению, сами по себе подобные жидкости не обладают достаточной отражающей способностью, поэтому ученые намерены покрывать их тончайшим слоем серебра (как это делается со всеми «обычными» зеркалами телескопов). Интересно, что столь тонкий (не более 50−100 нм) слой серебра сам по себе быстро затвердевает, дополнительно защищая слой жидкости под ним.
Главное неудобство жидких зеркал состоит в том, что их нельзя направить в нужную точку: жидкость снова стечет в то же положение, а то и попросту выльется. Пока что они используются лишь направляясь в точку зенита или ее ближайшие окрестности. Однако ученые работают над различными вариантами усовершенствования системы — к примеру, использованием дополнительных зеркал, или даже внесением (небольшого) наклона в само жидкое зеркало, используя электромагнитные силы.
Впрочем, по мнению Эрманно Борра, и это не проблема. «Телескоп, если только он не расположен строго на полюсе Земли или Луны, — говорит он, — будет, следуя за вращением планеты или луны, "сканировать" понемногу окружность на небесном своде. А с учетом того, что ось вращения Луны отклоняется с периодом около 18,6 лет, за это время он сумеет осмотреть вполне значительную область неба». Да и вообще, отсутствие необходимости точной наводки телескопа всерьез упрощает его сооружение. Для него не требуются системы контроля, балансировки, наведения. Фактически, достаточно контейнера — похожего на перевернутый зонтик — самой отражающей жидкости и двигателя, медленно вращающего систему.
Теперь если взять и установить подобную штуку на Луне, где-нибудь на дне глубокого, лежащего в вечной тени кратера, мы получим «двойную пользу». Прекрасные условия для наблюдений создаст, во-первых, сама тень, а во-вторых, очень низкие температуры. Для питания всей системы можно использовать солнечные батареи, вынесенные на освещенную поверхность.
По расчетам Уордена, все, что потребуется для возведения на Луне телескопа с 20-метровым зеркалом, будет весить не более нескольких тонн и может быть отправлено на одной тяжелой ракете-носителе (например, перспективной Ares 5). Ну а в будущем есть возможность и сооружения еще более внушительного телескопа, зеркало которого может быть уже 100-метровым. «Такой телескоп сможет заглянуть так далеко в глубины Вселенной, — говорит Борра, — как мало какой другой, в те времена, когда мирозданию было не более 500 млн лет и шло образование первого поколения звезд и галактик. И кто знает, что мы там увидим?..»
А Симон Уорден добавляет: «Идея установки гигантского телескопа на Луне до сих пор относилась к области научной фантастики. Но я уверен, скоро она станет научным фактом».
По информации NASA