來源:中國航天 | 0評(píng)論 | 6930查看 | 2014-03-17 11:38:00
據(jù)美國《科學(xué)》雜志2014年1月22日?qǐng)?bào)道]有研究人員成功利用激光將微小聚苯乙烯顆粒聚集排列形成一面小型反射鏡。若該技術(shù)成熟了,那么,足球場般大的天基望遠(yuǎn)鏡可能僅有幾片面包重。沒有了重量的約束,望遠(yuǎn)鏡的性能會(huì)比以前所想象的高得多。
對(duì)天基望遠(yuǎn)鏡而言,尺寸越大,性能越高。像“哈勃”這樣的太空望遠(yuǎn)鏡,采用巨大的反射鏡來提高集光能力,反射鏡越大,收集的光就越多,使“哈勃”能看見最昏暗和最遙遠(yuǎn)的星系。但巨大而又笨重的反射鏡,制造成本和進(jìn)入太空的成本,都十分昂貴。因此,科學(xué)家們一直在設(shè)法尋找新途徑以使反射鏡尺寸更大、質(zhì)量更輕。
1970年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家阿斯金(Arthur Ashkin)發(fā)現(xiàn)可利用激光束來束縛微粒。自那時(shí)開始,科學(xué)家們已經(jīng)用激光捕獲過原子、分子和其他細(xì)小粒子。這種“光鑷”技術(shù)還使生物學(xué)家們能探究病毒、細(xì)胞、細(xì)菌和DNA。
1979年,天文學(xué)家拉貝瑞(Antoine Labeyrie)提出可利用激光束將顆粒排布成一個(gè)反射表面,造一個(gè)超輕反射鏡用于天基望遠(yuǎn)鏡。例如,一臺(tái)35米口徑的望遠(yuǎn)鏡重僅100g。作為對(duì)比,“哈勃”的2.4米主鏡重達(dá)828kg。超輕反射鏡不但能使望遠(yuǎn)鏡變輕,而且還能在受到隕石打擊之后自我修復(fù)。BAE系統(tǒng)公司的物理學(xué)家格茲郭澤克(Tomasz Grzegorczyk)稱,粒子有返回平衡態(tài)的自然趨勢,從而重新形成薄膜。這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢。
格茲郭澤克和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的同事們,在2014年1月的《物理評(píng)論通訊》上撰文說,他們利用激光使150顆聚苯乙烯球形顆粒(直徑3微米)排布成了一個(gè)平坦的反射面并實(shí)際用這個(gè)反射面反射了一個(gè)圖像。他們還進(jìn)行了計(jì)算,認(rèn)為由一系列小微粒排布成的拋物反射面,可以像一個(gè)望遠(yuǎn)鏡的反射面那樣聚焦出一個(gè)圖像。
格茲郭澤克承認(rèn),已完成的研究工作只是前進(jìn)了一步,想要造出一個(gè)這樣的望遠(yuǎn)鏡,還有很長的路要走,需面對(duì)諸多挑戰(zhàn)。比如,真正的望遠(yuǎn)鏡所需的反射鏡尺寸要比實(shí)驗(yàn)中獲得的大百萬倍,所需的高能激光器目前尚不存在。另外,最大的難點(diǎn)在于如何在真空中穩(wěn)定粒子。實(shí)驗(yàn)中,顆粒浸沒在水中,水有助于防止粒子抖動(dòng),保持晶格結(jié)構(gòu)。
法國尼斯非線性研究所的物理學(xué)家里皮(Gian-Luca Lippi)認(rèn)為,格茲郭澤克的實(shí)驗(yàn)成功是一項(xiàng)了不起的成就。以前有理論研究認(rèn)為可能,這畢竟是首次實(shí)驗(yàn)演示。
哈佛另一物理學(xué)家伯恩斯(Michael Burns)也認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有提供鏡面的反射效率。不過他說“這次實(shí)驗(yàn)表明原理可行,這項(xiàng)工作使超輕望遠(yuǎn)鏡離實(shí)現(xiàn)近了一步。人們必須一步一步地朝那個(gè)方向前進(jìn)。這是邁得很好的一步?!?/div>
格茲郭澤克現(xiàn)在想要建造的是在水體中懸浮的反射鏡,而不再是漂浮在水面之上的反射鏡。(中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院:李金釗 杜元清)