Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Lustra dla teleskopów przyszłej generacji gotowe do testów w kosmosie

Recommended Posts

Ostatnia runda testów wykazała, że supercienkie lekkie lustra pracujące w zakresie promieniowania rentgenowskiego są gotowe do testów w kosmosie. Lustra te mogą posłużyć do budowy teleskopów kolejnej generacji.

Nowe lustra to dzieło Willa Zhanga i jego zespołu z Goddard Space Flight Ceneter w stanie Maryland. Stanowią one część Projektu Referencyjnego Misji dla koncepcyjnego Lynx X-ray Observatory. To jedna z czterech potencjalnych misji wybranych przez NASA w ramach 2020 Decadal Survey for Astrophysics. Lustra są na tyle obiecujące, że już zdecydowano, iż ich testy w przestrzeni kosmicznej rozpoczną się w 2021 roku.

Lynx X-ray Observatory, jeśli NASA zdecyduje się na jego budowę, będzie następcą najważniejszego teleskopu pracującego obecnie w paśmie rentgenowskim – Chandra X-ray Observatory. Lynx, który może trafić w przestrzeń kosmiczną już w latach 30. bieżacego wieku, a który będzie składał się z dziesiątków tysięcy luster opracowanych w Goddard, mógłby być o dwa rzędy wielkości bardziej czuły niż Chandra. To pokazuje, jak olbrzymiego skoku technologicznego dokonano na przestrzeni ostatnich 2 dekad. Teleskop Chandra, który został wystrzelony w 1999 roku, jest w stanie rejestrować źródła promieniowania rentgenowskiego, które są 100-krotnie słabsze niż te obserwowane przez poprzednie teleskopy.

Praca nad nowymi lustrami dla teleskopu przyszłości rozpoczęła się przed 7 laty, gdy Zhang zaczął eksperymenty z monokryształem krzemu, materiałem nigdy wcześniej nie używanym w teleskopach rentgenowskich. Lustro musi być zagięte i zamknięte w cylindrze tak, by fotony promieniowania rentgenowskiego odbiły się od jego powierzchni i trafiły do elementów rejestrujących. Zhang wiedział, że, ze względu na koszty całości, jego lustra muszą być łatwe w produkcji, lekkie i supercienkie, a jednocześnie oferować doskonałą jakość.

Wykazaliśmy, że takie elementy można zbudować z taniego, powszechnie występującego materiału, który jest odporny na oddziaływania mogące zmienić kształt szkła, tradycyjnie wykorzystywanego do tworzenia luster teleskopów, mówi Zhang. Powołany przez NASA panel 40 ekspertów orzekł, że lustra Zhanga zapewniają taką samą jakość obrazu co większe i cięższe lustra używane obecnie przez Chandra X-ray Observatory. Eksperci potwierdzili, że rozdzielczość nowych luster wynogi 0,5 sekundy kątowej, jest więc porównywalna z rozdzielczością telewizji Ultra HD, a są przy tym 50-krotnie lżejsze i cieńsze od tych używanych przez Chandrę. Oznacza to, że przyszły teleskop będzie mógł korzystać ze znacznie większej liczby luster, przechwyci więc znacznie więcej światła, a co za tym idzie, będzie znacznie bardziej czuły.

Zhang podkreśla jednak, że minie jeszcze sporo czasu, zanim lustra będą gotowe do lotu w przestrzeń kosmiczną. Wraz ze swoim zespołem musi jeszcze opracować metodę połączenia poszczególnych segmentów wielkiego lustra w module, który będzie je chronił podczas startu rakiety i zapewni, że w czasie zachodzących wówczas silnych drgań żadne elementy nie ulegną poluzowaniu. Uczony przyznaje, że pozostało mu niewiele czasu. W ciągu zaledwie dwóch lat Zhang i jego zespół muszą dostarczyć duże lustro składające się z 288 mniejszych do profesora Randalla McEntaffera. To uczony z Pennsylvania State University, który przygotowuje misję o nazwie Off-plane Grating Rocket Experiment (OGRE). Misja ta ma wystartować w 2021 roku i wyniesie w przestrzeń kosmiczną różne instrumenty naukowe pracujące w paśmie rentgenowskim. To właśnie w ramach OGRE mają być testowane nowe lustra. Pozostały więc zaledwie dwa lata by pokonać liczne przeszkody techniczne i dostarczyć element gotowy do testów.

Zhang optymistycznie patrzy w przyszłość. Jeśli nawet Lynx X-ray Observatory nie zostanie wybrany tą misją, która ma być realizowana w ramach 2020 Decadel Survey, to i tak z nowych luster skorzystają inni. NASA rozważa bowiem przeprowadzenie kilku mniejszych obserwacji promieni rentgenowskich w ramach programu Probe, wiadomo też, że to badaniu kosmicznego promieniowania X myślą Japończycy.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy w historii zaobserwowano wpływ fluktuacji kwantowych na obiekt w skali człowieka. Naukowcy pracujący przy detektorze fal grawitacyjnych LIGO informują na łamach Nature o zarejestrowaniu poruszenia się pod wpływem fluktuacji kwantowych 40-kilogramowych luster wykorzystywanych w obserwatorium.
      Zespół naukowy, który pracował pod kierunkiem specjalistów z MIT, a w skład którego wchodzili też uczeni z Caltechu, przeprowadził swoje badania w LIGO Livingston Observatory w Louizjanie.
      Okazało się, że szum kwantowy wystarczy, by przemieścić lustra o 10-20 metra. Takie przesunięcie jest zgodne z teoretycznymi przewidywaniami mechaniki kwantowej. Dopiero jednak teraz udało się to zjawisko zmierzyć. Wykonanie tak dokładnych pomiarów było możliwe dzięki zastosowaniu kwantowego „ściskacza światła”. Wczoraj informowaliśmy o ważnym przełomie dokonanym na polu budowy takich urządzeń.
      Dzięki „ściskaczowi” naukowcy byli w stanie zredukować szum kwantowy, dzięki czemu określili, jak bardzo wpływał on na ruch luster.
      To naprawdę niezwykłe, że ściśnięcie światła może zmniejszyć ruch luster, które ważą tyle, co nieduży człowiek. Przy tych częstotliwościach istnieje wiele źródeł szumu, które powodują ruch luster. To naprawdę duże osiągnięcie, że mogliśmy obserwować wpływ właśnie tego źródła, cieszy się współautorka badań, Sheila Dwyer, która pracuje przy detektorze LIGO w Hanford.
      Profesor fizyki Rana Adhikari wyjaśnia, że ściśnięcie światła zmniejsza ilość szumu kwantowego w promieniu lasera poprzez przesunięcie go z fazy do amplitudy światła. To amplituda światła porusza lustra. Wykorzystaliśmy tę cechę natury, która pozwoliła nam przesunąć szum w obszar, który nas nie interesuje.
      Ściśnięcie światła i zredukowanie tym samym szumu kwantowego naukowcy mogli dokonać pomiarów poza standardowy limit kwantowy. W przyszłości technika ta pozwoli LIGO na wykrywanie słabszych, odleglejszych źródeł fal grawitacyjnych.
      W jeszcze dalszej przyszłości może to zostać wykorzystane do udoskonalenia smartfonów, autonomicznych samochodów i innych technologii, zapowiada Adhikari.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Technologia akceleratorowa, nad którą pracują naukowcy z Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda (SLAC) i Uniwersytetu Stanforda, ma ograniczyć skutki uboczne radioterapii przez znaczne skrócenie czasu sesji: z minut do poniżej sekundy.
      Ostatnio ekipie ze SLAC i Uniwersytetu Stanforda przyznano dofinansowanie. Dzięki niemu uda się rozwinąć 2 metody terapii: jedną wykorzystującą protony i drugą bazującą na promieniowaniu rentgenowskim. W obu chodzi o to, by "zbombardować" komórki nowotworowe tak szybko, by narządy i inne tkanki nie miały czasu, by się przemieścić w czasie ekspozycji. To zmniejsza ryzyko, że promieniowanie uszkodzi zdrowe tkanki wokół guza. W ten sposób terapia przeciwnowotworowa stanie się bardziej precyzyjna.
      Dostarczanie dawki promieniowania z całej sesji za pośrednictwem pojedynczego błysku trwającego poniżej sekundy może być ostatecznym sposobem na poradzenie sobie ze stałym ruchem narządów i tkanek [...] - podkreśla prof. Billy Loo ze Szkoły Medycznej Stanforda.
      By wystarczająco skutecznie dostarczać promieniowanie o wysokiej intensywności, potrzebujemy struktur akceleratorowych, których moc jest kilkaset razy większa od dzisiejszych technologii. Finansowanie, które nam przyznano, pomoże je zbudować - dodaje Sami Tantawi, prof. fizyki cząstek i astrofizyki w SLAC.
      W ramach projektu PHASER będzie rozwijany system dla promieniowania rentgenowskiego. Skonstruowane w ubiegłych latach prototypy części do akceleratorów działają tak, jak przewidywały symulacje i torują drogę rozwiązaniom zapewniającym więcej mocy przy mniejszych rozmiarach.
      W kolejnym etapie [...] ocenimy ryzyko związane z technologią, co w ciągu 3-5 lat powinno doprowadzić do powstania pierwszego prawdziwego urządzenia, które zostanie wykorzystane do testów klinicznych - zaznacza Tanawi.
      Amerykanie zaznaczają, że zasadniczo protony są dla zdrowej tkanki mniej szkodliwe od promieniowania rentgenowskiego, bo dzięki masie cząstek (protonów) można precyzyjnie kontrolować uwalnianie energii (początkowo protony oddają stosunkowo nieduże ilości energii do tzw. chmur elektronowych tkanek, przez które przechodzą, a na końcu ich drogi dochodzi do tzw. efektu hamowania; długość drogi hamowania, która mieści się już w chorej tkance, to ok. 1-4 mm). Terapia protonowa wymaga jednak większych urządzeń do przyspieszania cząstek i dostosowywania ich energii. Potrzebne są też bardzo ciężkie magnesy, które obracając się wokół pacjenta, nakierowują wiązkę na cel.
      Chcemy zaproponować innowacyjne metody manipulowania wiązkami protonów. Dzięki nim przyszłe urządzenia będą prostsze, bardziej kompaktowe i szybsze - opowiada Emilio Nanni ze SLAC.
      Dzięki 1,7-mln grantowi z DoE (Departamentu Energii) staje się to wykonalne. Teraz możemy zaawansować prace nad projektowaniem, produkcją i testami struktury akceleratorowej podobnej do tej z projektu PHASER [...].
      Mówiąc o korzyściach związanych z rozwijaną metodą akceleratorową, naukowcy dodają, że podczas badań na myszach widać było, że gdy dawkę promieniowania podawano bardzo szybko, zdrowe komórki nie były tak bardzo uszkadzane, a oddziaływanie na komórki guza okazywało się co najmniej takie samo, jak przy konwencjonalnej długiej ekspozycji. Jeśli wyniki uda się powtórzyć na ludziach, będzie można mówić o całkiem nowym paradygmacie w zakresie radioterapii - podkreśla Loo.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA poinformowała, że najbardziej odległą znaną nam gromadą galaktyk jest JKCS041. Znajduje się ona w odległości 10,2 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Jest też najstarszym znanym nam obiektem tego typu.
      JKCS041 została po raz pierwszy zauważona w 2006 roku przez teleskopy optyczne i podczerwone pracujące w Wielkiej Brytanii. Dopiero jednak wykorzystanie ich danych i informacji zebranych dzięki Chandra X-ray Obserwatory pozwoliło precyzyjnie określić odległość, jaka dzieli galaktykę od naszej planety.
      Jak mówi Stefano Andreon z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Mediolanie, JKCS041 znajduje się blisko granicy, poza którą gromady galaktyk nie powinny już istnieć.
      Odległe gromady galaktyk są zwykle najpierw odkrywane przez teleskopy optyczne i działające na podczerwień. JKCS041 była też badana przez teleskop Spitzera, ale to dopiero dzięki Chandra X-ray udało się potwierdzić, że jest to gromada galaktyk.
      To bardzo ekscytujące odkrycie. To tak, jakby odkryć skamieniałości gatunku Tyrannosaurus rex znacznie starsze od znanych do tej pory - mówi Ben Maughan z University of Bristol w Wielkiej Brytanii. Jedne skamieniałości mogą pasować do naszych teorii o dinozaurach, ale gdy znajdujesz ich więcej, często musisz przemyśleć swoje teorie. To samo dotyczy naszej wiedzy o gromadach galaktyk i rozumienia kosmologii.
      Poprzednim rekordzistą pod względem odległości od Ziemi była gromada XMMXCS J2215.9-1738, która pokonała wcześniejszego rekordzistę o zaledwie 0,1 miliarda lat świetlnych. Wraz z okryciem JKCS041 dokonano 10-krotnie dłuższego "skoku".
×
×
  • Create New...