FLUTE își propune să afle dacă lentilele și oglinzile gigantice – componentele optice de înaltă calitate necesare viitoarelor telescoape spațiale cu deschidere mare – pot fi create din lichide din spațiu.
Echipa proiectului Fluidic Telescope (FLUTE), condusă în comun de NASA și Technion – Institutul de Tehnologie din Israel, are în vedere o modalitate de a crea oglinzi circulare uriașe pe orbită pentru observații astronomice. Telescoapele cu oglinzi mai mari colectează mai multă lumină și le permit astronomilor să privească mai departe în spațiu și astfel să vadă obiecte îndepărtate la o rezoluție mai bună. Aceste observatoare spațiale mari de următoarea generație ar putea studia țintele astrofizice cu cea mai mare prioritate, inclusiv stelele din prima generație – primele care au strălucit și s-au stins după Big Bang – galaxii timpurii și exoplanetele asemănătoare Pământului. Aceste observatoare ar putea ajuta la abordarea uneia dintre cele mai importante întrebări științifice ale umanității: „Suntem singuri în univers?”
Ca și în cazul valizelor cu care plecăm în călătorii, sarcinile utile lansate în spațiu trebuie să rămână în limitele de dimensiune și greutate permise de lansator. Pentru a depăși limitele de dimensiune telescopul spațial James Webb, de ultimă generație, care are o oglindă principală de 6,5 metri, a trebuit să fie pliat în stil origami – inclusiv oglinda principală – pentru a putea călători în spațiu.
Tehnologia convențională pentru fabricarea componentelor optice pentru telescoape implică un proces iterativ de șlefuire și lustruire a unor materiale solide, cum ar fi sticla sau metalul, pentru a modela suprafețele curbate precise ale lentilelor și oglinzilor necesare. Folosind tehnologiile actuale, extinderea telescoapelor spațiale la deschideri mai mari de aproximativ 10 metri în diametru nu este viabilă din punct de vedere economic.
Noua abordare tehnologică a FLUTE, în schimb, profită de modul în care fluidele se comportă în mod natural în microgravitație. Toate lichidele au o forță elastică care le ține împreună la suprafața lor. Această forță se numește tensiune superficială. Ea este ceea ce permite unor insecte să alunece peste apă fără să se scufunde și dă forma picăturilor de apă.
Pe Pământ, când picăturile de apă sunt suficient de mici – 2 milimetri sau mai mici – tensiunea de suprafață învinge gravitația și rămân perfect sferice, la fel ca picăturile de rouă ale dimineții care se modelează în sfere minuscule pe frunzele plantelor. Dacă o picătură devine mult mai mare, este strivită sub propria greutate. Dar în spațiu, unde fluidele plutesc liber, nestingherite de gravitație, chiar și cantități mari de lichide capătă cea mai eficientă formă posibilă, o sferă perfectă. Lichidele se pot atașa de suprafețe datorită unei proprietăți fizice numite aderență. În microgravitație, dacă avem o cantitate suficientă de lichid să adere la suprafața interioară a unui cadru circular, asemănător unui inel, lichidul se va întinde pe interiorul cadrului și va forma în mod natural o formă curbată – numită secțiune sferică – datorită tensiunii superficiale.
Folosind volumul potrivit de lichid este posibil ca suprafața lichidului să se curbeze spre interior, în loc să se bombeze spre exterior. Dacă lichidul este reflectorizant, acea suprafață curbată spre interior poate servi drept oglindă a telescopului. Misiunea FLUTE ar lansa lichide în spațiu ca materie primă pentru a face componente optice pe orbită. Oglinda primară s-ar forma într-un cadru circular imens și va rămâne în stare lichidă, cu o suprafață extrem de netedă pentru colectarea luminii. Abordarea tehnologică a lui FLUTE este, teoretic, capabilă să realizeze telescoape oglinzi principale care au diametre de 10 ori – sau chiar de 100 de ori – mai mari decât telescoapele prezentului. O caracteristică unică a oglinzii lichide ar fi capacitatea sa de a se auto-repara dacă este deteriorată în spațiu. De exemplu, dacă un micrometeorit impactează suprafața oglinzii, acesta s-ar vindeca în mod natural într-o perioadă scurtă de timp.
Cu sprijinul unei finanțări acordate de NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) Faza I, echipa a făcut primii pași în dezvoltarea proiectului. S-au realizat experimente la bordul ISS.
În acest an proiectul FLUTE a trecut în Faza a II-a de dezvoltare. În Faza II, se va continua dezvoltarea elementelor cheie ale conceptului FLUTE. În primul rând, se vor studia arhitecturile cadrului de oglindă adecvate și se vor modelarea proprietățile lor dinamice. În al doilea rând, se vor realiza modelarea și experimente bazate pe învățarea automată pentru a dezvolta tehnici de îmbunătățire a reflectivității pentru oglinzile lichide. În al treilea rând, se vor realiza modelări mai avansate a dinamicii oglinzii lichide. De exemplu, se vor modela efectele altor tipuri de perturbări externe (accelerări produse de corecțiile necesare orientării vehicului spațial, forțe mareice și impacturi de micrometeoriți. În al patrulea rând, se va genera un model al lanțului optic de la suprafața oglinzii lichide până la instrumentele științifice. În al cincilea rând, se va dezvolta în continuare conceptul de misiune pentru un observator la scară mai mare, cu oglindă principală care va avea un diametru de 50 m. În cele din urmă, se va defini conceptul pentru o misiune demonstrativă a tehnologiei unei nave spațiale de mici dimensiuni pe orbita joasă a Pământului, încorporând cunoștințele acumulate în etapele de dezvoltare ale proiectului Flute.
