В последние десятилетия наблюдательная астрономия добилась значительного прогресса благодаря появлению новых технологий. В том числе в области материаловедения. Достижение максимальной точности и чувствительности телескопов возможно благодаря появлению новых материалов и технологий их обработки. Новое исследование, поддержанное NASA, на первый взгляд, далеко от астрономических наблюдений, однако в перспективе может привести к прорывам в них. Речь о создании нового уникального сплава, который гарантирует стабильность конструкций датчиков и других оптических и электронных узлов телескопов.
Расчеты показывают: чтобы рассмотреть потенциально пригодные для жизни планеты в зоне обитаемости звезд, необходимо иметь телескоп с коэффициентом контрастности один к миллиарду. Такая обсерватория должна иметь конструкции, которые в тысячу раз стабильнее, чем у современных телескопов, таких как «Джеймс Уэбб» или готовящийся к запуску «Нэнси Грейс Роман».
На протяжении долгих лет ученые и инженеры пытались добиться стабильности материалов, изменяя их свойства, такие как, например, тепловое расширение. Некоторые успехи в этом достигнуты. Однако требуется 10-пикометровый уровень стабильности на протяженном отрезке времени как минимум в несколько часов, необходимых для проведения наблюдений.
Как известно, большинство материалов при нагревании расширяются. Чтобы компенсировать этот эффект в конструкциях, нужны соединения с обратными свойствами. И инженеры создали сплав ALLVAR Alloy 30, который обладает отрицательным тепловым расширением, то есть при нагревании сжимается. Его коэффициент расширения известен — при комнатной температуре он составляет 30 частей на миллион на один градус. То есть заготовка из этого сплава длиной в 1 метр будет сжиматься на 0,003 миллиметра при увеличении температуры на 1 градус Цельсия. Для сравнения, у алюминия при тех же параметрах происходит расширение на 0,0023 миллиметра.
Таким образом, конструкция из этого сплава и более традиционных соединений может оказаться сверхстабильной и не реагировать на температурные колебания, что крайне важно для астрономических приборов будущего. На базе Флоридского университета создатели ALLVAR Alloy 30 провели эксперимент, установив зеркала на стойки из этого сплава и классических используемых в астрономии материалов. Они показали, что изменение температуры при правильном подборе пропорций металлов не приводит к деформации.
Ранее мы рассказывали о подготовке к запуску нового телескопа для поиска землеподобных планет.
