Pokud máte špatné brýle, vyřešíte na Zemi takový problém za chviličku. Jenže co když „špatná skla“ omylem dostane moderní zařízení, které se řítí hlubinami vesmíru? Na unikátním kosmickém projektu se nyní pracuje u nás. A 21. STOLETÍ bylo přímo u zdroje!
Odborníci z Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově spolu se specialisty z Vysoké školy chemicko-technologické (VŠCHT) v Praze, ale i se zahraničními experty nyní připravují nový rentgenový teleskop.
„Informace o vesmíru, získané pozorováním v oboru rentgenového záření, významně ovlivnily astrofyziku posledního desetiletí. Výraznými rentgenovými zdroji ve vesmíru jsou místa, kde je hmota vystavena vysokým teplotám a tlakům. Tato pozorování poskytují například nové informace o složení a vývoji horké hmoty, shlukování galaxií, vzniku a životě hvězd, explozích supernov a chování hmoty v okolí černých děr,“ přiblížil 21. STOLETÍ ing. Martin Míka z výzkumné laboratoře Ústavu skla a keramiky VŠCHT.
Má už své předchůdce
Vysoko nad námi (ve výšce od 10 000 km do 140 161 km) prolétává Chandra – rentgenová observatoř NASA. Na oběžnou dráhu ji 23. 7. 1999 vynesl raketoplán Columbia. Jde o reflektor s průměrem 1,2 metru a ohniskovou vzdáleností 10,5 metru. Observatoř o rozměrech 13,8 x 19,5 metru a hmotností 4800 kilogramů má vytvářet podrobné snímky a spektra kosmických rentgenových zdrojů. V seznamu objektů, které pozoruje, jsou rentgenové dvojhvězdy, supernovy, pulzary, aktivní galaxie, mezigalaktická hmota a kvazary, což jsou docela tajemná vesmírná tělesa s rudým posuvem spektra. Činnost by teleskop Chandra měl ukončit v létě 2010.
Nechybí ani zlato
„Unikátní snímky a informace získané těmito teleskopy vedly k myšlence konstrukce nových teleskopů s větší citlivostí a rozlišením. ESA připravovala projekt XEUS a NASA pracovala na projektech Constellation X a Generation X. Jedná se o teleskopy podstatně větších rozměrů, než jsou stávající zařízení,“ upřesnil ing. Míka.
Jenže zde plány výzkumníků narazily na značný problém: Větší rozměr optického systému, tedy zrcadel konstruovaných současnou technologií, totiž přináší příliš velký nárůst hmotnosti a teleskop by nebylo možné vynést na oběžnou dráhu. Je tedy zapotřebí hmotnost snížit. Ale jak?
Českým přínosem je přesné tvarování tenkých skleněných desek. Tyto desky o síle několika desetin milimetru, s povrchem pokrytým vrstvou zlata nebo iridia, jsou přesně tím, co konstruktéři optického systému rentgenového vesmírného teleskopu potřebovali.
Pokud jde o zrcadlo, dopadlo to úspěšně
Tak se začaly hledat nové technologie konstrukce lehkého optického systému. Přední světové vesmírné agentury ESA, NASA a japonská JAXA se nakonec dohodly na společném vývoji nového teleskopu IXO (International X-ray Observatory) pro detekci záření o energiích od 0,3 do 40 keV (kiloelektronvoltu).
Klíčovou částí tohoto zařízení je rentgenové zrcadlové pole s vysokou prostupností a sběrnou plochou 3 metrů čtverečních. Pro tento účel odborníci vyvinuli koncept přesné a lehké segmentové rentgenové optiky. Zrcadlo tedy bude tvořeno soustavou několika tisíc odrazových desek.
„V současnosti se jako nejvhodnější materiály pro tuto optiku jeví tenké desky skla nebo křemíkové desky,“ upřesnil pro 21. STOLETÍ ing. Míka a dodal: „V naší laboratoři spolu s našimi studenty pracujeme na přesném tepelném tvarování desek ze speciálního boritokřemičitého skla o nízké hustotě. Na tomto tématu úzce spolupracujeme v rámci našeho širšího výzkumného týmu.“
Důležitý je každý nanometr
Ing. Martin Míka: „Cílem našeho výzkumu je navrhnout ekonomicky únosnou technologii přesného tvarování velkého množství desek. Vedle přísného požadavku na tvar musí mít desky vysoce hladký povrch o mikrodrsnosti pouhých několik desetin nanometru. V současné době provádíme experimenty s deskami o síle 0,75 milimetru.“
Jak jsme zjistili, destičky mají velikost 40 x 40centimetrů. Sklo se musí vytvarovat do speciálního tvaru paraboly a hyperboly.
Proces tvarování se děje za teplot kolem 600 °C ve formě ze speciálního kompozitního materiálu. Výsledný tvar desky a mikrodrsnost jejího povrchu se dají významně ovlivnit podmínkami při tepelném tvarování. Nesmírně důležitý je časový průběh teploty během tvarovacího procesu destiček skla.
Výsledný tvar desek se pak měří pomocí přesných optických přístrojů. Řeší se i otázka odolnosti skla vůči radiačnímu záření, tady se nabízí použít ochrannou vrstvu iridia.
„V současné době jsme schopni vytvořit přesný tvar desek s mikrodrsností povrchu pod 0,3 nanometru. Dalším důležitým faktorem při tvarování je vertikální síla, působící na desku během tvarování. Experimentům s různou přítlačnou silou jsme se začali věnovat v nedávné době. Z ekonomického pohledu je nejnákladnější výroba přesných forem z materiálu, schopného odolávat vysokým teplotám,“ dozvěděli jsme se od ing. Míky.
Hvězdné dálavy čekají na nového objevitele
Proto se nyní odborníci věnují hledání tvarovacích podmínek, které by umožnily výrobu většího počtu desek blízkých tvarů při použití stejné formy. Současně se zabývají vlivem chemického složení na mechanické vlastnosti skel. Proč? Chtějí upravit složení skla tak, aby mohli snížit tvarovací teploty. Pak by mohli použít formy z levnějších materiálů, vhodných jen pro nižší teploty.
Až se brzy v nekonečném moři hvězd objeví další pozemský objevitel, bude se do vesmírných dálav dívat českými skly – a jistě velice přesnými.
Více se dozvíte :
www. gsfc.nasa.gov
http://cs. wikipedia. org.wiki
Co 21. STOLETÍ svěřoval muž, jenž opravoval Hubbleův teleskop?
Zářným příkladem, že v kosmu nemusí optika vždycky sloužit, jak by měla, se stal Hubbleův vesmírný dalekohled o hmotnosti 11 000 kilogramů.. Na oběžnou dráhu Země ve výši 600 kilometrů ho 24. 4. 1990 vynesl raketoplán Discovery. Na Zemi měl reflektor o průměru 2,4 metru předávat obrazy vesmíru neovlivněné zemskou atmosférou. Bohužel zaslané snímky ukázaly, že je chybně vybroušené primární zrcadlo – vychylovalo se od požadovaného tvaru až o 2,3 mikrometru. Tak se světlo odražené z okrajů zrcadla soustředilo v jiném bodě než světlo od středu zrcadla. Chybu museli napravovat členové několika vesmírných misí. Jedním z jejich členů byl i čtyřnásobný letec do vesmíru – švýcarský astronaut Claude Nicollier (*1944). Při své návštěvě Prahy pro 21. STOLETÍ exkluzivně ke svému skoro devítihodinovému pobytu ve volném kosmickém prostoru při opravě uvedl: „Mnozí to přirovnávají k přeříznutí lana ve výtahu… Říkají, že NASA by na takové nebezpečné výpravy měla posílat roboty. Nyní se vědci shodují, že optimálním řešením bude kombinace – tedy roboty posílat na nebezpečná místa, například Mars, a lidi na ta zdánlivě méně riziková“
