科学家利用光镊支撑聚苯乙烯反射镜
来源:中国航天 | 0评论 | 5852查看 | 2014-03-17 11:38:00    
  据美国《科学》杂志2014年1月22日报道]有研究人员成功利用激光将微小聚苯乙烯颗粒聚集排列形成一面小型反射镜。若该技术成熟了,那么,足球场般大的天基望远镜可能仅有几片面包重。没有了重量的约束,望远镜的性能会比以前所想象的高得多。

  对天基望远镜而言,尺寸越大,性能越高。像“哈勃”这样的太空望远镜,采用巨大的反射镜来提高集光能力,反射镜越大,收集的光就越多,使“哈勃”能看见最昏暗和最遥远的星系。但巨大而又笨重的反射镜,制造成本和进入太空的成本,都十分昂贵。因此,科学家们一直在设法寻找新途径以使反射镜尺寸更大、质量更轻。

  1970年,贝尔实验室的科学家阿斯金(Arthur Ashkin)发现可利用激光束来束缚微粒。自那时开始,科学家们已经用激光捕获过原子、分子和其他细小粒子。这种“光镊”技术还使生物学家们能探究病毒、细胞、细菌和DNA。

  1979年,天文学家拉贝瑞(Antoine Labeyrie)提出可利用激光束将颗粒排布成一个反射表面,造一个超轻反射镜用于天基望远镜。例如,一台35米口径的望远镜重仅100g。作为对比,“哈勃”的2.4米主镜重达828kg。超轻反射镜不但能使望远镜变轻,而且还能在受到陨石打击之后自我修复。BAE系统公司的物理学家格兹郭泽克(Tomasz Grzegorczyk)称,粒子有返回平衡态的自然趋势,从而重新形成薄膜。这是一个巨大的优势。

  格兹郭泽克和瑞士联邦理工学院的同事们,在2014年1月的《物理评论通讯》上撰文说,他们利用激光使150颗聚苯乙烯球形颗粒(直径3微米)排布成了一个平坦的反射面并实际用这个反射面反射了一个图像。他们还进行了计算,认为由一系列小微粒排布成的抛物反射面,可以像一个望远镜的反射面那样聚焦出一个图像。

  格兹郭泽克承认,已完成的研究工作只是前进了一步,想要造出一个这样的望远镜,还有很长的路要走,需面对诸多挑战。比如,真正的望远镜所需的反射镜尺寸要比实验中获得的大百万倍,所需的高能激光器目前尚不存在。另外,最大的难点在于如何在真空中稳定粒子。实验中,颗粒浸没在水中,水有助于防止粒子抖动,保持晶格结构。

  法国尼斯非线性研究所的物理学家里皮(Gian-Luca Lippi)认为,格兹郭泽克的实验成功是一项了不起的成就。以前有理论研究认为可能,这毕竟是首次实验演示。

  哈佛另一物理学家伯恩斯(Michael Burns)也认为实验结果没有提供镜面的反射效率。不过他说“这次实验表明原理可行,这项工作使超轻望远镜离实现近了一步。人们必须一步一步地朝那个方向前进。这是迈得很好的一步。”

  格兹郭泽克现在想要建造的是在水体中悬浮的反射镜,而不再是漂浮在水面之上的反射镜。(中国航天系统科学与工程研究院:李金钊 杜元清) 
最新评论
0人参与
马上参与
最新资讯