Телескоп на Луне - а почему бы и нет?

Памяти великого физика и юмориста Роберта Вильямса Вуда
Теги:космос
 
1 2 3 4 5

AXT

инженер вольнодумец

AXT>> При остывании в вакууме её скрючит так, что никакая шлифовка не поможет. :)
Wyvern-2> Я не предлагал лить из стекла, НО - как раз в вакууме, БЕЗ охлаждающего ГАЗА ;) как бы не пришлосб отливку ПРИНУДИТЕЛЬНО ОХЛАЖДАТЬ, что бы не остывала три года :)

Да наоборот, для равномерного охлаждения массивную заготовку приходится греть. Ну почти греть, ладно :)
На самом деле - выдерживать в термокамере. Причина тут очень проста: тепло из нутра заготовки выходит только за счёт естественной теплопроводности, пропорционально четвёртой степени от разности температур изнутри и снаружи. С другой стороны, нам надо ограничить максимальную разницу температур по заготовке (иначе её поведёт после остывания).
Ограничиваем максимальную разность температур - увеличиваем время остывания. В четвёртой степени! Именно поэтому заготовки такого размера и приходится остужать неприлично долго - месяцы, а то и годы.

И самое главное: вся эта возня имеет смысл только тогда, когда температура поверхности заготовки всюду одинакова. Если вокруг газ - проблем нет, газ хорошо передаёт тепло. А вакуум - теплоизолятор, охлаждение в нём возможно только за счёт ИК-излучения. Которое зависит от того, сколько данный участок детали видит ледяного неба, а сколько - своих нагретых соседей.
Нормального, равномерного охлаждения в вакууме не выйдет, заготовка будет жить своей неподконтрольной жизнью.

Скрючит её, короче говоря.
 3.63.6

au

   
★★
AXT> Скрючит её, короче говоря.

Не скрючит.

Zerodur - Wikipedia, the free encyclopedia

Zerodur
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation,
search
Zerodur®, a registered trademark of Schott Glass Technologies,[1] is a lithium aluminosilicate glass-ceramic[2] produced by Schott AG since 1968.[3] It has been used for a number of very large telescope mirrors including Keck I and Keck II.[4] With its very low coefficient of expansion it can be used to produce mirrors which retain acceptable figures in extremely cold environments such as deep space.[5] Although it has advantages for applications requiring COE less than that of borosilicate glass it remains very expensive as compared to borosilicate.

// Дальше — en.wikipedia.org
 


Nearly zero thermal expansion (~0.02 × 10-6/K at 0 °C−50 °C) with outstanding 3D homogeneity
 
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆
AXT>>> При остывании в вакууме её скрючит так, что никакая шлифовка не поможет. :)
Wyvern-2>> ..... как раз в вакууме, БЕЗ охлаждающего ГАЗА ;) как бы не пришлосб отливку ПРИНУДИТЕЛЬНО ОХЛАЖДАТЬ, что бы не остывала три года :)
AXT> Да наоборот, для равномерного охлаждения массивную заготовку приходится греть. Ну почти греть, ладно :)

На Луне достаточно просто в фольгу завернуть ;) На самом деле остывание массивной стеклянной заготовки в ВАКУУМЕ - розовая мечта любого стекловара. Это ж идеальный термос с легко управляемым теплопотоком.
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.0.173.0.17

Jerard

аксакал

AXT> На самом деле - выдерживать в термокамере. Причина тут очень проста: тепло из нутра заготовки выходит только за счёт естественной теплопроводности, пропорционально четвёртой степени от разности температур изнутри и снаружи.


В вакууме как раз теплопроводность не играет. Все идет излучением. Температура в массе заготовки будет (ну, почти) одинаковой.

AXT> И самое главное: вся эта возня имеет смысл только тогда, когда температура поверхности заготовки всюду одинакова.

Вот в вакууме как раз так и будет.
"Остановите Землю — я сойду" (С) Лесли Брикасс, Энтони Ньюли  3.5.73.5.7
+
-
edit
 

Kuznets

Клерк-старожил

Jerard> В вакууме как раз теплопроводность не играет. Все идет излучением. Температура в массе заготовки будет (ну, почти) одинаковой.

то есть примерно так же как на Солнце? :)
 3.63.6
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆
Jerard>> В вакууме как раз теплопроводность не играет. Все идет излучением. Температура в массе заготовки будет (ну, почти) одинаковой.
Kuznets> то есть примерно так же как на Солнце? :)

Не надо троллить ;) Солнышко ГРЕЕТ себя изнутри. А в стеклянной заготовке в вакууме мала теплопередача с поверхности, которую еще и можно регулировать отражением - той же фольгой, соответственно, тепловой градиент поверхность-центральная область будет очень мал, и что важно - управляем. при помощи легкой фольги, а не гигантской конвекционной печи ;)
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.0.173.0.17

3-62

опытный

Все же... выплавка - дело тонкое и долгое. Вакуум тут в помощь, но не слишком.
Вакуум поможет и в ином техпроцессе - может быть не выплавлять "по форме", а как скульпторы - "удалять лишнее"?
Рассказки канала дискавери - про изготовление зеркал для телескопов - упомянули технологию "полировки ионным пучком" - для Луны - в самый раз, ИМХО.
 8.08.0

Wyvern-2

координатор
★★★☆
3-62> Рассказки канала дискавери - про изготовление зеркал для телескопов - упомянули технологию "полировки ионным пучком" - для Луны - в самый раз, ИМХО.
Кодак так полирует зеркала, в т.ч. и большинство лыткарских. В т.ч. и зеркало Хаббла - до 0,115мкм видит однако :) На Луне для этого условия вааще идеальные...может организовать Кодаку там производство? :D
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.0.173.0.17

AXT

инженер вольнодумец

au> Не скрючит.
au> Zerodur - Wikipedia, the free encyclopedia

Интересный материал. Но это керамика, вряд ли она годится для центробежного литья :)
Мне всё же кажется, что сейчас технически проще решить вопрос с доставкой на Луну готового зеркала (хотя бы по частям с последующей сборкой специально обученными роботами), чем возиться с изготовлением зеркала на месте. Туда же придётся везти не только литейное производство, но ещё и шлифовально-полировальное, а так же по нанесению зеркальных покрытий. Многовато ради одного зеркала.

Jerard> В вакууме как раз теплопроводность не играет. Все идет излучением. Температура в массе заготовки будет (ну, почти) одинаковой.

Внутри заготовки тепло передаётся только теплопроводностью. Которая у стёкол и керамик - невелика. Поэтому в большой и быстро охлаждаемой заготовке разница температур будет большой. Возможно - сотни градусов.
Вакуум тут ничем не поможет, только ухудшит ситуацию, препятствуя выравниванию температур. Ну разве что по совету Виверна сделать оболочку из зеркальной плёнки, дабы ИК-фон под ней был всюду одинаков :)
 3.63.6
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆
au>> Не скрючит.
au>> Zerodur - Wikipedia, the free encyclopedia
AXT> Интересный материал. Но это керамика, вряд ли она годится для центробежного литья :)

Это самое тупое обычное стекло...как и вся керамика :D И льют из него зеркала в т.ч. и центробежным методом - валом.

P.S. Кстати, для лунного телескопа ситалл (в девичестве за границей - зеродур1 :D ) вовсе не нужен. Его главный козырь -сверхмалый коэффициент термического расширения -важен именно для земных телескопов, где температура окружающей среды НЕпостоянна. До ситалла доходило до смешного -например, зеркало БТА требует около 3-х часов, что бы выровнять температуру, а 5-метровый американский предшественник из крона - почти ВСЮ НОЧЬ :D

.1 -
Так, для плавленого кварца (fused silica) α ≈ 0.4⋅10-6 K-1, а для ULE (Corning Ultra-Low Expansion Glass) и Schott Zerodur (отечественный аналог – ситалл СО115M) коэффициент α < 0.05⋅10-6 K-1.Приведенные значения полезно сравнить с таковыми для классического крона (8⋅10-6 К-1) и пирекса (3.2⋅10-6 K-1), употреблявшимися в середине прошлого века.
 
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.0.173.0.17
Это сообщение редактировалось 16.02.2010 в 11:12
MD Wyvern-2 #16.02.2010 11:25  @Wyvern-2#16.02.2010 10:59
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆
au>>> Не скрючит.
Кстати, оттуда же: http://www.terebizh.ru/V.Yu.T/publications%5C2005_02r.pdf

Сейчас «тонким» считается зеркало, для которого отношение диаметра к
толщине D/T ≡ χ (aspect ratio) превосходит примерно 20. Для классических телескопов χ ≈ 8, теперь же это отношение нередко более 40. В новых телескопах диаметром до 8.4 м главное зеркало часто делают либо тонким и гибким, либо придают ему сотообразную форму, тогда как в более крупных инструментах применяются мозаичные зеркала. Приведем примеры зеркал
первого типа. Для четырех 8.2-м зеркал VLT отношение χ = 46.9, в японском телескопе Subaru того же диаметра χ = 41; масса каждого из зеркал равна 23 т.
Масса одного зеркала LBT диаметром 8.4 м еще меньше – 16 т, при этом фокальное отношение φ = 1.14 (!).
Для сравнения укажем, что масса главного зеркала 5-м телескопа Хейла равна 14.5 т, а для 6-м рефлектора БТА она составляет 42.7 т. Эти телескопы завершили «эру пирекса».
 


Почему именно ~40? Видимо, потому, что если тоньше то гравитация зеркало так погнет, что никакие актуаторы не помогут... НО ЭТО ЖЕ ПРИ 9,81м/с2!!!

Соответственно, можно предположить, что на Луне достаточно 40*(9,81/1.62) = 242! Т.е. зеркало диаметром 1 метр может иметь толщину всего 4мм, и погонную массу(при плотности 2,4 как у ситалла) - 96кг/м2 Значит 6 метровое зеркало из 18 метровых сегментов будет весить всего то 1700кг.
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.0.173.0.17

au

   
★★
Wyvern-2> Почему именно ~40? Видимо, потому, что если тоньше то гравитация зеркало так погнет, что никакие актуаторы не помогут... НО ЭТО ЖЕ ПРИ 9,81м/с2!!!

И я говорю: в космосе оно должно летать, а не притуливать его к небесным телам. На околосолнечной орбите оно вообще будет термостатировано. Кстати, сегодня вот статья была: отражатели, что оставили аполлонцы, отражают лишь 10% от первоначального уровня. Загадились то ли пылью, то ли побило их солнечным ветром, то ли всем вместе. В общем, вывод там что телескопу бы то же самое светило.
Я думаю что под телескоп нужно сделать на околосолнечной орбите большую платформу, где прикручены все второстепенные системы (питание, связь, холодильник и т.п.), защищены от микрометеоритов и ветра, вспышек, и чтобы была возможность ремонта путём замены. А телескоп там из элементов зеркала собирается, и если элементы повредятся, их можно заменить на запасные прямо на месте, а не "делать новое гигантское зеркало". И этот телескоп может быть очень большим, сотни метров диаметром, в том числе постепенно расширяемым. Сам сенсор мог бы быть не только заменяемым, но можно и заранее иметь там систему для смены сенсора, так что телескоп сейчас оптический, завтра радио, послезавтра УФ, и т.п. — зеркало одно и то же. Каждый элемент зеркала динамически фокусирует свою часть апертуры независимо от соседей. В общем, это была бы вещь на десятки лет, а может и веков. Саму платформу, как блок двигателя, нужно конечно на месте ваять, и мне это ещё интереснее, чем все эти телескопы вместе, хотя они тоже хороши :)
 

pokos

аксакал

AXT> ...а так же по нанесению зеркальных покрытий.
К слову, для Луны такое "производство" - вольфрамовый штырь с намотанной на него алюминиевой проволокой. Ну, понятно, на подвижной штанге.
 6.06.0

Wyvern-2

координатор
★★★☆
Wyvern-2>> Почему именно ~40? Видимо, потому, что если тоньше то гравитация зеркало так погнет, что никакие актуаторы не помогут... НО ЭТО ЖЕ ПРИ 9,81м/с2!!!
au> И я говорю:..... Кстати, сегодня вот статья была: отражатели, что оставили аполлонцы, отражают лишь 10% от первоначального уровня. Загадились то ли пылью, то ли побило их солнечным ветром, то ли всем вместе.

И стало оно таким (или почти таким) сразу-в момент старта :) Пыли на Луне взятся НЕОТКУДА - если ее не баламутить.
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.0.173.0.17
+
+1
-
edit
 

au

   
★★
Wyvern-2> И стало оно таким (или почти таким) сразу-в момент старта :) Пыли на Луне взятся НЕОТКУДА - если ее не баламутить.

Повторяю: в 10 раз меньше отражает, чем отражал раньше.
А микро- и не очень метеориты её как раз и баламутят постоянно. Откуда там реголит — задумайтесь :) Плюс левитация на терминаторе и прочие (неизвестные) механизмы транспорта.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
au> Кстати, сегодня вот статья была: отражатели, что оставили аполлонцы, отражают лишь 10% от первоначального уровня. Загадились то ли пылью, то ли побило их солнечным ветром, то ли всем вместе. В общем, вывод там что телескопу бы то же самое светило.

Не, эт сильно некорректный вывод.

1. Зеркало телескопа находится в сильно других условиях, чем уголковый отражатель, "открытый всем ветрам". Так что загаживаться пылью и лупиться ветром будет минимум в разы медленнее.

2. Даже если он скисать будет так же быстро, то есть до 10% за 40 (в скобках, прописью: сорок) лет - кто-то собрался жить вечно?
 2.0.0.82.0.0.8

au

   
★★
Fakir> 1. Зеркало телескопа находится в сильно других условиях, чем уголковый отражатель, "открытый всем ветрам". Так что загаживаться пылью и лупиться ветром будет минимум в разы медленнее.

Скорее на порядки, если защита примерно как на земных.

Fakir> 2. Даже если он скисать будет так же быстро, то есть до 10% за 40 (в скобках, прописью: сорок) лет - кто-то собрался жить вечно?

В общем да, 40 лет — это как-бы минимум, а то и недолёт. Во-1 это огромная инвестиция, во-2 есть все предпосылки получить гораздо больше, и в-3 это зеркало, а не сенсор, и потому позволяет апгрейтить. Это как Аресибо — в 1963 году построили, и если бы не бабло, он бы жучил ещё много лет с апгрейдами.
 

  • Fakir [13.06.2010 13:13]: Предупреждение пользователю Diamant, 13.06.10
  • Fakir [13.06.2010 13:57]: Перенос сообщений в отстой

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
О телескопах с жидкими зеркалами. Но вещь таки нишевая.

Телескопы с жидкими линзами: как это работает

Дмитрий Вибе«Популярная механика» №12, 2015 Один из самых сложных этапов создания крупных телескопов — это получение зеркала точной формы. Но есть гораздо более простой и дешевый способ сделать параболическую поверхность — раскрутить в круглом сосуде жидкость. Есть ли у «жидких телескопов» будущее? Сейчас в мире идет создание нескольких телескопов, диаметры объективов которых измеряются десятками метров. Что примечательно: несмотря на общее бурное технологическое развитие человечества, шаги в увеличении максимального диаметра объектива телескопа по-прежнему происходят с интервалом, измеряемым столетиями. // Дальше — elementy.ru
 
 46.046.0
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆
Fakir> О телескопах с жидкими зеркалами. Но вещь таки нишевая.
Fakir> Телескопы с жидкими линзами: как это работает

Такое впечатление, что они этот топик читали :F
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  47.047.0
Последние действия над темой
1 2 3 4 5

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru