Laserul construiește oglindă împingând margele împreună

Un fascicul de lumină verde concentrat a transformat 150 de margele de plastic într-o oglindă funcțională. Isprava este primul pas către un obiectiv ambițios: desfășurarea laserelor în spațiu pentru a asambla un nor de particule asemănătoare prafului într-o oglindă uriașă a telescopului.

„Cred că este foarte tare”, spune Michael Burns, un fizician laser la Institutul Rowland din Harvard. „Demonstrează ceva despre care a fost discutat doar înainte.”

Cea mai mare parte a fizicii fundamentale din spatele ideii de a construi oglinzi spațiale cu lasere este solidă, spune Burns. Lumina oferă o împingere subtilă atunci când sare de materie. De asemenea, poate prinde particulele iluminate într-un fascicul laser, ceea ce le permite oamenilor de știință să izoleze celulele individuale și chiar atomii. În cele din urmă, împrăștierea luminii de pe o particulă poate servi ca o forță de legătură, permițând mai multor particule să se autoasambleze în structuri organizate. Exploatând aceste proprietăți ale luminii, astronomul Antoine Labeyrie a propus în 1979 că o pereche de lasere care trag continuu în spațiu ar putea direcționa miliarde de particule mici într-o parabolă strâns legată și să le țină pe loc, creând o oglindă telescopică enormă și ușoară.

Din 2005, fizicianul Tomasz Grzegorczyk de la BAE Systems din Burlington, Massachusetts, și colegii săi au analizat fizica interacțiunilor laser și particule care ar forma această oglindă aparent magică. Pentru a construi o oglindă rudimentară, ei au plasat câteva sute de mărgele de plastic de dimensiuni micrometrice într-un rezervor de sticlă umplut cu apă și au strălucit un fascicul laser în rezervor de dedesubt.

Laserul a împins aproximativ 150 de margele în partea de sus a rezervorului împotriva sticlei și le-a forțat împreună într-o structură cristalină, reflectorizantă. Pentru a testa reflectivitatea creației lor, cercetătorii au proiectat o imagine cu cifra 8 de pe o riglă de plastic pe oglindă și au folosit o cameră pentru a captura imaginea reflectată. Oglinda a oferit o reflexie neclară, dar recunoscută, a raportat echipa lui Grzegorczyk pe 13 ianuarie în Scrisori de revizuire fizicăîn ciuda suprafeței relativ aspre a oglinzii.

Evident, mai sunt mulți pași de parcurs înainte ca NASA să comande un telescop spațial asamblat cu laser. Oglinda lui Grzegorczyk are doar aproximativ 40 de micrometri și se bazează pe apa din jur pentru a absorbi o parte din căldura laserului. Rămân, de asemenea, obstacole tehnologice enorme, inclusiv necesitatea a două lasere puternice care rulează continuu ani de zile în spațiu pentru a ține oglinda împreună. „Cu tehnologia actuală, aceasta este încă mai aproape de science fiction”, spune Burns.

Cu toate acestea, performanța potențială a unei astfel de oglinzi în spațiu este atât de extraordinară încât Grzegorczyk spune că nu poate renunța. În teorie, o pereche de lasere ar putea construi și întreține o oglindă de 35 de metri, mai mare decât orice oglindă a telescopului din spațiu sau de pe Pământ. Ar avea aceeași masă ca o chiflă de hamburger. Spre comparație, oglinda de 6,5 metri de pe telescopul spațial James Webb al NASA, care urmează să fie lansată în 2018, are o masă de aproape 700 de kilograme.

Deoarece oglinzile mai mari colectează mai multă lumină, o oglindă construită cu laser conectată la o cameră ar putea imaginea planetele care orbitează în jurul stelelor îndepărtate, precum și galaxiile de la marginea universului vizibil. În plus, oglinda s-ar putea vindeca singură: dacă gunoaiele spațiale spargeau o secțiune, laserele ar împinge particulele deplasate înapoi în poziție.

Deocamdată, Grzegorczyk vrea să facă pași mici. El caută să construiască o oglindă care să plutească în apă, mai degrabă decât să se cuibărească pe acoperișul rezervorului. „Dacă tot ce trebuie să așteptăm este tehnologia”, spune el, „atunci va zbura în cele din urmă.”