ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ข่าวอวกาศ

    กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวขนาดใหญ่บนดวงจันทร์


ทีมนักดาราศาสตร์และนักทำกล้องจากหลายชาติอาจจะพบหนทางที่จะสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่บนดวงจันทร์ได้

เออร์แมนโน โบร์รา ศาสตราจารย์ทางฟิสิกส์ ณ ห้องปฏิบัติการออฟติค แห่งมหาวิทยาลัยลาวาล ประเทศแคนาดา กล่าวว่าเป็นเรื่องที่ธรรมดามาก ทั้งนี้ไอแซค นิวตันรู้ว่าของเหลวใดๆก็ตาม ถ้าเราใส่เข้าไปในภาชนะที่ไม่ลึก และทำให้หมุน โดยธรรมชาติแล้ว ถ้าสมมุติว่าภาชนะเป็นรูปทรงพาราโบลา ซึ่งเป็นรูปร่างเดียวกันกับกระจกของกล้องโทรทรรศน์ที่นำแสงของดาวไปยังจุดโฟกัส สิ่งเหล่านี้อาจจะเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างหอดูดาวขนาดยักษ์บนดวงจันทร์

ทั้งนี้ ศาสตราจารย์โบร์ราได้ศึกษาเรื่องกล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวมาตั้งแต่ปี 1992 นอกจากนี้ นายซิมอน วอร์เดน ผู้อำนวยการของ NASA Ames Research Center ก็เป็นสมาชิกคนหนึ่งในทีมนานาชาติดังกล่าวด้วย

ภาพวาดแสดงหลักการการหมุนของกล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวบนดวงจันทร์
Credit: Univ. of British Columbia

สำหรับบนพื้นโลก กระจกของเหลวสามารถสร้างขึ้นได้ง่ายและมีความสมบูรณ์แบบ ถ้าภาชนะที่บรรจุของเหลวถูกรักษาไว้ในแนวราบอย่างถูกต้องและติดตั้งอยู่บนที่ที่มีแรงเสียดทานและการสั่นที่ต่ำมาก รวมไปถึงจะต้องถูกหมุนด้วยความเร็วที่คงที่ ศาสตราจารย์โบร์รากล่าวเสริมว่า มันไม่ต้องการการหมุนที่เร็วมาก ทั้งนี้กระจกที่สร้างขึ้นนั้นมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 เมตร จะถูกทำให้หมุนด้วยความเร็ว 3 ไมล์ต่อชั่วโมง เมื่อเทียบกับสภาพแรงโน้มถ่วงที่ต่ำบนดวงจันทร์แล้ว การหมุนก็จะยิ่งช้าลงอีก

กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวส่วนใหญ่บนโลกเรานั้นจะใช้ปรอท สาเหตุก็เนื่องมาจาก ปรอทจะหลอมที่อุณหภูมิห้องและสามารถสะท้อนแสงได้ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ของแสงที่มาตกกระทบ โดยภาพรวมแล้วปรอทถูกมองว่าถูกนำมาใช้งานในกรณีนี้ได้ดีเกือบเท่ากับแร่เงิน

กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวที่ใหญ่ที่สุดบนพื้นโลกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 เมตร อยู่ที่มหาวิทยาลัยบริติช โคลัมเบีย
ที่มา http://technology.newscientist.com/article/dn14030

เมื่อพิจารณากรณีบนดวงจันทร์แล้ว เราไม่สามารถใช้ปรอทได้เนื่องจากปรอทมีความหนาแน่นสูงทำให้มันมีน้ำหนักที่หนักมากเกินไป ซึ่งจะมีผลต่อการนำส่งไปในอวกาศในหลายประการ อาทิเช่น การส่งของที่หนักมากจำเป็นที่จะต้องใช้เชื้อเพลิงมาก ซึ่งงบประมาณการส่งก็จะยิ่งแพงขึ้นอีก นอกจากนี้ ปรอทยังสามารถระเหยได้รวดเร็วมากเมื่อมันสัมผัสกับสุญญากาศบนดวงจันทร์

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ศาสตราจารย์โบร์ราและเพื่อนร่วมงานได้ทดลองสารประกอบอินทรีย์ที่เป็นที่รู้จักกันดีว่า "ของเหลวไอออนิก(ionic liquids)" ของเหลวไอออนิกพื้นฐานที่เรารู้จักกันดีคือเกลือที่ถูกละลาย อัตราการระเหยแทบจะมีค่าเป็นศูนย์ ดังนั้นมันจะไม่ระเหยในชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ โดยมันจะยังคงสภาพเป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ำมาก ทั้งนี้ศาสตราจารย์โบร์ราและเพื่อนร่วมงานกำลังพยายามสังเคราะห์ของเหลวไอออนิกที่ยังคงสภาพเป็นของเหลวได้แม้แต่ ณ อุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว

โดยปกติแล้วของเหลวไอออนิกจะมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำแต่น้อยกว่าปรอท ถึงแม้ว่าคุณสมบัติการสะท้อนแสงของของเหลวไอออนิกจะไม่สูงมากเมื่อเทียบกับปรอท แต่กระจกหมุนที่จะบรรจุของเหลวไอออนิกจะถูกเคลือบด้วยชั้นบางๆของเงิน ซึ่งมีความหนาเพียง 50 – 100 นาโนเมตร ซึ่งในสภาพสุญญากาศ กระจกเหลวที่ถูกเคลือบด้วยชั้นเงินบางๆ จะไม่มีการระเหยหรือหมองลง

กระจกเหลวไม่สามารถเอียงจากแนวราบได้เนื่องจากของเหลวจะไหลออกและ ทำลายกระจก แต่ไม่ได้หมายความว่ากล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวจะไม่สามารถชี้ไปยังเป้าหมายได้ นักออกแบบกระจกของกล้องกำลังทำการทดลองทางด้านจักรกลอิเล็กทรอนิกส์เพื่อทำความโค้งของกระจกใบที่สองที่ใช้ในกระจกเหลว โดยเทคนิคนี้จะคล้ายกับเทคนิคที่ใช้กับกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ในเปอร์โต ริโก

กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ในเปอร์โต ริโก โดยกล้องดังกล่าวไม่สามารถหมุนได้
แต่กล้องยังคงสแกนสัญญาณวิทยุจากอวกาศ โดยใช้การหมุนของกระจกใบที่สอง
ทั้งนี้ กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวที่จะติดตั้งบนดวงจันทร์อาจจะใช้เทคนิคที่คล้ายๆ กันนี้
ที่มา http://www.aoc.nrao.edu/~emomjian/

สถานที่ที่จะติดตั้งกล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวบนดวงจันทร์นั้น คาดว่าจะเป็นบริเวณขั้วโลกของดวงจันทร์ ถึงแม้ว่าแกนหมุนของดวงจันทร์จะส่ายด้วยคาบเวลา 18.6 ปี แต่ตลอดช่วงเวลา 18.6 ปี กล้องโทรทรรศน์ยังคงชี้ไปยังบริเวณที่ต้องการบนท้องฟ้า ทั้งนี้ตัวกระจกเหลวของกล้องจะถูกติดตั้งใกล้กับส่วนก้นของหลุมที่อยู่ในเงามืดตลอดเวลา เพื่อรักษาค่าอุณหภูมิให้ต่ำและคงที่สม่ำเสมอ ซึ่งจะเหมาะสำหรับดาราศาสตร์ย่านอินฟราเรด นอกจากนี้แผงเซลล์สุริยะจะถูกติดตั้งใกล้กับภูเขาบนดวงจันทร์ที่ได้รับแสงตลอดเวลาเพื่อสร้างพลังงานสำหรับการหมุนกระจก

จากการที่กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวจะต้องหันชี้ไปบนท้องฟ้าตลอดเวลา ทำให้ในการสร้างกล้องนี้สามารถขจัดส่วนการควบคุมการส่ายที่ใช้สำหรับกล้องโทรทรรศน์ของหอดูดาวออกไปได้ อาทิเช่นระบบเกียร์ และระบบควบคุมการหันกล้อง ซึ่งล้วนแล้วแต่มีน้ำหนักมาก

ศาสตราจารย์โบร์รากล่าวเสริมว่า สิ่งที่เราต้องการก็คืออุปกรณ์ที่จะใช้บรรจุกระจกเหลว ซึ่งอาจจะเป็นอุปกรณ์คล้ายร่มซึ่งสามารถกางออกได้ รวมไปถึงว่า อุปกรณ์ดังกล่าวควรจะมีแรงเสียดทานต่ำ เนื่องจากจะต้องถูกขับให้หมุนด้วยมอเตอร์

นอกจากนี้ ผู้อำนวยการวอร์เดน ได้คาดการว่าวัสดุทั้งหมดที่ใช้ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์กระจกเหลวจะมีน้ำหนักรวมประมาณไม่กี่ตัน ซึ่งมีความเป็นไปได้ที่จะถูกขนส่งด้วยจรวด Ares 5 ในปี 2020 และในอนาคตขนาดของกล้องโทรทรรศน์อาจจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 100 เมตร ซึ่งจะใหญ่กว่าสนามฟุตบอลเสียอีก

บทความที่อธิบายถึงศักยภาพและความเป็นไปได้ในการมีกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 – 100 เมตร ได้แก่ "Metal Films Deposited on Liquids and Implications for the Lunar Liquid Mirror Telescope" ซึ่งเขียนโดย Ermanno F. Borra, Omar Seddiki, Roger Angel, Daniel Eisenstein, Paul Hickson, Kenneth R. Seddon and Simon P. Worden ซึ่งได้ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Nature ในปี 2007 โวลุ่ม 447 หน้า 979-981

นอกจากนี้ หลักการใหม่ที่อธิบายโดยศาสตราจารย์โบร์รา ที่ได้นำเสนอตั้งแต่ 20 พฤษภาคม 1991 ได้ตีพิมพ์ในชื่อเรื่อง "The Case for a Liquid Mirror in a Lunar-Based Telescope" ปรากฏในวารสารวิชาการ The Astrophysical Journal ปี 1991 โวลุ่ม 373 หน้า 317-321 และอีกฉบับที่ใช้ชื่อเรื่องว่า "A Lunar Infrared Telescope to Study the Early Universe" ตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal ปี 2008 โวลุ่ม 680 หน้า 1582

สำหรับกล้องโทรทรรศน์ ณ สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย และที่อื่นๆ ล้วนแล้วแต่ใช้หลักการของกระจกเหลว โดยหนึ่งในนี้ก็คือ โครงการ LMT (International Liquid Mirror Telescope)

ภาพวาดโครงสร้างกล้องโทรทรรศน์กระจกเหลว โครงการ LMT
ที่มา http://www.aeos.ulg.ac.be/LMT/

กระจกเหลว โครงการ LMT
ที่มา http://www.aeos.ulg.ac.be/LMT/

กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลว โครงการ LMT
ที่มา http://www.aeos.ulg.ac.be/LMT/

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

ข่าววันที่ 19 ตุลาคม 2551

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]