Eine der größten Einschränkungen bei der Größe von Objekten, die in die Umlaufbahn gebracht werden, ist die Größe der Verkleidung, mit der sie dorthin gebracht werden. Große Teleskope müssen in ein relativ kleines Verkleidungsgehäuse gestopft und zu ihrer vollen Größe entfaltet werden, was manchmal komplizierte Verfahren erfordert. Aber selbst mit diesen Prozessen gibt es immer noch eine Obergrenze dafür, wie groß ein Teleskop sein kann. Das könnte sich mit dem Aufkommen intelligenter Materialien bald ändern – insbesondere bei einem vom Institute for Advanced Concepts (NIAC) der NASA finanzierten Projekt, das ein kilometergroßes Radioteleskop im Weltraum ermöglichen würde.
Das von Davide Guzzetti in Auburn geleitete Projekt würde selbstfaltende intelligente Polymere nutzen, um eine Reihe von Radioantennen in einem Spiralmuster im Weltraum einzusetzen. Wissenschaftler könnten dann Interferometrie verwenden, eine Technik, bei der Signale, die auf verschiedene, verteilte Schüsseln treffen, verwendet werden, um den effektiven Bereich des Teleskops zu vergrößern.
Dieses Teleskop eignet sich möglicherweise besonders gut für die Suche nach einem Signal: dem 21-cm-Signal. Dieses Signal, eine Art heiliger Gral der Astrophysik, wurde während der frühen Lebenszeit von Wasserstoff ausgesendet und ist entscheidend für das Verständnis dessen, was zwischen dem Urknall und der Ära der Reionisierung im frühen Universum geschah.
Leider erreicht das Signal die Erde mit relativ niedrigen Frequenzen, die dann von unserer Ionosphäre herausgefiltert und in einigen Fällen durch unsere eigenen Funkemissionen unterbrochen werden. Daher haben verschiedene Teams hierfür Lösungsvorschläge gemacht. Wir haben bereits über die Idee eines Teleskops auf der anderen Seite des Mondes berichtet. Andere Projekte umfassen Schwärme getrennter Teleskope im Weltraum, die ebenfalls Interferometrie nutzen, aber voneinander getrennt wären.
Ein Teleskop auf dem Mond ist zwar großartig, aber es würde dort eine Infrastruktur für den Bau und Betrieb erfordern, die offensichtlich noch nicht existiert. Andererseits können Teleskope, die in einer Interferometerkonfiguration aufgestellt, aber nicht physisch verbunden sind und einfach im Raum schweben, ihre relative Position ändern, was die Aufrechterhaltung dieser Anordnung zu einer besonderen Herausforderung macht.
Dr. Guzzetti und seine Co-Autoren glauben, dass sie eine Lösung haben: Sie bauen ein Interferometer mit Dutzenden winziger Sensoren auf, verbinden diese aber mit einem intelligenten Material, das sich im Weltraum entfalten kann. In diesem Szenario profitieren Sie von der großen effektiven Fläche eines Interferometers, ohne dass komplizierte Korrekturalgorithmen für die relative Satellitenposition erforderlich sind. Für den Betrieb müsste man auch keine komplette Infrastruktur auf dem Mond aufbauen – sie könnte mit moderner Technologie aufgebaut werden, die bereits einen relativ hohen Entwicklungsstand aufweist.
In ein Papier In der 2021 veröffentlichten Studie beschreibt das Team, wie dieses System funktionieren könnte, einschließlich der Verwendung einer Reihe von „Tintenscharnieren“, die ein Falten in einem Material bewirken können, sobald es eine bestimmte Temperatur erreicht. Da es bei direkter Sonneneinstrahlung zweifellos diese Temperatur (100 °C) erreichen würde, könnte sich eine Reihe von Sensoren mit diesen strategisch dazwischen platzierten Scharnieren zu einem Spiralmuster ausdehnen, das einen Durchmesser von mehreren Kilometern haben könnte.
Das ist eine ziemlich gute Oberfläche für ein Interferometer. Und die Sensoren können alle mithilfe von Drähten oder ähnlichen Verbindungen, die über die Scharniere verlaufen, miteinander verbunden werden, wodurch das Problem beseitigt wird, das bei anderen Interferometern im Weltraum mit getrennten Komponenten auftritt.
Obwohl das System seine Vorteile hat und das Papier eine Methode beschreibt, mit der es eingesetzt werden könnte, gibt es keine klaren Folgemaßnahmen zu den nächsten Schritten für das Projekt. Die in dem System verwendeten Formgedächtnispolymere haben auch unzählige andere Verwendungsmöglichkeiten, sodass der Bau eines riesigen Teleskops im Weltraum für darauf spezialisierte Forscher möglicherweise nicht die höchste Priorität hat. Aber wie bei allen Ideen lohnt es sich, darauf hinzuweisen und sich daran zu erinnern, dass wir vielleicht eines Tages ein kilometergroßes Teleskop über der Erde schweben lassen könnten, das Spuren des frühen Universums auffängt.