Открытия и гипотезы, 2015 №03 - [24]

_{Ошибка Пейнтера до сих пор отдается эхом и иногда встречается в статьях о генетике. Вот и в нашей статье в «ОиГ» № 2 за 2015 год в статье «Первый вопрос» она тоже имела место. Просим не судить строго.}

_{Гл. редактор И. Левченко}

НАУКА И ТЕХНИКА Как делают зеркала для телескопов

Пустыня Атакама в Чили — райское место для астрономов. Уникальная чистота воздуха, благоприятные атмосферные условия в течение года и крайне низкий уровень светового загрязнения делают этот негостеприимный район идеальным местом для строительства телескопов. К 2020 году здесь планируется построить ещё один впечатляющий астрономический инструмент — Гигантский Магелланов Телескоп (GMT).

В основе его оптической системы лежит отражающая поверхность из 7 огромных зеркал. Каждое диаметром 8,4 м и весом 20 т.

Само по себе изготовление таких зеркала, да ещё и с требуемой точностью, представляет настоящий инженерный шедевр. Как же создаются подобные изделия?

Производственный процесс разработан специалистами Лаборатории зеркал обсерватории Стюарда Университета Аризоны. Каждое зеркало составляется из большого количества шестиугольных сегментов, что позволяет в 5 раз снизить массу изделия по сравнению с цельнолитым зеркалом такого же размера.

Заготовки из высококачественного боросиликатного стекла изготавливаются в Японии. Толщина сегментов не превышает 28 мм, что положительно влияет на условия эксплуатации — такое зеркало будет быстро принимать температуру окружающей среды, что предотвратит возникновение колебаний воздуха у поверхности и искажение изображения.

После укладки стеклянных заготовок на подложки (1681 шт.), сверху вся площадь будущего зеркала накрывается огромной вращающейся печью. Температура достигает 1178 градусов Цельсия, скорость вращения печи — 5 оборотов в минуту. В результате сегменты сплавляются и образуют единый стеклянный массив. Вращение печи за счёт центробежной силы позволяет грубо сформировать параболическую поверхность.

После этого начинается долгий процесс контролируемого равномерного охлаждения, в той же самой вращающейся печи. Он занимает три месяца, чтобы предотвратить появление трещин из-за слишком быстрого охлаждения. По окончании охлаждения, будущее зеркало аккуратно снимается с термостойкой подложки и переносится на полировочный стенд.

Каждое зеркало состоит из множества шестиугольных заготовок.

Накрытые огромной печью-колпаком заготовки сплавляются в единое целое.

Полировка одного зеркала занимает около года.

Так должен выглядеть Гигантский Магелланов Телескоп в конце сборки.

Далее начинается ещё более длительный и кропотливый процесс полировки зеркала. В отличие от зеркал сферических, кривизна поверхности которых постоянна, полировка гигантского параболического зеркала высочайшей точности представляет собой очень непростую задачу.

Вообще, параболические линии и поверхности являются, так сказать, неестественными. Почти весь доступный и создаваемый инструментарий так или иначе связан с окружностями и сферами, поэтому учёным и технологам пришлось поломать голову над полировкой зеркала.

Один из основных инструментов для полировки представляет собой вращающийся диск диаметром около 1 метра, с дозаторами полировальных веществ. Диск может перемещаться вдоль направляющей рельсы, в то время как само зеркало вращается вокруг оси на полировальном стенде.

Для получения седловидной параболической поверхности осуществляется управляемое компьютером шлифование, в ходе которого снимается 6–8 мм стекла. Точность обработки поверхности на данном этапе достигает 100 микрон. Далее начинается полирование. После каждого цикла полировки с помощью интерферометра проводится измерение поверхности зеркала.

Лазерным лучом сканируется вся площадь зеркала, а различные отклонения отражённого луча на выпуклостях и впадинах фиксируются и составляется карта дефектов.

Разрешение интерферометра составляет около 5 нанометров.

На основании составленной карты дефектов компьютер управляет инструментами в ходе последующего цикла полировки, тратя больше времени или применяя большее давление при обработке конкретных участков.

Для задач, которые будет выполнять телескоп, допускается наличие дефектов поверхности не более 25 нанометров. И добиться этого очень непросто. Полировка первого зеркала заняла около года. После того как цикл полировки закончен, на стекло наносится специальное напыление, которое и делает стекло зеркалом.

Подготовил Л. Кольцов

ТЕХНИКА В ВАШЕМ ДОМЕ История стиралок

Родословная современных стиральных машин начиналась с простого деревянного корыта, в котором женщины полоскали бельё. Нельзя отрицать очевидный факт: веками вся тяжесть стирки ложилась в основном на плечи слабого пола. И тогда мужчины придумали заменить их труд машинным.

История «стиралок»

Кто и когда изобрёл нехитрые стиральные приспособления в виде валиков и гофрированных досок, неизвестно, поэтому первым действительно техническим приспособлением считаются два деревянных цилиндра, один из которых был гофрированным. Вкладываешь простыню между ними и крутишь ручку — вот и вся стирка! В 1861 году это устройство, но уже с гладкими подпружиненными валиками, превратили в нехитрый, но эффективный механизм отжима.