Невозможно не смотреть на звёздное небо, правда? Ещё невозможнее его не слушать. И всем давно известно, что глаза и уши нашей планеты - красивые сооружения - телескопы.
Телескопы, конечно, бывают разными. Но, все они обладают главной рабочей поверхностью - зеркалом. И вот, рецепт создания такого зеркала - огромного, без единого, даже микроскопического дефекта - очень интересен.
Есть специальный материал для таких зеркал, называется он астроситалл - разновидность стеклокерамики. Слово "ситалл" происходит от двух слов: первая буква "с" взята из слова "стекло", потом союз "и", потом - окончание слова "кристалл". Вообще, ситаллы отличаются от стёкол своей микрокристаллической структурой, в то время как у стёкол структура аморфная.
В стекловаренный сосуд загружают подготовленную шихту - исходную смесь веществ. Основа шихты - кремнезём SiO2. Именно кремнекислородный каркас и является собственно несущей конструкцией ситалла:
Вещества, добавляемые к кремнезёму - компоненты ситалла - создают необходимые физические свойства: цвет, плотность, температурное расширение, хрупкость, твёрдость, электрические и оптические свойства. Главное качество, которым должно обладать зеркало космического телескопа - очень низкое (если не нулевое) значение коэффициента температурного расширения (КТР). То есть, зеркало не должно деформироваться при нагревании или охлаждении. Совсем. И конечно, оно должно быть абсолютно однородным.
Итак, к кремнезёму добавляют: оксиды алюминия и лития, а также диоксид титана. По ходу технологического процесса в массе выделяются кристаллы литиевых алюмосиликатов — сподумена LiAl(Si2O6) , эвкриптита LiAlSiO4 или петалита Li[AlSi4O10], которые и обеспечивают очень низкое или даже отрицательное значение КТР. Диоксид титана служит катализатором кристаллизации - возникновения кристаллов именно нужного размера и в нужном количестве и в нужной распределённости по пространству массы.
Далее, собственно варка при температуре около 1500 грС и постоянном перемешивании. Время варки может составлять до 15 суток. Готовую массу выливают в форму и остужают, постоянно контролируя, в течение нескольких месяцев. Далее - процедура тонкого отжига, то есть нагревание для того, чтобы снять внутренние напряжения и стабилизировать внутреннюю структуру. Потом зеркалу придают окончательную рабочую форму, об этом очень интересно, подробно и доходчиво рассказано вот здесь.
Варят астроситалл и делают из него заготовки для космических телескопов в России, в городе Лыткарино, на заводе оптического стекла. Именно здесь были изготовлены, например, сегменты Южно-африканского большого телескопа SALT (крупнейший оптический телескоп Южного полушария, Сазерленд, Южная Африка):
Кстати, одна из главных задач именно этого телескопа - исследование химического состава и эволюции нашего Млечного Пути и соседних галактик.
Дорогие читатели, с праздником, с Днём Космонавтики! А эта статья - подарок моему другу Сергею Челышову.