Οι καθρέφτες με μεμβράνες απογειώνονται για χρήση σε μεγάλα διαστημικά τηλεσκόπια

Τα εξαιρετικά μεγάλα τηλεσκόπια στο διάστημα ή τα παρατηρητήρια που βασίζονται σε μπαλόνια θα απαιτήσουν καθρέφτες που είναι πολύ μεγαλύτεροι, πιο ευαίσθητοι και ελαφρύτεροι από αυτούς που λειτουργούν σήμερα. Καθρέφτες μεγάλης μεμβράνης με χαμηλό τοπικό βάρος δείχνουν πολλά υποσχόμενα σε αυτό το πλαίσιο, αλλά είναι δύσκολο να κατασκευαστούν με την απαιτούμενη οπτική ποιότητα.

Ερευνητές στη Γερμανία βρήκαν έναν νέο τρόπο για να κατασκευάσουν πολύ λεπτά πολυμερή κάτοπτρα αρκετά υψηλής ποιότητας ώστε να χρησιμεύουν ως κύριοι καθρέφτες στα διαστημικά τηλεσκόπια, χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση που είναι πολύ διαφορετική από τις συμβατικές διαδικασίες παραγωγής και γυαλίσματος καθρεφτών. Η τεχνική, που αναπτύχθηκε από μια ομάδα στο Ινστιτούτο Max Planck για Εξωγήινη Φυσική, περιλαμβάνει την εναπόθεση ενός πολυμερούς στην επιφάνεια ενός περιστρεφόμενου υγρού που σχηματίζει ένα τέλειο παραβολικό σχήμα. Οι καθρέφτες που προκύπτουν είναι ελαφροί, έχουν διάμετρο περίπου 30 cm και θα μπορούσαν ενδεχομένως να κλιμακωθούν σε πολύ μεγαλύτερες διαμέτρους μέτρων. Είναι επίσης αρκετά ευέλικτα ώστε να τυλίγονται για μεταφορά σε ένα διαστημόπλοιο και να ξεδιπλώνονται μόλις φτάσει στον προορισμό του.

Στην εργασία τους, οι ερευνητές, με επικεφαλής Σεμπάστιαν Ράμπιεν, έκανε χρήση ενός βασικού φαινομένου της φυσικής: ότι ένα υγρό σε ένα περιστρεφόμενο δοχείο θα σχηματίσει φυσικά ένα παραβολικό σχήμα επιφάνειας. Χρησιμοποίησαν αυτή την επιφάνεια ως βάση στην οποία εναποθέτουν ένα πολυμερές – το παρυλένιο, στην προκειμένη περίπτωση – με το επιθυμητό πάχος. Μόλις επικαλυφθεί με μια ανακλαστική επιφάνεια όπως αλουμίνιο ή χρυσό, αυτή η μεμβράνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καθρέφτης.

Το πολυμερές αναπτύσσεται χρησιμοποιώντας χημική εναπόθεση ατμού. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται συνήθως για την εφαρμογή επικαλύψεων σε ηλεκτρονικά, αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία παραβολικών κατόπτρων μεμβράνης. «Ολόκληρη η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο κενό, χωρίς ενοχλητικούς ανέμους ή σωματίδια, κάτι που επιτρέπει επιφάνειες οπτικής ποιότητας», εξηγεί ο Rabien.

Οι ερευνητές λένε ότι μπορούν τοπικά να χειριστούν το παραβολικό σχήμα του καθρέφτη χρησιμοποιώντας μια μέθοδο προσαρμοστικής οπτικής ακτινοβολίας, η οποία περιλαμβάνει θερμική επέκταση του υλικού με την εφαρμογή μιας δέσμης φωτός στην μπροστινή ή πίσω επιφάνεια της κατασκευής.

Οι νέοι καθρέφτες θα μπορούσαν να τυλιχτούν και να αποθηκευτούν συμπαγώς μέσα σε ένα όχημα εκτόξευσης, και στη συνέχεια να ξεδιπλωθούν και να αναδιαμορφωθούν με ακρίβεια μετά την ανάπτυξη – κάτι που βοηθά στην επίλυση προβλημάτων βάρους και συσκευασίας για τους καθρέφτες των τηλεσκοπίων, λέει ο Rabien.

«Αν και σίγουρα χρειάζεται περισσότερη έρευνα και μηχανική, νομίζω ότι έχουμε μια διαδικασία που μπορεί να κλιμακωθεί σε πολύ μεγάλες διαμέτρους (15 έως 20 m)», λέει. Κόσμος Φυσικής. «Το υγρό μανδρέλι για το σχήμα της επιφάνειας είναι επίσης σημαντικά πιο προσιτό από τις συμβατικές μεθόδους παραγωγής οπτικών. Οι θάλαμοι κενού του μεγέθους που απαιτείται για την κατασκευή αυτών των καθρεπτών υπάρχουν ήδη για άλλους σκοπούς και οι διαδικασίες ανάπτυξης που απαιτούνται μπορούν να προσαρμοστούν από τις διαθέσιμες τεχνολογίες».

Οι κατασκευές νανοσωματιδίων σε καθρέφτη θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη δημιουργία οθονών που αλλάζουν χρώμα

Ένας τύπος αστροφυσικού αντικειμένου που θα μπορούσε να απεικονιστεί και να αναζητηθεί χρησιμοποιώντας τέτοιους καθρέφτες είναι οι εξωπλανήτες, λέει ο Rabien. «Το όραμα της εξέτασης αυτών των μακρινών πλανητικών συστημάτων σε υψηλή ανάλυση και ευαισθησία, η επίλυση του καιρού ή ηπείρων, ή ακόμα και των φώτων σε μια ακτογραμμή, θα απαιτούσε πολλά μεγάλα τηλεσκόπια με τέτοιους καθρέφτες να τεθούν σε τροχιά. Για να γίνει δυνατό αυτό το όνειρο χρειάζεται σημαντική μείωση στο τοπικό βάρος και το κόστος του πρωτεύοντος καθρέφτη, καθώς και έναν τρόπο να τα συσκευάσετε σε ένα όχημα εκτόξευσης. Οι τεχνικές που περιγράφονται στη δουλειά μας θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένα μονοπάτι προς ένα τέτοιο όραμα».

Οι ερευνητές, που αναφέρουν την εργασία τους στο Εφαρμοσμένη Οπτική, λένε ότι θα ήθελαν τώρα να χρησιμοποιήσουν την τεχνική τους για να φτιάξουν καθρέφτες σε μέγεθος μέτρα. «Αυτό θα μας επέτρεπε να κατανοήσουμε καλύτερα την επιφανειακή λειτουργία των κατόπτρων και πώς να την επηρεάσουμε και να την ελέγξουμε και να ποσοτικοποιήσουμε τις απαιτούμενες παραμέτρους ελέγχου μεγάλης κλίμακας».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/membrane-mirrors-take-off-for-use-in-large-space-telescopes/