Мембранні дзеркала злітають для використання у великих космічних телескопах

Надзвичайно великі телескопи в космосі або обсерваторії на повітряних кулях потребуватимуть набагато більших, чутливіших і легших дзеркал, ніж ті, що працюють сьогодні. Великі мембранні дзеркала з малою площею ваги є перспективними в цьому контексті, але їх важко виготовити з необхідною оптичною якістю.

Дослідники з Німеччини винайшли новий спосіб виготовлення дуже тонких полімерних дзеркал достатньо високої якості, щоб служити основними дзеркалами в космічних телескопах, використовуючи підхід, який дуже відрізняється від традиційного виробництва дзеркал і процесів полірування. Методика, розроблена командою в Інститут позаземної фізики Макса Планка, передбачає нанесення полімеру на поверхню обертової рідини, яка утворює ідеальну параболічну форму. Отримані дзеркала легкі, мають діаметр близько 30 см і потенційно можуть бути масштабовані до набагато більших діаметрів метрів. Вони також досить гнучкі, щоб їх можна було згорнути для транспортування на космічному кораблі та розгорнути, коли він досягне місця призначення.

У своїй роботі дослідники на чолі з Себастьян Рабієн, використав основний фізичний феномен: рідина в контейнері, що обертається, природним чином утворює параболічну форму поверхні. Вони використали цю поверхню як основу, на яку нанесли полімер – парилен, в даному випадку – потрібної товщини. Після покриття поверхнею, що відбиває, такою як алюміній або золото, цю мембрану можна використовувати як дзеркало.

Полімер вирощують методом хімічного осадження з газової фази. Цей метод зазвичай використовується для нанесення покриттів на електроніку, але це перший випадок, коли він використовується для створення параболічних мембранних дзеркал. «Весь процес відбувається у вакуумі, без заважаючих вітрів або часток, що забезпечує оптичну якість поверхонь», — пояснює Рабієн.

Дослідники кажуть, що вони можуть локально маніпулювати параболічною формою дзеркала, використовуючи метод радіаційної адаптивної оптики, який передбачає термічне розширення матеріалу шляхом застосування світлового променя до передньої або задньої поверхні конструкції.

Нові дзеркала можна було б згорнути в рулон і компактно зберігати всередині ракети-носія, а потім розгорнути й точно змінити форму після розгортання – те, що допомагає вирішити проблеми ваги та упаковки дзеркал телескопа, каже Рабієн.

«Хоча, звичайно, потрібні додаткові дослідження та інженерні розробки, я думаю, що у нас є процес, який можна масштабувати до дуже великих діаметрів (від 15 до 20 м)», — каже він Світ фізики. «Рідкий дорн для форми поверхні також є значно доступнішим, ніж звичайні методи виробництва оптики. Вакуумні камери розміру, необхідного для виготовлення цих дзеркал, уже існують для інших цілей, а необхідні процеси росту можна адаптувати за допомогою доступних технологій».

Конструкції наночастинок на дзеркалі можуть допомогти створити дисплеї зі зміною кольору

Одним із типів астрофізичних об’єктів, які можуть бути зображені та шукані за допомогою таких дзеркал, є екзопланети, каже Рабієн. «Для того, щоб побачити ці далекі планетарні системи з високою роздільною здатністю та чутливістю, визначити погоду чи континенти, або навіть світло на береговій лінії, потрібно було б розмістити на орбіті багато великих телескопів з такими дзеркалами. Щоб зробити цю мрію можливою, потрібно суттєво зменшити вагу та вартість основного дзеркала, а також спосіб упакувати їх у ракету-носій. Техніки, описані в нашій роботі, можуть стати шляхом до такого бачення».

Дослідники, які звітують про свою роботу в Прикладна оптика, кажуть, що тепер вони хотіли б використати свою техніку для виготовлення дзеркал розміром у метри. «Це дозволить нам краще зрозуміти поверхневу функцію дзеркал і як впливати на неї та контролювати її, а також кількісно визначити необхідні масштабні параметри контролю».

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• Карбування майбутнього з Адріенн Ешлі. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/membrane-mirrors-take-off-for-use-in-large-space-telescopes/