Gương màng cất cánh để sử dụng trong kính viễn vọng không gian lớn

Gương màng cất cánh để sử dụng trong kính viễn vọng không gian lớn

Dấu thời gian: Ngày 26 tháng 2023 năm 7 00:XNUMX sáng

Kính viễn vọng không gian minh họa
Trọng lượng nhẹ và chi phí thấp: các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới để tạo ra các gương kính viễn vọng có thể cho phép đặt các kính thiên văn lớn hơn và do đó nhạy hơn vào quỹ đạo. (Được phép: Sebastian Rabien, Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck)

Kính viễn vọng cực lớn trong không gian hoặc đài quan sát dựa trên khí cầu sẽ yêu cầu những chiếc gương lớn hơn, nhạy hơn và nhẹ hơn nhiều so với những chiếc đang hoạt động ngày nay. Các gương màng lớn có trọng lượng thực thấp hứa hẹn trong bối cảnh này, nhưng chúng khó sản xuất với chất lượng quang học cần thiết.

Các nhà nghiên cứu ở Đức đã đưa ra một phương pháp mới để tạo ra những chiếc gương polyme rất mỏng có chất lượng đủ cao để dùng làm gương chính trong kính viễn vọng không gian, sử dụng một phương pháp rất khác so với quy trình sản xuất và đánh bóng gương thông thường. Kỹ thuật này được phát triển bởi một nhóm tại Viện vật lý ngoài trái đất Max Planck, liên quan đến việc lắng đọng một polyme lên bề mặt của chất lỏng quay tạo thành hình dạng parabol hoàn hảo. Các gương thu được có trọng lượng nhẹ, đường kính khoảng 30 cm và có khả năng được thu nhỏ lên đến đường kính mét lớn hơn nhiều. Chúng cũng đủ linh hoạt để cuộn lại để vận chuyển trên tàu vũ trụ và mở ra khi đến đích.

Trong công việc của mình, các nhà nghiên cứu, đứng đầu là Sebastian Rabien, sử dụng một hiện tượng vật lý cơ bản: chất lỏng trong vật chứa đang quay sẽ tự nhiên tạo thành hình dạng bề mặt parabol. Họ đã sử dụng bề mặt này làm cơ sở để lắng đọng một loại polymer – trong trường hợp này là Parylene – với độ dày mong muốn. Sau khi được phủ một bề mặt phản chiếu như nhôm hoặc vàng, lớp màng này có thể được sử dụng như một tấm gương.

Polyme được phát triển bằng cách lắng đọng hơi hóa học. Kỹ thuật này thường được sử dụng để áp dụng các lớp phủ trên thiết bị điện tử, nhưng đây là lần đầu tiên nó được sử dụng để tạo ra các gương màng parabol. Rabien giải thích: “Toàn bộ quá trình diễn ra trong chân không, không có gió hoặc hạt làm phiền, cho phép tạo ra các bề mặt chất lượng quang học.

Các nhà nghiên cứu nói rằng họ có thể điều khiển cục bộ hình dạng parabol của gương bằng phương pháp quang học thích ứng bức xạ, bao gồm việc giãn nở nhiệt vật liệu bằng cách áp một chùm ánh sáng lên bề mặt trước hoặc sau của cấu trúc.

Rabien cho biết, các gương mới có thể được cuộn lại và cất gọn bên trong phương tiện phóng, sau đó được mở ra và định hình lại chính xác sau khi triển khai – điều này giúp giải quyết các vấn đề về trọng lượng và đóng gói cho gương kính thiên văn.

Ông nói: “Mặc dù chắc chắn cần nhiều nghiên cứu và kỹ thuật hơn, nhưng tôi nghĩ rằng chúng tôi có một quy trình có thể mở rộng đến các đường kính rất lớn (15 đến 20 m)”. Thế giới vật lý. “Trục gá chất lỏng để tạo hình dạng bề mặt cũng có chi phí phải chăng hơn đáng kể so với các phương pháp sản xuất quang học thông thường. Các buồng chân không có kích thước cần thiết để tạo ra những chiếc gương này đã tồn tại cho các mục đích khác và các quy trình tăng trưởng cần thiết có thể được điều chỉnh từ các công nghệ hiện có.”

Rabien cho biết, một loại đối tượng vật lý thiên văn có thể được chụp ảnh và tìm kiếm bằng cách sử dụng các gương như vậy là các ngoại hành tinh. “Tầm nhìn quan sát các hệ hành tinh xa xôi đó ở độ phân giải và độ nhạy cao, phân tích thời tiết hoặc lục địa, hoặc thậm chí là ánh sáng trên đường bờ biển, sẽ cần nhiều kính thiên văn lớn với những chiếc gương như vậy được đặt trên quỹ đạo. Hiện thực hóa ước mơ này cần giảm đáng kể trọng lượng thực tế và giá thành của gương chính, đồng thời có cách đóng gói chúng vào phương tiện phóng. Các kỹ thuật được mô tả trong công việc của chúng tôi có thể là con đường hướng tới một tầm nhìn như vậy.”

Các nhà nghiên cứu, những người báo cáo công việc của họ trong Quang học ứng dụng, nói rằng bây giờ họ muốn sử dụng kỹ thuật của mình để tạo ra những chiếc gương có kích thước hàng mét. “Điều này sẽ cho phép chúng tôi hiểu rõ hơn về chức năng bề mặt của gương cũng như cách tác động và kiểm soát nó, đồng thời định lượng các thông số kiểm soát quy mô lớn cần thiết.”

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý