Будущие космические телескопы могут использовать «зеркальные мембраны»

Из этого легкого и гибкого материала однажды можно будет производить зеркала телескопов даже большего размера, чем зеркала JWST.

Эндрю Пол | Опубликовано 11 апреля 2023 г., 14:00 по восточному времени

Потребовались годы проектирования и инженерного труда, чтобы успешно отправить в космос самое большое зеркало телескопа. Теперь фирменная позолоченная решетка космического телескопа Джеймса Уэбба диаметром 6,5 метра вращается вокруг Солнца на высоте 1,5 миллиона километров над Землей, регулярно обеспечивая потрясающие, ранее недоступные виды Вселенной. Однако какими бы невероятными ни были его результаты, уже ведется работа над новым, многообещающим прорывом в области «зеркальной мембраны», который однажды сможет показать ученым космос по-новому.

Согласно недавнему заявлению немецкого Института внеземной физики Макса Планка, исследователь Себастьян Рабьен разработал более легкий, тонкий и более экономичный отражающий материал, который гипотетически способен создавать зеркала телескопа шириной 15-20 метров. Подробно в статье, опубликованной в журнале Applied Optics, Рабьен сначала испарил в вакуумной камере пока неизвестную жидкость, которая медленно осаждается на внутренних поверхностях, а затем объединяется с образованием полимера, который в конечном итоге образует основу зеркала.

[По теме: Ледяной гигант Уран демонстрирует свои многочисленные кольца на новом изображении JWST.]

Зеркала телескопа требуют формы параболы, чтобы концентрировать свет в одном месте. Чтобы добиться этого, Рабьен и его команда разместили внутри вакуумной камеры вращающийся контейнер с дополнительной жидкостью. Эта недавно введенная жидкость образует «идеальную параболическую форму», на которую затем нарастает полимер, образуя основу зеркала. Как отмечает Space.com, «в результате испарения на верхнюю часть наносится отражающий металлический слой, а жидкость смывается».

«Используя это основное физическое явление, мы нанесли полимер на эту идеальную оптическую поверхность, которая образовала параболическую тонкую мембрану, которую можно использовать в качестве главного зеркала телескопа, когда она покрыта отражающей поверхностью, такой как алюминий», — объяснил Рабьен в объявлении. .

На этом этапе, хотя материал в исследовании можно легко сложить или свернуть, чтобы упаковать для доставки в космос, эту оптимальную параболическую форму будет «почти невозможно» изменить. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали новый термический метод, использующий локализованные изменения температуры, вызванные светом, для достижения адаптивного контроля формы, который может вернуть мембране ее необходимую оптическую форму.

[По теме: НАСА раскрывает первые находки космического телескопа Джеймса Уэбба.]

Помимо телескопических применений, новые зеркальные мембраны могут быть использованы для адаптивных оптических систем. Эти системы используют деформируемые зеркала для компенсации искажений входящего света. Учитывая чрезвычайную податливость нового материала, зеркалам можно будет придавать форму с помощью электростатических приводов, что будет дешевле, чем существующие методы.

Заглядывая в будущее, команда Рабьена надеется провести дальнейшие эксперименты, чтобы улучшить пластичность мембраны, а также улучшить ее способность выдерживать первоначальные искажения. Есть также планы по выпуску еще более крупных конечных продуктов — цель, которая может стать неотъемлемой частью вывода нового достижения в космос.

Эндрю Пол — штатный обозреватель Popular Science, освещающий новости технологий. Ранее он был постоянным автором журналов The AV Club и Input, а его недавние работы также были представлены в журналах Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC, а также в журнале McSweeney's Internet Tendency. Он живет за пределами Индианаполиса.