Дзеркала для телескопів успішно худнуть Laser Focus World
Нове покоління надзвичайно легких телескопів на Землі, космосі або Місяці може бути можливим за допомогою технології композитного дзеркала, розробленої спільно НАСА та приватною промисловістю. Техніка оптичної реплікації створила дзеркала з тонким листом діаметром 0,6 м, вагою менше одного кг, дзеркала, зміцнені сердечником, довжиною 0,9 м, вагою 4 кг та рефлекторну решітку 1,5 ¥, що наближається до 23 кг. Важать скляні дзеркала з однаковими площами поверхні із традиційним співвідношенням діаметра до товщини 6: 1
Дзеркала для телескопів успішно худнуть
Тиражування дзеркал з армованими графітовим волокном композитами робить їх тонкими.
Нове покоління надзвичайно легких телескопів на Землі, космосі або Місяці може бути можливим за допомогою технології композитного дзеркала, розробленої спільно НАСА та приватною промисловістю. Техніка оптичної реплікації дала дзеркала з тонким листом діаметром 0,6 м, вагою менше одного кг, дзеркала, зміцнені сердечником, довжиною 0,9 м, вагою 4 кг, і рефлекторну решітку 1,5 ¥ 2,5 м, що наближається до 23 кг. Скляні дзеркала однакових площ, із традиційним співвідношенням діаметра до товщини 6: 1, важать відповідно 60, 200 та 2700 кг. 1,2
Привід зменшити вагу дзеркала в телескопі безпосередньо пов’язаний з тим, що вага оптики визначає тип і вагу опорної конструкції, механізму приводу і, зрештою, загального корисного навантаження. Композитні дзеркала-репліки, безумовно, є найлегшими з нових технологій, показаних на нещодавній конференції NASA Next Space Generation Technology Telescope Technology Challenge, що відбулася в Окснарді, штат Каліфорнія (див. Рис. 1). Потенційні додатки нової технології включають портативні телескопи літрового класу для дистанційного зондування, спостереження та аматорської астрономії, а також великі дзеркальні решітки для збору світла, космічні сонячні концентратори, тренажери льотного навчання, магічні шоу та фізику високих енергій . Також можливий кардинально новий підхід до побудови наступного покоління дуже великих (більше 10 м) телескопів на землі та в космосі з надзвичайною економією витрат та часу виготовлення порівняно з традиційними техніками.
Графітоволоконно-композитні відбивачі вже є стандартним тарифом для радіоантен та систем космічного зв'язку. Композитні дзеркала-репліки - побудовані як з відомих графітових епоксидних матеріалів, так і з нових композитів графіт-ціанат-ефір-смола - відрізняються тим, що поєднують надзвичайно малу вагу з чудовою гладкістю поверхні, чого раніше не вдалося розробити великим космічним агенціям . Наприклад, легкі композитні дзеркала були перевірені з поверхневою мікронерівністю до 0,7 нм середньоквадратичного значення - плавніше, ніж основне дзеркало космічного телескопа Хаббл при 2,5 нм.
Традиційне виготовлення дзеркал - шліфування скляної заготовки для формування та покриття її світловідбиваючою поверхневою плівкою - досягає легкої ваги, включаючи спеціальні матеріали з низькою вагою, роблячи підкладку тоншою і, можливо, вирізаючи отвори в задній частині. Процес обмежений мінімальною товщиною, необхідною для шліфування, та необхідністю уникати друку на опорі. Навіть при використанні берилію - найлегшого матеріалу, щільність площі (маса/одиниця площі) становить 15-25 кг/м2. Площа площі первинного дзеркала космічного телескопа «Хаббл», що використовує скляний листок та конструкцію з яєчного ящику, становить близько 180 кг/м2.
Оптична реплікація досягає площини площі до 2 кг/м2 при діаметрі 0,6 м - найнижчої серед сучасних легких технологій. Щільність становить, наприклад, одну третину до однієї десятої площі площі карбіду кремнію, вуглецевого волокна/карбіду кремнію та тонких дзеркал із скляною оболонкою. Цей показник набагато нижче цільового показника 15 кг/м2 космічного телескопа наступного покоління, який зараз вивчається, або цільового показника 12 кг/м2, якого проект намагається досягти за допомогою берилію.
Першим кроком в процесі оптичної реплікації є шліфування та полірування скляної оправки до оберненої до потрібної форми форми (див. Рис. 2). Опукла оправка потрібна для увігнутого дзеркала, і навпаки. Потім дослідники наносять на оправку послідовні шари (або шари) попередньо просочених матеріалів із графітоволокнистих композитів (препреги) під різними кутами. Потім отриманий ламінат затвердіває під нагріванням і тиском, звільняється від оправки і покриває вакуумом світловідбиваючим покриттям, таким як фторид магнію алюмінію (Al/MgF2) або карбід кремнію (SiC2). Оболонка товста лише настільки, наскільки це необхідно для підтримки фігури, а основні основи можуть бути додані для підвищення жорсткості.