一种新的薄膜可以用来建造具有柔性反射镜的太空望远镜
发布时间：2023-04-15 10:16:04 所属栏目：动态 来源：
导读：詹姆斯·韦伯空间天文望远镜(JWST)是迄今为止,建筑体积最大、最复杂的天文台。。由于其复杂的设计和严格的测试，它也是最昂贵的。为了确保望远镜能装进有效载荷整流罩，NASA的工程师们将 JWST 设计成折叠状（折
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詹姆斯·韦伯空间天文望远镜(JWST)是迄今为止,建筑体积最大、最复杂的天文台。。由于其复杂的设计和严格的测试，它也是最昂贵的。为了确保望远镜能装进有效载荷整流罩，NASA的工程师们将 JWST 设计成折叠状（折纸风格），在到达太空后再展开，其工程难度可想而知。因此，天文学家和天体物理学家希望能开发出更灵活、轻便的材料，这种材料既可以保持完美的形状，又方便压缩收纳，可以紧凑地放入运载火箭内。 这样可以大幅减少太空望远镜的尺寸和质量，以及它们设计的复杂性，从而降低发射成本。在新冠大流行期间，马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）的研究人员开发了一种生产和塑造高质量抛物面膜镜的新方法。到目前为止，MPE团队已经制造出直径达30厘米（12英寸）的原型，比传统的镜子要薄得多，也更灵活。从长远来看，这种方法可以大大降低制造和部署太空望远镜的成本。 该方法利用了一种称为“化学气相沉积”（CVD）的新技术，该技术通常用于将涂层涂到材料上。近年来，CVD在制造石墨烯带、微型核电池和钻石等超级材料方面也表现出了相当大的前景。塞巴斯蒂安·拉比安（Sebastian Rabien）博士和他在 MPE 的同事们一起采用了一种CVD方法，将单体分子沉积在真空室中，在那里它们结合形成聚合物。 这一过程的关键是一个装满液体的容器，它可以旋转，使液体形成抛物线形状，为塑造薄膜提供“模具”。当聚合物足够厚时，就会在上面涂上一层反光金属涂层，然后将液体除去。这是该工艺首次被用于制造具有天文学所需光学质量的抛物面薄膜反射镜。这种方法还不可避免具有相当大的成本效益，可以很容易脚踏实地地扩大到即使是制造相当大的直径几米（几十英尺）的镜片。 他们创造的原型已经证明了这种方法的可行性，并为生产更大、可包装的镜子奠定了基础。红外天文学专家拉比恩（Rabien）博士在最近的MPE新闻发布会上说： “发射和部署太空望远镜是一个复杂而昂贵的过程。这种新方法与典型的镜子生产和抛光程序非常不同，它可以帮助解决望远镜镜子的重量和包装问题，为制造更便宜、更大的可包装镜子系统奠定了基础。” 使用这种技术制造的又薄又轻的镜子，可以很容易地折叠或卷起来，送上火箭发射。为了确保镜子在空间展开后仍能保持其抛物线形状，该团队开发了一种使用空间可变光投影的自适应形状控制。当应用到镜子上时，这种技术会引起局部的温度变化，使镜子弯曲并呈现正确的形状。除了太空望远镜，这项技术还可以应用于地球上的下一代天文台。 在未来几年，几个主镜直径为30米（接近100英尺）的天文台将投入使用。这些望远镜包括ESO的超大望远镜（ELT）、巨型麦哲伦望远镜（GMT）和30米望远镜（TMT）。这些天文台将依靠自适应光学系统（AOs），镜子可以调整形状来补偿大气干扰。这项新技术可以用来制造重量轻、灵活、成本低的超大镜子。 研究小组的下一步将是开发一个更复杂的自适应控制系统，并建造一个米大小（3.3英尺）的沉积室。这将允许放大原型，并提供了一种方法来测试最终表面的成形效果，以及反射镜可以承受多大的初始变形。更大的原型也将使研究小组能够研究大型主镜的表面结构以及它们的展开情况。这项工作的另一个重要贡献是，该团队发现了一种方法，可以通过改变材料的折射率来控制光的传播。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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