Oglinzile telescopice slăbesc cu succes Laser Focus World
O nouă generație de telescoape extrem de ușoare pe bază de Pământ, spațiu sau Lună ar putea fi posibilă cu o tehnologie cu oglindă compozită dezvoltată în cooperare de NASA și industria privată. Tehnica de replicare optică a produs oglinzi cu foi subțiri de 0,6 m-diametru care cântăresc mai puțin de un kg, oglinzi armate cu miez de 0,9 m cântărind 4 kg și o serie de reflectoare de 1,5 și # 165 de 2,5 m care se apropie de 23 kg. Oglinzile din sticlă cu aceleași suprafețe, cu un raport tradițional diametru-grosime 6: 1, cântăresc
Oglinzile telescopice pierd cu greutate cu succes
Oglinzile de replicare cu compozite întărite cu fibră de grafit le mențin subțiri.
O nouă generație de telescoape extrem de ușoare pe bază de Pământ, spațiu sau Lună ar putea fi posibilă cu o tehnologie cu oglindă compozită dezvoltată în cooperare de NASA și industria privată. Tehnica de replicare optică a produs oglinzi cu foi subțiri de 0,6 m-diametru care cântăresc mai puțin de un kg, oglinzi armate cu miez de 0,9 m cântărind 4 kg și o serie de reflectoare de 1,5 ¥ 2,5 m care se apropie de 23 kg. Oglinzi de sticlă cu aceleași suprafețe, cu un raport tradițional diametru-grosime 6: 1, cântăresc 60, 200 și, respectiv, 2700 kg.
Unitatea de reducere a greutății oglinzii telescopului este direct legată de faptul că greutatea opticii determină tipul și greutatea structurii de susținere, mecanismul de acționare și - în cele din urmă - sarcina utilă totală. Oglinzile de replică compozite sunt, de departe, cele mai ușoare dintre noile tehnologii prezentate la conferința recentă NASA Next Generation Space Telescope Technology Challenge, care a avut loc la Oxnard, CA (vezi Fig. 1). Aplicațiile potențiale pentru noua tehnologie includ telescoape portabile de clasă metru pentru lidar, teledetecție, supraveghere și astronomie amatorică, precum și tablouri mari de oglinzi pentru colectarea luminii, concentratoare solare spațiale, simulatoare de antrenament de zbor, spectacole de magie și fizică de mare energie . De asemenea, este posibilă o abordare radical nouă a construirii următoarei generații de telescoape foarte mari (10 m plus) pe sol și în spațiu, cu economii enorme în timp și costuri de fabricație comparativ cu tehnicile tradiționale.
Reflectoarele compozite din fibră de grafit sunt deja preț standard în antenele radio și sistemele de comunicații spațiale. Oglinzile de replică compozite - construite atât cu materialele epoxidice de grafit familiare, cât și cu compozite mai noi de grafit-cianat-ester-rășină - diferă prin faptul că combină greutatea extremă a luminii cu o netezime superbă a suprafeței, lucru care eludase eforturile de dezvoltare anterioare ale marilor agenții spațiale. Oglinzile compozite ușoare, de exemplu, au fost verificate cu o suprafață redusă de 0,7 nm rms - mai netede decât oglinda primară a telescopului spațial Hubble la 2,5 nm rms.
Fabricarea tradițională a oglinzilor - măcinarea unui semifabricat de sticlă pentru modelare și acoperirea acestuia cu o peliculă reflectorizantă pentru suprafață - realizează o greutate redusă prin includerea unor materiale speciale cu greutate redusă, făcând substratul mai subțire și eventual tăind găuri în spate. Procesul este limitat de grosimea minimă necesară pentru măcinare și de necesitatea de a evita imprimarea suportului. Chiar și atunci când se utilizează beriliu - cel mai ușor material -, densitatea suprafeței (masă/suprafață unitară) este de 15-25 kg/m2. Densitatea suprafeței oglinzii primare a telescopului spațial Hubble de 2,4 m, care folosește o foaie de sticlă și o construcție de lăzi de ou, este de aproximativ 180 kg/m2.
Replicarea optică atinge o densitate areală de până la 2 kg/m2 la un diametru de 0,6 m - cea mai mică dintre tehnologiile ușoare actuale. Densitatea este, de exemplu, de la o treime până la o zecime din densitatea ariei de oglinzi din siliciu-carbură, fibră de carbon/siliciu-carbură și subțire. Cifra este cu mult sub obiectivul de 15 kg/m2 al telescopului spațial de nouă generație în curs de studiu sau obiectivul de 12 kg/m2 pe care proiectul încearcă să îl atingă cu beriliu.
Primul pas în procesul de replicare optică este măcinarea și lustruirea unei mandrine de sticlă la inversa formei dorite (vezi Fig. 2). Pentru o oglindă concavă este necesară o mandrină convexă și invers. Cercetătorii aplică apoi straturi succesive (sau straturi) de materiale preimpregnate (preimpregnate) din grafit-fibră-compozit la unghiuri diferite pe dorn. Laminatul rezultat este apoi întărit sub căldură și presiune, eliberat din dorn și acoperit cu vid cu un strat reflectorizant, cum ar fi fluorură de aluminiu magneziu (Al/MgF2) sau carbură de siliciu (SiC2). Învelișul este doar atât de gros cât este necesar pentru a menține figura, iar suporturile de bază pot fi adăugate pentru a spori rigiditatea.