Инженеры разработали технологию изготовления гибких мембран для телескопов нового поколения
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба — самая мощная и сложная обсерватория из когда-либо созданных, а заодно и самая дорогая. Чтобы телескоп поместился в отсеке ракеты для полезной нагрузки, инженеры НАСА спроектировали Уэбба так, чтобы он складывался (как оригами) и раскладывался уже в космосе. Поэтому астрономы и астрофизики надеются разработать гибкие, лёгкие материалы, которые смогут сохранять идеальную форму и складываться, чтобы компактно разместиться внутри ракеты-носителя.
Это может уменьшить размер и массу космических телескопов и сложность их конструкций, что позволит снизить стоимость запуска. Во время пандемии COVID исследователи из Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) разработали новый метод производства и формирования высококачественных параболических мембранных зеркал. К настоящему времени команда MPE изготовила прототипы диаметром до 30 см, которые намного тоньше и гибче обычных зеркал. В долгосрочной перспективе этот метод может значительно снизить стоимость изготовления и развёртывания космических телескопов.
Метод использует преимущества новой технологии — «химическое осаждение из паровой фазы» (CVD), которая обычно используется для нанесения покрытий на материалы. В последние годы CVD также показало значительные перспективы в производстве таких суперматериалов, как графеновые ленты, миниатюрные ядерные батареи и алмазы. Вместе со своими коллегами из MPE доктор Себастьян Рабиен адаптировал метод CVD, при котором мономерные молекулы осаждаются в вакуумной камере, где они соединяются и образуют полимер.
Форму зеркал можно регулировать, выборочно освещая поверхность зеркала и создавая тем самым небольшие температурные изменения
Ключевым моментом в процессе является наполненный жидкостью контейнер, который вращается, заставляя жидкость принимать параболическую форму, которая служит заготовкой для формирования мембраны. Когда полимер становится достаточно толстым, сверху наносится отражающее металлическое покрытие, и жидкость удаляется. Это первый случай использования данного процесса для создания параболических мембранных зеркал с необходимыми оптическими качествами для астрономии. Метод получился экономически эффективным и его можно легко масштабировать для создания линз диаметром в несколько метров.
Следующими шагами исследовательской группы будет разработка более сложной адаптивной системы управления и создание метровой камеры осаждения. Это позволит увеличить масштаб прототипов и даст возможность проверить, насколько хорошо может быть сформирована конечная поверхность и насколько велики начальные искажения, которые могут выдержать зеркала. Более крупные прототипы также позволят команде изучить структуру поверхности крупномасштабных первичных зеркал и то, насколько хорошо они смогут разворачиваться.
