超薄“镜面膜”或将助力打造更大的太空望远镜

超薄“镜面膜”或将助力打造更大的太空望远镜

经过多年的设计和工程努力,詹姆斯·韦伯太空望远镜终于成功将有史以来最大的望远镜镜面送入太空。如今,詹姆斯·韦伯太空望远镜的标志性结构——直径 6.5 米、镀金阵列——绕太阳运行,距离地球 150 万公里,定期提供令人惊叹的、以前无法看到的宇宙景观。尽管其成果令人难以置信,但一项新的、有前途的“镜面膜”突破已经在酝酿中,有朝一日,它可能会以一种新的方式向科学家展示太空。

据德国马克斯·普朗克地外物理研究所最近发​​布的公告,研究员塞巴斯蒂安·拉比恩设计了一种更轻、更薄、更经济的反射材料,理论上可以制造出 15-20 米宽的望远镜镜子。拉比恩在《应用光学》杂志上发表的一篇论文中详细介绍了这种材料,他首先在真空室内蒸发了一种目前未指定的液体,这种液体慢慢沉积在内表面上,然后结合形成一种聚合物,最终形成镜子的底座。

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望远镜的镜子需要抛物线形状才能将光线集中到一个点上。为了实现这一点,拉比恩和他的团队在真空室内放置了一个装有额外液体的旋转容器。新注入的液体形成了一个“完美的抛物线形状”,然后聚合物在其上生长形成镜子的底座。正如Space.com所指出的,“通过蒸发将反射金属层施加到顶部,然后将液体冲走。”

拉比恩在公告中解释道:“利用这一基本物理现象,我们在这个完美的光学表面上沉积了一种聚合物,形成了一个抛物面薄膜,一旦涂上铝等反射面,就可以用作望远镜的主镜。”

目前,尽管研究中的材料可以轻松折叠或卷起,以便运送到太空,但这种最佳抛物线形状“几乎不可能”重新形成。为了解决这个问题,研究人员开发了一种新的热方法,利用局部、光衍生的温度变化来获得自适应形状控制,从而使膜恢复到其必要的光学形状。

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除了望远镜应用外,新镜膜还可用于自适应光学系统。这些系统依靠可变形镜来补偿入射光的失真。鉴于新材料的极强延展性,可以通过静电致动器以比现有方法更便宜的方式对镜子进行塑形。

展望未来,拉比恩的团队希望进行进一步的实验,以提高薄膜的延展性,以及提高其能够承受的初始变形量。他们还计划制造更大的最终产品——这一目标对于将这项新技术带入太空至关重要。

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