Британские ученые предлагают делать зеркала для спутников из алюминия
Британские ученые нашли новое применение для одного из самых востребованных в промышленности металлов — алюминия. Они полагают, что именно из него можно выполнять легкие, тонкие и прочные зеркала для миниатюрных спутников (кубсатов). Пока что разработанная ими технология имеет целый ряд шероховатостей (в том числе в буквальном смысле), но в будущем сможет стать неплохой альтернативой более традиционным решениям.
Самая важная часть любого оптического или инфракрасного телескопа — это его зеркало, которое должно быть как можно более крупным и идеально гладким. Причем в случае с космическими телескопами его мало создать — надо еще и как-то поместить под обтекатель ракеты. Малейший дефект может критически повлиять на работоспособность всей системы. Так, крошечное отклонение (всего два микрометра) при полировке зеркала «Хаббла» привело к падению резкости его изображений на целый порядок. Поэтому работа над совершенствованием зеркал ведется постоянно.
Свой путь в данном направлении предложили британские исследователи. Они обратили внимание на тот факт, что на зеркала часто наносят отражающее покрытие из алюминия. А почему бы в таком случае не изготавливать их из алюминия целиком? По мнению команды ученых, используя аддитивное производство, можно создавать отражающие поверхности удовлетворительного качества, которые будут одновременно тонкими, гибкими и очень легкими. И свое предположение они сразу же предпочли проверить экспериментально.
Основой для зеркала стала решетка, напоминающая соты, которая в ходе предварительных исследований показала наибольшую прочность. Кроме того, была разработана особая четырехстержневая монтажная конструкция. За этим последовало компьютерное моделирование, которое показало, что будущее зеркало вплотную приближается к заданным характеристикам — так, экономия веса составила 56% (что всего на 4% меньше запланированного). Лишь после этого исследователи приступили к 3D-печати из классического сплава — AlSi10Mg.
Печать стала лишь первым этапом производства. Два образца прошли через горячее изостатическое прессование (которое должно было повысить их однородность), а четыре — алмазной шлифовке с помощью специального станка. Готовые образцы зеркал подвергли всестороннему исследованию, в том числе методом рентгеновской томографии.
Результат оказался не столь радужным, как ожидали британские ученые. Прежде всего, образцы оказались гораздо более пористыми, чем планировалось. Скорее всего, виной всему был лазер, использовавшийся при сварке — ведь именно вдоль траектории его движения располагалась большая часть пор. Шероховатость осталась в пределах нормы, хоть и великовата — около восьми нанометров. Кроме того, по поверхности зеркал были разбросаны небольшие царапины, что, скорее всего, свидетельствует о загрязнениях исходного сплава.
Большая часть зеркал оказалась относительно рабочей. Хотя сравнивать их с установленными на «Евклиде» или «Уэббе» совершенно некорректно. В частности, образцы, обработанные методом высокотемпературного ионно-плазменного напыления, вообще не подходили для использования в телескопах — разве что в кубсатах. Тем не менее сама технология, по мнению ее авторов, является весьма перспективной, а проблемы — решаемыми. Так что не исключено, что в одном из будущих орбитальных телескопов появится многометровое алюминиевое зеркало.
Недавно телескоп «Уэбб» обнаружил в ранней Вселенной подозрительно яркие объекты. Рассказали, что о них известно, в этом материале.
Фото MIT
Самое популярное
