Космические телескопы - это удивительная вещь. Развернув обсерваторию на орбите, астрономы могут делать снимки Вселенной, не обремененной атмосферными возмущениями. В то же время, их очень дорого строить, обслуживать и запускать в космос. Как показал случай с дефектным зеркалом Хаббла, космический телескоп также должен пройти строгие проверки из-за того, насколько трудно становится обслуживать их после запуска.
Для решения этой проблемы НАСА изучает возможность строительства будущих космических телескопов прямо в космосе. Ключевым аспектом этого является технология производства, известная как атомно-слоевое осаждение (ALD), процесс, в котором слои материала не толще атома осаждаются на поверхность, а затем затвердевают на месте. Теперь команда исследователей, поддерживаемых НАСА, получила возможность протестировать ALD в условиях микрогравитации (т. е. в космосе!)
В состав исследовательской группы входят Вивек Двиведи (инженер Центра космических полетов им.Годдарда НАСА и эксперт в области технологии ALD) и Раймонд Адомайтис – профессор химической и биомолекулярной инженерии в Институте системных исследований Университета Мэриленда (ISR). Вместе они были отобраны в рамках программы возможностей для полетов Директората космических технологий НАСА (STMD).
Процесс ALD обычно используется в промышленности и включает в себя помещение слоя материала (или субстрата) в камеру реактора, подобного печи, и последующую обработку его импульсами различных типов газа. Конечный результат представляет собой гладкую, очень однородную пленку со слоями, толщина которых составляет всего один атом. В случае космических телескопов этот метод можно использовать для нанесения отражающих покрытий, зависящих от длины волны, на зеркало телескопа.
Как Двиведи объяснил в недавнем заявлении НАСА для прессы:
"Мы, технологи, думаем, что телескопы следующего поколения диаметром более 20 метров будут построены и собраны на орбите. Вместо того, чтобы производить зеркала на земле, почему бы не сделать их в космосе? Но у вас не будет зеркала телескопа, если вы не покроете его светоотражающим материалом. Наша идея состоит в том, чтобы показать, что мы могли бы покрыть оптику в космосе, используя эту технику, которую мы использовали на месте".
Как часть их возможности полета, Двиведи и Адомайтис увидят одну из камер ALD, которые они построили, используя коммерческие готовые компоненты (COTS), доставленные в космос на борту Blue Origin New Shepard. Во время полета полезная нагрузка будет испытывать микрогравитацию в течение трех минут, чего достаточно для того, чтобы камера ALD наносила слой оксида алюминия на двухдюймовую (5 см) кремниевую пластину.
Двиведи и Адомайтис задумали эту идею около двух лет назад после того, как их коллега из Центра космических полетов им.Годдарда NASA (Франклин Робинсон) провел тестирование с помощью Flight Opportunities для проверки революционной технологии охлаждения для плотно упакованной электроники. Этот тест также включал в себя отправку демонстратора технологий на борт ракеты New Shepard, чтобы увидеть, как она сработала в условиях микрогравитации.
Помимо обеспечения средств для увеличения зеркал телескопов, ALD может также иметь другие приложения, которые помогут в будущем освоении космоса. Например, смягчение пыли является основной необходимостью, когда речь заходит о лунных исследованиях из-за того, как статически заряженный реголит прилипает ко всему.
В настоящее время на борту МКС изучается возможность использования ALD для борьбы с этой проблемой , где образцы с ALD-покрытием подвергаются воздействию плазмы с экспериментального поддона. Двиведи создал эти образцы вместе с Марком Хасегавой (технологом NASA из Годдарда), чтобы проверить, может ли оксид индия олова использоваться в красках и других материалах для предотвращения прилипания лунной пыли к космическим скафандрам, марсоходам и оборудованию.
Помимо создания телескопов в космосе, ALD предлагает явное преимущество для всех видов производства в космосе, говорит Двиведи. Камеры ALD масштабируемы к любому размеру и способны последовательно наносить гладкие слои на очень большие площади. Такой уровень точности будет иметь важное значение для разработки чувствительной оптики и других приложений.
“Если мы масштабируем кремниевую пластину до размера Вашингтонского метрополитена и помещаем ее, например, в камеру ALD, мы можем поместить слой материала, толщина которого варьируется не более 60 микрон”, - сказал он. Помимо оптики и уменьшения пыли, этот процесс может быть использован на орбите для применения абляционного экранирования к космическим кораблям, предназначенным для других планет или даже других звездных систем!
Между производством в космосе, добычей астероидов и исследованием дальнего космоса, большая часть будущего человечества предполагает создание мастерской на орбите Земли и за ее пределами!
Читайте также: Еще один шаг к межзвездным путешествиям
Ставь лайк! Подписывайся! Делись статьей с друзьями!
