Espelhos flexveis para telescpios espaciais

Espao

Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/04/2023

Espelhos flexveis

Fabricar os espelhos e envi-los para o espao um dos maiores desafios para viabilizar os telescpios espaciais, como o James Webb, que precisou de uma estrutura grande e complexa, na qual os espelhos subiram dobrados e s abriram em rbita.

Mas um pesquisador alemo acaba de idealizar uma nova tcnica para produzir e moldar grandes espelhos de alta qualidade, que so muito mais finos do que os espelhos primrios usados anteriormente para telescpios implantados no espao.

A grande diferena que os espelhos so flexveis o suficiente para serem enrolados e armazenados de forma compacta dentro do foguete, simplificando e barateando muito a misso.

“Lanar e implantar telescpios espaciais um procedimento complicado e caro,” disse o professor Sebastian Rabien, do Instituto Max Planck de Fsica Extraterrestre, na Alemanha. “Esta nova abordagem – que muito diferente dos procedimentos tpicos de produo e polimento de espelhos – pode ajudar a resolver problemas de peso e empacotamento para espelhos de telescpios, permitindo que telescpios muito maiores e, portanto, mais sensveis, sejam colocados em rbita.”

Molde de gua

Os espelhos flexveis so criados usando a tcnica tradicional de deposio de vapor qumico, com a diferena de que o local onde o vapor depositado, em vez de ser um substrato slido, um lquido, que mantido girando dentro de uma cmara de vcuo.

Ao girar, o lquido gera um formato parablico perfeito, cuja profundidade pode ser precisamente definida apenas controlando a velocidade de giro. Como material precursor so usados monmeros, que formam polmeros conforme se depositam sobre a camada de lquido. Quando a camada de polmero est grossa o bastante, aplicada uma camada metlica para dar reflexividade ao espelho.

Outros pesquisadores j criaram membranas finas para fins semelhantes, mas os espelhos so normalmente moldados usando um molde ptico de alta qualidade. Usar um lquido para conformao muito mais acessvel e pode ser mais facilmente ampliado para tamanhos grandes.

Para testar sua tcnica, o pesquisador fabricou prottipos de espelhos de membrana parablica de at 30 cm de dimetro, mas ele ressalta que tudo pode ser ampliado para fazer espelhos com os tamanhos necessrios para os telescpios espaciais.

“Embora este trabalho apenas demonstre a viabilidade dos mtodos, ele estabelece as bases para sistemas de espelhos embalveis maiores e mais baratos,” disse ele. “Ele poder tornar realidade espelhos leves com 15 ou 20 metros de dimetro, permitindo telescpios espaciais que sero ordens de magnitude mais sensveis do que os atualmente implantados ou planejados.”

Espelhos de membrana

O espelho fino e leve criado com essa tcnica pode ser facilmente dobrado ou enrolado para a viagem ao espao.

No entanto, muito difcil recuperar sua forma parablica perfeita depois de desenrol-lo. Para isso, Rabien desenvolveu um mtodo trmico que usa uma mudana de temperatura localizada, criada com luz, para permitir o controle adaptativo da forma, trazendo a membrana fina para a forma ptica desejada.

Mas ele acredita que d para melhorar em relao a esta primeira verso, e est desenvolvendo um controle adaptativo mais sofisticado para estudar o quo bem a superfcie final pode ser moldada e quanto de distoro inicial pode ser tolerada. Ele tambm planeja criar uma cmara de deposio de um metro de dimetro, para estudar melhor a estrutura da superfcie e os processos de empacotamento e desdobramento de um espelho primrio de grande escala.

Os novos espelhos de membrana tambm podero ser usados em sistemas de ptica adaptativa, que melhoram o desempenho dos sistemas pticos usando um espelho deformvel para compensar a distoro na luz recebida. Como a superfcie dos novos espelhos de membrana deformvel, esses espelhos podem ser moldados com atuadores eletrostticos para criar espelhos deformveis que sero mais baratos de fabricar do que aqueles criados com mtodos convencionais.

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