|
Создание нового поколения космических обсерваторий
|
|
|
|
Будущее космической ультрафиолетовой/оптической/инфракрасной астрономии требует все более крупных телескопов. Самые приоритетные объекты астрофизики, включая экзопланеты земного типа, звезды первого поколения и ранние галактики, являются чрезвычайно слабыми, что представляет постоянную проблему для текущих миссий и открывает новые возможности для телескопов следующего поколения: более крупные телескопы являются основным способом решения этой проблемы. Поскольку стоимость полета сильно зависит от диаметра апертуры, масштабирование существующих технологий космических телескопов до размеров апертуры более 10 м не представляется экономически целесообразным. Без прорыва в области масштабируемых технологий для больших телескопов будущие достижения в астрофизике могут замедлиться или даже полностью застопориться. Таким образом, существует потребность в экономически эффективных решениях для увеличения размеров космических телескопов.
|
|
|
|
Проект FLUTE направлен на преодоление ограничений современных подходов, прокладывая путь к созданию космических обсерваторий с несегментированными жидкими первичными зеркалами с большой апертурой, подходящих для различных астрономических применений. Такие зеркала будут созданы в космосе с помощью нового подхода, основанного на формировании жидкости в условиях микрогравитации, который уже был успешно продемонстрирован в лабораторных условиях нейтральной плавучести, в параболических полетах в условиях микрогравитации и на борту Международной космической станции (МКС). Теоретически не зависящий от масштаба, этот метод позволяет получать оптические компоненты с превосходным субнанометровым (среднеквадратичным) качеством поверхности. Чтобы реализовать концепцию в ближайшие 15-20 лет с использованием современных технологий и реалистичных затрат, мы ограничиваем диаметр основного зеркала 50 метрами.
|
|
|
На этапе, который я изучаю, мы:
|
|
|
|
- Изучил варианты зеркальных жидкостей, решив сосредоточиться на ионных жидкостях
|
|
- Провел обширное исследование ионных жидкостей с подходящими свойствами
|
|
- Разработал методы повышения отражательной способности ионных жидкостей
|
|
- Проанализировал несколько альтернативных архитектур рамы главного зеркала
|
|
- Провел моделирование эффектов, связанных с поворотными маневрами и температурными колебаниями на поверхности зеркала
|
|
- Разработал подробную концепцию миссии для 50-метровой обсерватории с флюидным зеркалом
|
|
- Создан набор исходных концепций для демонстрации малого космического аппарата на низкой околоземной орбите.
|
|
|
|
На втором этапе мы продолжим разработку ключевых элементов концепции нашей миссии. Во-первых, мы продолжим анализ подходящих архитектур зеркальных рам и моделирование их динамических свойств. Во-вторых, мы предпримем следующие шаги в нашей работе по моделированию и экспериментам на основе машинного обучения для разработки методов повышения отражательной способности ионных жидкостей. В-третьих, мы продолжим работу по моделированию динамики жидких зеркал. В частности, мы сосредоточимся на моделировании эффектов от других типов внешних возмущений (ускорения управления космическим аппаратом, приливные силы и удары микрометеоритов), а также на анализе и моделировании воздействия теплового эффекта Марангони на ионные жидкости, содержащие наночастицы. В-четвертых, мы создадим модель оптической цепочки от поверхности жидкого зеркала до научных приборов. В-пятых, мы продолжим разработку концепции миссии для крупномасштабной обсерватории с апертурой 50 м, уделяя особое внимание элементам, представляющим наибольший риск. Наконец, мы разработаем концепцию демонстрационного полета технологии малых космических аппаратов на низкой околоземной орбите, используя знания, полученные в ходе других этапов этой работы.
|
|
|
|
Источник
|
