대형 우주 망원경에 사용하기 위해 이륙하는 멤브레인 미러 (우주 구조물)

경량 및 저비용: 연구원들은 훨씬 더 크고 따라서 더 민감한 망원경을 궤도에 배치할 수 있는 망원경 거울을 만드는 새로운 방법을 개발했습니다.  (제공: Sebastian Rabien, 막스 플랑크 외계 물리학 연구소)

우주 또는 풍선 기반 천문대에 있는 매우 큰 망원경에는 오늘날 작동하는 것보다 훨씬 더 크고 민감하며 가벼운 거울이 필요합니다. 면적 중량이 작은 대형 멤브레인 미러는 이러한 맥락에서 유망하지만 필요한 광학 품질로 제조하기가 어렵습니다.

독일의 연구원들은 기존의 거울 생산 및 연마 공정과는 매우 다른 접근 방식을 사용하여 우주 망원경의 기본 거울 역할을 할 수 있을 만큼 충분히 높은 품질의 매우 얇은 폴리머 거울을 만드는 새로운 방법을 제시했습니다. Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics 팀이 개발한 이 기술은 완벽한 포물선 모양을 형성하는 회전하는 액체 표면에 폴리머를 증착하는 것과 관련이 있습니다. 그 결과 거울은 가볍고 직경이 약 30cm이며 잠재적으로 훨씬 더 큰 직경의 미터까지 확장될 수 있습니다. 또한 우주선으로 운반하기 위해 말아서 목적지에 도착하면 펼칠 수 있을 만큼 유연합니다.

 

그들의 작업에서 Sebastian Rabien이 이끄는 연구원들은 회전하는 용기의 액체가 자연적으로 포물선 표면 모양을 형성한다는 기본 물리학 현상을 사용했습니다. 그들은 이 표면을 폴리머(이 경우에는 파릴렌)를 원하는 두께로 증착하기 위한 베이스로 사용했습니다. 알루미늄이나 금과 같은 반사 표면으로 코팅되면 이 멤브레인을 거울로 사용할 수 있습니다.

중합체는 화학 기상 증착을 사용하여 성장됩니다. 이 기술은 전자 제품에 코팅을 적용하는 데 일상적으로 사용되지만 포물선형 멤브레인 미러를 만드는 데 사용된 것은 이번이 처음입니다. Rabien은 "전체 프로세스는 바람이나 입자를 방해하지 않는 진공 상태에서 이루어지므로 광학 품질의 표면이 가능합니다."라고 설명합니다.

연구진은 구조물의 전면이나 후면에 광선을 가해 재료를 열팽창시키는 복사 적응 광학 방식을 이용해 거울의 포물선 모양을 국부적으로 조작할 수 있다고 말했다.

새 거울은 말아서 발사체 내부에 콤팩트하게 보관할 수 있으며 배치 후 펼쳐서 정확하게 모양을 바꿀 수 있습니다. 이는 망원경 거울의 무게 및 포장 문제를 해결하는 데 도움이 된다고 Rabien은 말합니다.

"확실히 더 많은 연구와 엔지니어링이 필요하지만 매우 큰 직경(15–20m)으로 확장할 수 있는 프로세스가 있다고 생각합니다."라고 그는 Physics World에 말했습니다 . “표면 형상을 위한 액체 맨드릴은 기존의 광학 생산 방법보다 훨씬 저렴합니다. 이러한 거울을 만드는 데 필요한 크기의 진공 챔버는 다른 목적을 위해 이미 존재하며 필요한 성장 프로세스는 사용 가능한 기술에서 조정할 수 있습니다.”

 

이러한 거울을 사용하여 이미지화하고 검색할 수 있는 천체물리학적 물체의 한 유형은 외계행성이라고 Rabien은 말합니다. “고해상도와 감도로 멀리 떨어진 행성계를 바라보고 날씨나 대륙, 심지어 해안선의 빛을 분석하려면 그러한 거울이 있는 많은 대형 망원경이 궤도에 배치되어야 합니다. 이 꿈을 실현하려면 주경의 면적 중량과 비용을 크게 줄이고 이를 발사체에 담을 수 있는 방법이 필요합니다. 우리 작업에 설명된 기술은 그러한 비전을 향한 통로가 될 수 있습니다.”

Applied Optics 에 그들의 작업을 보고한 연구원들은 이제 그들의 기술을 사용하여 미터 크기의 거울을 만들고 싶다고 말했습니다. "이를 통해 우리는 거울의 표면 기능과 거울에 영향을 미치고 제어하는 ​​방법을 더 잘 이해할 수 있으며 필요한 대규모 제어 매개변수를 정량화할 수 있습니다."