Космические телескопы переходят на пластмассовую оптику

Американские ученые из национальных лабораторий Sandia разработали пьезоэлектрическую полимерную оптику, позволяющую создавать на ее основе огромные и легкие зеркала для космических телескопов немыслимого сегодня диаметра. В ближайшее время, сообщает Optics, опытные образцы новых зеркал отправятся на Международную космическую станцию.

«Традиционные зеркала уже достигли предельных массо-габаритных характеристик, - пояснил руководитель исследовательской группы Мэт Селина (Mat Celina). – Полимерные пленки будут намного легче, что позволит создавать с их помощью объективы больших, чем ныне, размеров, а также фундаментельно изменить характер использования адаптивной оптики.

Особую важность для астрономов представляет возможность создания зеркал возможно большего диаметра. Это позволит улучшить две важнейшие характеристики астрономического телескопа – его светосилу и предельное разрешение, которое улучшается с ростом диаметра объектива.

Впервые полимерным пленкам предстоит пройти испытания в условиях реального космоса. Пленки должны иметь оптически безупречную и контролируемую поверхность, а также должны быть свободны от вибраций».

Ученые разработали несколько видов полимерных пленок на базе поливинилиден флюорида (polyvinylidene fluoride, PVDF) – материала с высокими пьезоэлектрическими свойствами. Пьезоэффект открывает возможность управления свойствами оптической поверхности – формой, кривизной фокальным расстоянием объектива, а также позволит компенсировать возникающие искажения поверхности.

Пьезоэффект в полимерах известен давно, однако быстрая деградация свойств органических пленок в условиях открытого космоса не позволяла прежде рассматривать их в качестве кандидатов на роль зеркал для космических телескопов. Тем не менее, ученым из Sandia удалось создать модель, описывающую воздействие на материал различных неблагоприятных факторов, и разработать новые, долговечные образцы материалов. Теперь им предстоит выдержать экзамен в открытом космосе.

Образцы пленок, доставленные на МКС в начале 2007 года, будут установлены снаружи станции до конца 2007 или до 2008 года. По возвращении их на Землю ученые смогут изучить характер изменения пьезоэлектрических свойств материала, деградацию свойств его поверхности, изменения морфологии и комплексные повреждения.

Если предположения ученых окажутся верны и полимер подтвердит свои качества, уже в скором будущем в космосе появятся телескопы с объективами существенно большего, чем ныне, диаметра. Их масса будет сравнительно небольшой, что существенно снизит стоимость всего инструмента в целом.

Возможно, пластиковые зеркала найдут применение и в других сферах современной космонавтики – например, в создании широкоапертурных антенн для спутников. Возможно также, что с их помощью удастся создать огромные космические экраны, «зонтики» которых смогут защитить Землю от солнечных лучей и спасти тем самым от неконтролируемого роста температуры на планете. Однако все это станет реальностью лишь в том случае, если запланированный на МКС эксперимент увенчается успехом.