Vesmírné dalekohledy jsou docela úžasná věc. Rozmístěním observatoře na oběžnou dráhu jsou astronomové schopni pořizovat snímky vesmíru nezatížené atmosférickými poruchami. Zároveň je jejich stavba, údržba a start do vesmíru velmi nákladná. Jak ukázal případ vadného zrcadla Hubblea, vesmírný dalekohled musí také projít přísnými kontrolami, protože je obtížné je po startu obsluhovat.
K vyřešení tohoto problému NASA zkoumá možnost konstrukce budoucích vesmírných dalekohledů ve vesmíru. Klíčovým aspektem je výrobní technika známá jako Depozice atomové vrstvy (ALD), proces, při kterém se na povrch ukládají vrstvy materiálu, které nejsou silnější než atom, a poté se na místě vytvrzují. Nyní tým výzkumníků podporovaných NASA dostal šanci otestovat ALD v prostředí mikrogravitace (tj. ve vesmíru!)
Výzkumný tým zahrnuje Vivek Dwivedi (inženýr z Goddard Space Flight Center NASA a odborník na technologii ALD) a Raymond Adomaitis – profesor chemického a biomolekulárního inženýrství na University of Maryland. Ústav pro výzkum systémů (ISR). Společně byli vybráni prostřednictvím ředitelství vesmírných technologií NASA (STMD) Program letových příležitostí .
Inženýr NASA Goddard Vivek Dwivedi předvádí techniku ALD. Poděkování: NASA/W. Hrybyk
Proces ALD se běžně používá v průmyslu a zahrnuje umístění vrstvy materiálu (aka. substrátu) do komory reaktoru ve tvaru pece a následné ošetření pulzy různých typů plynu. Tímto konečným výsledkem je hladký, vysoce jednotný film s vrstvami, které mají tloušťku pouze jednoho atomu. V případě vesmírných dalekohledů by tato metoda mohla být použita k aplikaci reflexních povlaků specifických pro vlnovou délku na zrcadlo dalekohledu.
Jak vysvětlil Dwivedi v nedávné NASA tiskové prohlášení :
„My technologové si myslíme, že na oběžné dráze budou postaveny a sestaveny teleskopy nové generace o průměru větším než 20 metrů. Proč je místo výroby zrcadel na zemi nevytisknout ve vesmíru? Ale nemáte dalekohledové zrcadlo, pokud ho nepotáhnete vysoce reflexním materiálem. Naší myšlenkou je ukázat, že bychom mohli pokrýt optiku ve vesmíru pomocí této techniky, kterou jsme použili na zemi a rozumíme procesům.'
V rámci své letové příležitosti uvidí Dwivedi a Adomaitis jednu z ALD komor, které postavili pomocí komerčních off-the-shelf (COTS) komponent, letecky do vesmíru na palubě Blue Origin. Nový Shepard opakovaně použitelná raketa. Během letu zažije užitečné zatížení tři minuty mikrogravitace, což je právě dost dlouho na to, aby komora ALD nanesla vrstvu oxidu hlinitého (aka. alumina) na dvoupalcový (5 cm) křemíkový plátek.
Raketa New Shepard startuje ze svého zařízení v západním Texasu. Kredit: Blue Origin
Dwivedi a Adomaitis dostali nápad asi před dvěma lety poté, co kolega z NASA Goddard (Franklin Robinson) zajistil test prostřednictvím Flight Opportunities na ověřit převratnou technologii chlazení pro těsně zabalenou elektroniku. Tento test také zahrnoval vyslání technologického demonstrátoru na palubu lodiNový Shepardraketa, abyste viděli, jak to fungovalo v prostředí mikrogravitace.
Kromě poskytování prostředků pro rozšíření zrcadel dalekohledů může mít ALD také další aplikace, které pomohou při budoucím průzkumu vesmíru. Například zmírnění prašnosti je hlavní nutností, pokud jde o průzkum Měsíce, protože staticky nabitý regolit se ke všemu přilepí.
Možnost použití ALD k boji s tímto problémem v současné době existuje vyšetřován na palubě ISS , kde jsou vzorky potažené ALD vystaveny plazmě z experimentální palety. Dwivedi vytvořil tyto vzorky spolu s Markem Hasegawou (technologem z NASA Goddard), aby otestoval, zda lze oxid indiumcín použít v barvách a dalších materiálech. zabránit ulpívání měsíčního prachu do skafandrů, roverů a vybavení.
Ilustrace astronautů Artemis na Měsíci. Kredity: NASA
Kromě budování dalekohledů ve vesmíru nabízí ALD výraznou výhodu pro všechny druhy vesmírné výroby, říká Dwivedi. Komory ALD jsou škálovatelné na jakoukoli velikost a jsou schopny konzistentně nanášet hladké vrstvy na velmi velké plochy. Tato úroveň přesnosti by byla zásadní pro vývoj citlivé optiky a dalších aplikací.
'Pokud bychom křemíkový plátek přizpůsobili velikosti washingtonské metropolitní oblasti a umístili jej například do komory ALD, mohli bychom uložit vrstvu materiálu, která by se tloušťka neměnila více než 60 mikronů,' řekl. Kromě optiky a zmírňování prachu by tento proces mohl být použit na oběžné dráze k aplikaci ablativního stínění na kosmické lodě určené pro jiné planety nebo dokonce jiné hvězdné systémy!
Mezi výrobou ve vesmíru, těžbou asteroidů a hlubokým vesmírným průzkumem tolik budoucnosti lidstva zahrnuje zřízení obchodu na oběžné dráze Země i mimo ni!
Další čtení: NASA