Астрономические инструменты, такие как знаменитые телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» (JWST), обеспечивают исследователей уникальными возможностями для изучения космоса, поскольку не ограничены атмосферой Земли. Однако размер их зеркал вносит ограничения в их способности. Даже с впечатляющим диаметром в 6,5 метра, зеркало JWST потребовало создания складывающейся конструкции для транспортировки на орбиту. Для сравнения, строящийся в Чили наземный Чрезвычайно Большой Телескоп (Extremely Large Telescope, ELT) будет обладать зеркалом диаметром свыше 39 метров.
Недавняя работа, опубликованная в журнале Space Telescopes and Instrumentation 2024: Optical, Infrared, and Millimeter Wave, предлагает способы решения проблемы размещения больших зеркал в космосе. Исследователи подчёркивают, что ключевым элементом зеркал является их отражающая поверхность, а не громоздкая опорная структура. Поэтому они предлагают использовать тонкие листы отражающего материала, которые можно было бы сворачивать для транспортировки на орбиту.
«Всё, что требуется, — это удерживать форму зеркала против его веса. Например, можно легко отправить в космос 40-метровый рулон алюминиевой фольги», — отмечается в исследовании.
Тем не менее, даже если инженерные задачи, связанные с развёртыванием и фокусировкой таких зеркал, будут преодолены, возникнет проблема сохранения их формы со временем. Для её решения авторы предлагают использовать адаптивную оптику.
Технология адаптивной оптики уже успешно применяется на крупных наземных телескопах для компенсации атмосферных искажений. Приводы, размещённые за зеркалом, изменяют его форму в реальном времени, компенсируя аберрации атмосферы. Однако для тонких мембранных телескопов в космосе сложная система приводов может быть нецелесообразна. Взамен авторы предлагают использовать лазерные проекции для корректировки формы зеркала.
«С помощью лазерной проекции мы могли бы в реальном времени изменять форму зеркала, поддерживая его фокусировку. Поскольку это всего лишь тонкая мембрана, даже незначительные изменения формы обеспечат необходимую оптическую коррекцию», — поясняют учёные.
Лабораторные эксперименты подтвердили, что этот подход жизнеспособен. Несмотря на то что его реализация в глубоком космосе представит собой новые вызовы, исследование демонстрирует его потенциальную возможность. Вполне возможно, что в ближайшие десятилетия мы станем свидетелями появления массивов таких телескопов, способных открыть нам детали далёких уголков Вселенной, о которых сегодня мы можем лишь мечтать.
Источник: iXBT
