I futuri telescopi spaziali potrebbero fare affidamento su “membrane a specchio”

Il materiale leggero e flessibile potrebbe un giorno produrre specchi per telescopi ancora più grandi di quelli del JWST.

Di Andrea Paolo | Pubblicato l'11 aprile 2023 14:00 EDT

Ci sono voluti anni di progettazione e di lavoro ingegneristico per portare con successo nello spazio lo specchio del telescopio più grande mai realizzato. Ora, il marchio di fabbrica del telescopio spaziale James Webb, un sistema rivestito in oro da 6,5 ​​metri di diametro, orbita attorno al sole a 1,5 milioni di chilometri sopra la Terra, fornendo regolarmente viste sorprendenti e precedentemente inaccessibili dell'universo. Per quanto incredibili siano i suoi risultati, tuttavia, una nuova, promettente scoperta della "membrana a specchio" è già in lavorazione e potrebbe un giorno mostrare agli scienziati lo spazio in un modo nuovo.

Secondo un recente annuncio dell'Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre in Germania, il ricercatore Sebastian Rabien avrebbe progettato un materiale riflettente più leggero, sottile ed economico che è ipoteticamente in grado di produrre specchi per telescopi larghi 15-20 metri. In un articolo pubblicato sulla rivista Applied Optics, Rabien ha prima fatto evaporare un liquido attualmente non specificato all'interno di una camera a vuoto, che si deposita lentamente sulle superfici interne prima di combinarsi per formare un polimero che alla fine formerà la base dello specchio.

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Gli specchi dei telescopi richiedono una forma a parabola per concentrare la luce verso un singolo punto. Per raggiungere questo obiettivo, Rabien e il suo team hanno posizionato un contenitore rotante contenente ulteriore liquido all’interno della camera a vuoto. Il liquido appena introdotto forma una “forma parabolica perfetta”, su cui poi cresce il polimero per formare la base dello specchio. Come osserva Space.com, "uno strato metallico riflettente viene applicato sulla parte superiore tramite evaporazione e il liquido viene lavato via".

"Utilizzando questo fenomeno fisico di base, abbiamo depositato un polimero su questa superficie ottica perfetta, che ha formato una sottile membrana parabolica che può essere utilizzata come specchio primario di un telescopio una volta rivestita con una superficie riflettente come l'alluminio", ha spiegato Rabien nell'annuncio. .

In questa fase, anche se il materiale oggetto dello studio potrebbe essere facilmente piegato o arrotolato per essere spedito nello spazio, quella forma parabolica ottimale sarebbe “quasi impossibile” da riformare. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo termico che utilizza cambiamenti di temperatura localizzati e derivati ​​dalla luce per ottenere un controllo della forma adattivo che potrebbe riportare la membrana nella sua forma ottica necessaria.

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Oltre alle sue applicazioni telescopiche, le nuove membrane a specchio potrebbero essere utilizzate per sistemi ottici adattivi. Questi sistemi si basano su specchi deformabili per compensare la distorsione della luce in entrata. Data l'estrema malleabilità del nuovo materiale, gli specchi potrebbero essere modellati tramite attuatori elettrostatici in un modo meno costoso rispetto ai metodi esistenti.

Guardando al futuro, il team di Rabien spera di condurre ulteriori esperimenti per migliorare la malleabilità della membrana, nonché per migliorare la quantità di distorsione iniziale che può gestire. Ci sono anche piani per prodotti finali ancora più grandi, un obiettivo che potrebbe essere parte integrante per portare il nuovo progresso nello spazio.

Andrew Paul è lo scrittore dello staff di Popular Science che si occupa di notizie tecnologiche. In precedenza, ha collaborato regolarmente con The AV Club e Input, e ha avuto lavori recenti presentati anche da Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC e Internet Tendency di McSweeney. Vive fuori Indianapolis.