Fluidisk teleskop (FLUTE):Muliggør den næste generation af store rumobservatorier

Fremtiden for rumbaseret UV/optisk/IR astronomi kræver stadig større teleskoper. De højest prioriterede astrofysiske mål, herunder jordlignende exoplaneter, førstegenerationsstjerner og tidlige galakser, er alle ekstremt svage, hvilket udgør en vedvarende udfordring for nuværende missioner og er mulighedsrummet for næste generations teleskoper:større teleskoper er den primære måde at løse dette problem.

Med missionsomkostninger stærkt afhængige af blændediameter, forekommer det ikke økonomisk rentabelt at skalere nuværende rumteleskopteknologier til blændestørrelser på over 10 m. Uden et gennembrud inden for skalerbare teknologier til store teleskoper kan fremtidige fremskridt inden for astrofysik bremse eller endda gå helt i stå. Der er således behov for omkostningseffektive løsninger til at skalere rumteleskoper til større størrelser.

FLUTE-projektet har til formål at overvinde begrænsningerne ved nuværende tilgange ved at bane en vej mod rumobservatorier med usegmenterede flydende primærspejle med stor blændeåbning, velegnet til en række astronomiske anvendelser. Sådanne spejle ville blive skabt i rummet via en ny tilgang baseret på fluidisk formning i mikrotyngdekraft, som allerede er blevet demonstreret med succes i et laboratorie-neutralt opdriftsmiljø, i parabolske mikrotyngdekraftsflyvninger og ombord på den internationale rumstation (ISS).

Teoretisk skala-invariant har denne teknik produceret optiske komponenter med fremragende, sub-nanometer (RMS) overfladekvalitet. For at gøre konceptet muligt at implementere i de næste 15-20 år med teknologier på kort sigt og realistiske omkostninger, begrænser vi diameteren af ​​det primære spejl til 50 meter.

I fase I-studiet har vi:

1. Udforskede valg af spejlvæsker og besluttede at fokusere på ioniske væsker
2. Udførte en omfattende undersøgelse af ioniske væsker med passende egenskaber
3. Arbejdede på teknikker til forbedring af ionisk væskereflektivitet
4. Analyserede flere alternative arkitekturer for hovedspejlrammen
5. Udført modellering af virkningerne af svingmanøvrer og temperaturvariationer på spejlets overflade
6. Udviklet et detaljeret missionskoncept for et 50-m fluidisk spejlobservatorium
7. Oprettet et sæt indledende koncepter til en underskala demonstration af et lille rumfartøj i lav kredsløb om Jorden.

I fase II vil vi fortsætte med at modne nøgleelementerne i vores missionskoncept. Først vil vi fortsætte vores analyse af egnede spejlrammearkitekturer og modellering af deres dynamiske egenskaber.

For det andet vil vi tage de næste skridt i vores maskinlæringsbaserede modellering og eksperimentelle arbejde med at udvikle teknikker til forbedring af refleksionsevnen for ioniske væsker.

For det tredje vil vi yderligere fremme arbejdet med at modellere flydende spejldynamik. Vi vil især fokusere på at modellere virkningerne fra andre typer eksterne forstyrrelser (rumfartøjskontrolaccelerationer, tidevandskræfter og mikrometeoritpåvirkninger), samt analysere og modellere virkningen af ​​den termiske Marangoni-effekt på nanopartikel-infunderede ioniske væsker.

For det fjerde vil vi skabe en model af den optiske kæde fra væskespejlets overflade til de videnskabelige instrumenter. For det femte vil vi videreudvikle missionskonceptet for et større, 50 m åbningsobservatorium med fokus på dets højest risikoelementer.

Til sidst vil vi modne konceptet for en lille rumfartøjsteknologidemonstrationsmission i lav kredsløb om Jorden, der inkorporerer den viden, der er opnået i andre dele af dette arbejde.

Leveret af NASA