Il futuro dell’astronomia UV/ottica/IR basata sullo spazio richiede telescopi sempre più grandi. Gli obiettivi astrofisici con la massima priorità, inclusi esopianeti simili alla Terra, stelle di prima generazione e galassie primordiali, sono tutti estremamente deboli, il che rappresenta una sfida continua per le missioni attuali ed è uno spazio di opportunità per i telescopi di prossima generazione:i telescopi più grandi sono il modo principale per affrontare questo problema.

Dato che i costi della missione dipendono fortemente dal diametro dell’apertura, adattare le attuali tecnologie dei telescopi spaziali a dimensioni di apertura superiori a 10 m non sembra economicamente fattibile. Senza una svolta nelle tecnologie scalabili per i grandi telescopi, i futuri progressi nel campo dell’astrofisica potrebbero rallentare o addirittura bloccarsi completamente. Pertanto, c'è bisogno di soluzioni economicamente vantaggiose per portare i telescopi spaziali a dimensioni maggiori.

Il progetto FLUTE mira a superare i limiti degli approcci attuali aprendo la strada verso osservatori spaziali con specchi primari liquidi non segmentati ad ampia apertura, adatti a una varietà di applicazioni astronomiche. Tali specchi verrebbero creati nello spazio tramite un nuovo approccio basato sulla modellazione dei fluidi in microgravità, che è già stato dimostrato con successo in un ambiente di galleggiamento neutro in laboratorio, in voli parabolici di microgravità e a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

Teoricamente invariante di scala, questa tecnica ha prodotto componenti ottici con una qualità superficiale superba, sub-nanometrica (RMS). Per rendere il concetto realizzabile nei prossimi 15-20 anni con tecnologie a breve termine e costi realistici, limitiamo il diametro dello specchio primario a 50 metri.

Nello studio della Fase I:

1. Scelte esplorate di liquidi specchio, decidendo di concentrarsi sui liquidi ionici
2. Condotto uno studio approfondito sui liquidi ionici con proprietà adeguate
3. Ho lavorato su tecniche per il miglioramento della riflettività dei liquidi ionici
4. Analizzate diverse architetture alternative per la cornice dello specchio principale
5. Modellazione condotta degli effetti delle manovre di rotazione e delle variazioni di temperatura sulla superficie dello specchio
6. Sviluppato un concetto di missione dettagliato per un osservatorio a specchio fluidico di 50 m
7. Creato una serie di concetti iniziali per una dimostrazione di un piccolo veicolo spaziale su scala ridotta nell'orbita terrestre bassa.

Nella Fase II continueremo a maturare gli elementi chiave del nostro concetto di missione. Innanzitutto, continueremo la nostra analisi delle architetture dei fotogrammi degli specchi adatti e la modellazione delle loro proprietà dinamiche.

In secondo luogo, faremo i passi successivi nella nostra modellazione basata sull'apprendimento automatico e nel lavoro sperimentale per sviluppare tecniche di miglioramento della riflettività per i liquidi ionici.

In terzo luogo, faremo avanzare ulteriormente il lavoro di modellazione della dinamica degli specchi liquidi. In particolare, ci concentreremo sulla modellizzazione degli effetti di altri tipi di disturbi esterni (accelerazioni di controllo dei veicoli spaziali, forze di marea e impatti di micrometeoriti), nonché sull'analisi e la modellazione dell'impatto dell'effetto Marangoni termico sui liquidi ionici infusi con nanoparticelle. /P>

In quarto luogo, creeremo un modello della catena ottica dalla superficie dello specchio liquido agli strumenti scientifici. In quinto luogo, svilupperemo ulteriormente il concetto di missione per un osservatorio su larga scala, con un'apertura di 50 m, concentrandoci sugli elementi a più alto rischio.

Infine, matureremo il concetto per una missione dimostrativa della tecnologia di un piccolo veicolo spaziale nell'orbita terrestre bassa, incorporando le conoscenze acquisite in altre parti di questo lavoro.

Fornito dalla NASA