NASA-technologen produceerden telescoopspiegels met de hoogste reflectie ooit in het verre-ultraviolette spectrale bereik. Nutsvoorzieningen, ze proberen een nieuw record te vestigen.

Manuel Quijada en zijn team, optische experts van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, onderzoeken technieken voor het maken van sterk reflecterende aluminium spiegels die gevoelig zijn voor infrarood, optisch, en verre-ultraviolette golflengtebanden - een breed spectraal bereik dat wordt beoogd voor voorgestelde ruimtetelescopen na de James Webb Space Telescope en Wide Field Infrared Survey Telescope. Deze voorgestelde missies zouden een breed scala aan astrofysische studies omvatten, uit het tijdperk van reïonisatie, door melkwegvorming en evolutie, tot ster- en planeetvorming.

Het team van Quijada bestudeert specifiek drie verschillende technieken en materialen voor het maken en aanbrengen van beschermende coatings op aluminium spiegels om te voorkomen dat ze oxideren wanneer ze worden blootgesteld aan zuurstof en hun reflectiviteit verliezen.

"Aluminium is een metaal dat de natuur ons de breedste spectrale dekking heeft gegeven, "Zei Quijada. "Echter, aluminium moet worden beschermd tegen natuurlijk voorkomende oxiden met een dunne film of een substraat van transparant materiaal."

Helaas, niemand heeft een coating ontwikkeld die de hoge reflectiviteit van een spiegel in het bereik van 90 tot 130 nanometer effectief beschermt en handhaaft, ook bekend als de Lyman Alpha-reeks. Bij dit spectrale regime, wetenschappers kunnen een rijk assortiment aan spectraallijnen en astronomische doelen waarnemen, inclusief potentieel bewoonbare planeten buiten ons zonnestelsel. "De lage reflectiviteit van coatings in dit bereik is een van de grootste beperkingen bij het ontwerpen van verre-ultraviolette telescopen en spectrografen. ' zei Quijada.

Ultraviolet licht, die korter is dan die van zichtbaar licht, maar langer dan röntgenstralen, is onzichtbaar voor het menselijk oog. Alleen met instrumenten die op deze golflengte zijn afgestemd, kunnen objecten worden waargenomen.

Een van de recente NASA-missies die volledig gewijd was aan ver-ultraviolette waarnemingen was de Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer, of ZEKERING, die in 2007 werd ontmanteld na een succesvolle eerste missie. Hoewel het er 6 kreeg, 000 waarnemingen van bijna 3, 000 afzonderlijke astronomische objecten gedurende zijn acht jaar in een baan om de aarde, De lithiumfluoride-substraatcoating van FUSE was niet stabiel genoeg en begon na verloop van tijd af te breken, zei Quijada.

Het doel van Quijada is om een ​​coating en proces te ontwikkelen die niet alleen de reflectie in het verre ultraviolette, maar maakt ook waarnemingen in de andere golflengtebanden mogelijk.

"Traditionele coatingprocessen hebben het gebruik van aluminium spiegels niet volledig mogelijk gemaakt, Quijada zei. "De nieuwe coatings die we onderzoeken, zouden een telescoop in staat stellen een zeer breed spectraal bereik te bestrijken, van het verre ultraviolet tot het nabije infrarood in één enkel observatorium. NASA zou meer waar voor je geld krijgen."

Onder één coatingbenadering, het team zou fysieke dampafzetting gebruiken om een ​​dunne laag xenondifluoridegas op een aluminiummonster aan te brengen. Volgens Quijada, studies hebben aangetoond dat de behandeling van xenondifluoride fluorionen creëert die stevig aan het aluminiumoppervlak binden, verdere oxidatie te voorkomen.

Hij onderzoekt ook het gebruik van twee andere dunne-film depositietechnieken - ion-assisted Physical Vapour deposition en atomaire laagdepositie - om dunne films van aluminiumtrifluoride aan te brengen, die milieustabiel is in vergelijking met andere coatings.

Quijada en zijn team zijn er al in geslaagd een coating te ontwikkelen voor een ander gebied van de ultraviolette spectrale band.

in 2016, een validatietest bewees dat een beschermende coating die het team had bedacht een reflectie van 90 procent opleverde in het bereik van 133,6-154,5 nanometer, de hoogste reflectie ooit voor deze ultraviolette band. Om dit ongekende prestatieniveau te bereiken, het team ontwikkelde een fysiek dampafzettingsproces in drie stappen om aluminium spiegels te coaten met beschermende magnesiumfluoride- of lithiumfluoridefilms.

Deze hoogreflecterende coatings maken nu nieuwe soorten instrumenten mogelijk, zei Quijada. Twee nieuwe heliofysica-missies die de interacties tussen de ionosfeer van de aarde en zonnewinden zullen bestuderen - de Ionospheric Connection Explorer en de Global-scale Observations of the Limb and Disk - zullen deze coatingtechnologie gebruiken.

"We moeten verder naar beneden duwen in het ultraviolette spectrum, " Quijada zei:verwijzend naar het beoogde verre-ultraviolette spectrale bereik. "We moeten toegang krijgen tot het hele bereik van ultraviolet tot infrarood. We banen een spoor in spiegelcoatings."