Космические телескопы, такие как знаменитый «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» (JWST), предоставляют учёным беспрецедентные возможности для изучения Вселенной, поскольку их обзор не загораживается нашей атмосферой. Однако, их размер зеркала ограничен, что ограничивает их возможности. Даже для впечатляющего 6,5-метрового зеркала телескопа JWST необходимо было разработать складную конструкцию, чтобы поместить его в ракету-носитель. Для сравнения, наземный Чрезвычайно Большой Телескоп (Extremely Large Telescope, ELT), который в настоящее время строится в Чили, будет иметь зеркало диаметром более 39 метров.

Новое исследование, опубликованное в журнале Space Telescopes and Instrumentation 2024: Optical, Infrared, and Millimeter Wave, предлагает решение проблемы вывода в космос больших зеркал. Авторы указывают, что для зеркал телескопа главное — это отражающая поверхность, а не толщина или большая жёсткая опорная конструкция. Поэтому они предлагают использовать тонкий лист отражающего материала, который можно свернуть и поместить в ракету-носитель.

Источник: DALL-E

«Все, что нужно, это просто удерживать форму зеркала против его собственного веса. Например, мы могли бы легко запустить в космос 40-метровый рулон алюминиевой фольги», — говорится в исследовании.

Однако, даже если инженерные проблемы, связанные с развёртыванием и фокусировкой такого зеркала, будут решены, то останется проблема деформации его формы со временем. Чтобы решить эту проблему, авторы предлагают использовать адаптивную оптику.

Адаптивная оптика уже используется на больших наземных телескопах для коррекции атмосферных искажений. Приводы за зеркалом искажают форму зеркала в реальном времени, чтобы нейтрализовать аберрации атмосферы. Однако, для мембранного телескопа в космосе использование сложной системы привода может быть непрактичным. Вместо этого авторы предлагают использовать лазерную проекцию для изменения формы зеркала.

Иллюстрация массива мембранных зеркальных телескопов. Источник: Sebastian Rabien, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics

«Направляя лазерную проекцию на зеркало, мы могли бы изменять его форму в реальном времени, чтобы поддерживать фокусировку зеркала. Поскольку это просто тонкая мембрана, форма была бы достаточно значительной для создания оптических поправок», — объясняют авторы.

Лабораторные эксперименты показали, что этот подход может работать. Хотя реализация его в глубоком космосе будет гораздо сложнее, исследование показывает, что это возможно. Возможно, в ближайшие десятилетия мы увидим целый массив таких телескопов, которые позволят увидеть детали в далёких уголках Вселенной, которые сейчас можно только вообразить.

Подробнее на iXBT