Os tecnólogos da NASA produziram espelhos telescópicos com a maior refletância já relatada na faixa espectral ultravioleta distante. Agora, eles estão tentando estabelecer outro recorde.

Manuel Quijada e sua equipe, especialistas ópticos do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, estão investigando técnicas para a criação de espelhos de alumínio altamente reflexivos sensíveis ao infravermelho, óptico, e bandas de comprimento de onda ultravioleta distante - uma ampla faixa espectral prevista para os telescópios espaciais propostos após o James Webb Space Telescope e o Wide Field Infrared Survey Telescope. Essas missões propostas abordariam uma ampla gama de estudos de astrofísica, desde a época da reionização, através da formação e evolução da galáxia, para a formação de estrelas e planetas.

A equipe de Quijada está estudando especificamente três técnicas e materiais diferentes para criar e aplicar revestimentos de proteção em espelhos de alumínio para evitar que oxidem quando expostos ao oxigênio e percam sua refletividade.

“O alumínio é um metal que a natureza nos deu a mais ampla cobertura espectral, "Quijada disse." Porém, o alumínio precisa ser protegido de óxidos naturais com uma película fina ou substrato de material transparente. "

Infelizmente, ninguém desenvolveu um revestimento que efetivamente protege e mantém a alta refletividade de um espelho na faixa de 90 a 130 nanômetros, também conhecido como intervalo Lyman Alpha. Neste regime espectral, os cientistas podem observar uma rica variedade de linhas espectrais e alvos astronômicos, incluindo planetas potencialmente habitáveis ​​além do nosso sistema solar. "A baixa refletividade dos revestimentos nesta faixa é uma das maiores restrições no design de telescópios ultravioletas e espectrógrafos, "Disse Quijada.

Luz ultravioleta, que é mais curto do que a luz visível, mas mais longo do que os raios-X, é invisível ao olho humano. Apenas com instrumentos sintonizados neste comprimento de onda os objetos podem ser observados.

Uma das recentes missões da NASA totalmente dedicada às observações ultravioleta distante foi o Explorador Espectroscópico Ultravioleta Distante, ou FUSE, que foi desativado em 2007 após uma missão principal bem-sucedida. Embora tenha adquirido 6, 000 observações de quase 3, 000 objetos astronômicos separados ao longo de seus oito anos em órbita, O revestimento de substrato de fluoreto de lítio do FUSE não era estável o suficiente e começou a se degradar com o tempo, Quijada disse.

O objetivo da Quijada é desenvolver um revestimento e um processo que não apenas melhore a refletância no ultravioleta distante, mas também permite observações nas outras bandas de comprimento de onda.

“Os processos tradicionais de revestimento não permitiram o uso de espelhos de alumínio em todo o seu potencial, "Quijada disse." Os novos revestimentos que estamos investigando permitiriam um telescópio cobrindo uma faixa espectral muito ampla, do ultravioleta distante ao infravermelho próximo em um único observatório. A NASA obteria mais retorno pelo investimento. "

Sob uma abordagem de revestimento, a equipe usaria a deposição física de vapor para aplicar uma fina camada de gás difluoreto de xenônio a uma amostra de alumínio. De acordo com Quijada, estudos têm mostrado que o tratamento de difluoreto de xenônio cria íons de flúor que se ligam fortemente à superfície de alumínio, prevenção de oxidação posterior.

Ele também está investigando o uso de duas outras técnicas de deposição de filme fino - deposição de vapor físico assistida por íons e deposição de camada atômica - para aplicar filmes finos de trifluoreto de alumínio, que é ambientalmente estável em comparação com outros revestimentos.

Quijada e sua equipe já conseguiram desenvolver um revestimento para outra região da banda espectral ultravioleta.

Em 2016, um teste de validação provou que um revestimento protetor que a equipe desenvolveu forneceu 90 por cento de refletância na faixa de 133,6-154,5 nanômetros - a mais alta refletância já relatada para esta faixa ultravioleta. Para atingir esse nível de desempenho sem precedentes, a equipe desenvolveu um processo de deposição física de vapor de três etapas para revestir espelhos de alumínio com filmes protetores de fluoreto de magnésio ou fluoreto de lítio.

Esses revestimentos de alta refletância agora estão permitindo novos tipos de instrumentos, Quijada disse. Duas novas missões heliofísicas que estudarão as interações entre a ionosfera da Terra e os ventos solares - o Ionospheric Connection Explorer e as observações em escala global do membro e do disco - empregarão esta tecnologia de revestimento.

"Precisamos empurrar ainda mais para baixo no espectro ultravioleta, "Quijada disse, referindo-se à faixa espectral do ultravioleta distante. "Precisamos ter acesso a toda a gama ultravioleta ao infravermelho. Estamos abrindo uma trilha em revestimentos de espelho."