O futuro da astronomia UV/óptica/IR baseada no espaço requer telescópios cada vez maiores. Os alvos astrofísicos de maior prioridade, incluindo exoplanetas semelhantes à Terra, estrelas de primeira geração e galáxias primitivas, são todos extremamente ténues, o que representa um desafio contínuo para as missões actuais e é o espaço de oportunidade para os telescópios da próxima geração:telescópios maiores são a principal forma de abordar esta questão.



Com os custos da missão dependendo fortemente do diâmetro da abertura, dimensionar as atuais tecnologias de telescópios espaciais para tamanhos de abertura superiores a 10 m não parece economicamente viável. Sem um avanço em tecnologias escalonáveis ​​para grandes telescópios, os avanços futuros na astrofísica poderão desacelerar ou até mesmo estagnar completamente. Assim, há uma necessidade de soluções econômicas para dimensionar os telescópios espaciais para tamanhos maiores.

O projeto FLUTE visa superar as limitações das abordagens atuais, abrindo caminho para observatórios espaciais com espelhos primários líquidos não segmentados de grande abertura, adequados para uma variedade de aplicações astronômicas. Esses espelhos seriam criados no espaço através de uma nova abordagem baseada na modelagem fluídica em microgravidade, que já foi demonstrada com sucesso em um ambiente de flutuabilidade neutra em laboratório, em voos parabólicos em microgravidade e a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS).

Teoricamente invariante à escala, esta técnica produziu componentes ópticos com excelente qualidade de superfície subnanométrica (RMS). A fim de tornar viável a implementação do conceito nos próximos 15 a 20 anos com tecnologias de curto prazo e custos realistas, limitamos o diâmetro do espelho primário a 50 metros.

No estudo da Fase I, nós:

1. Explorei opções de líquidos espelho, decidindo focar em líquidos iônicos
2. Conduziu um extenso estudo de líquidos iônicos com propriedades adequadas
3. Trabalhei em técnicas para melhorar a refletividade de líquidos iônicos
4. Analisamos diversas arquiteturas alternativas para a moldura do espelho principal
5. Modelagem realizada dos efeitos das manobras de giro e variações de temperatura na superfície do espelho
6. Desenvolveu um conceito de missão detalhado para um observatório de espelhos fluídicos de 50 m
7. Criei um conjunto de conceitos iniciais para uma demonstração de pequenas espaçonaves em subescala na órbita baixa da Terra.

Na Fase II, continuaremos a amadurecer os elementos-chave do nosso conceito de missão. Primeiro, continuaremos nossa análise de arquiteturas de molduras de espelho adequadas e modelagem de suas propriedades dinâmicas.

Em segundo lugar, daremos os próximos passos em nossa modelagem baseada em aprendizado de máquina e trabalho experimental para desenvolver técnicas de aprimoramento de refletividade para líquidos iônicos.

Terceiro, avançaremos ainda mais no trabalho de modelagem da dinâmica do espelho líquido. Em particular, nos concentraremos na modelagem dos efeitos de outros tipos de perturbações externas (acelerações de controle de espaçonaves, forças de maré e impactos de micrometeoritos), bem como na análise e modelagem do impacto do efeito térmico Marangoni em líquidos iônicos infundidos com nanopartículas.

Quarto, criaremos um modelo da cadeia óptica desde a superfície do espelho líquido até os instrumentos científicos. Em quinto lugar, desenvolveremos ainda mais o conceito de missão para um observatório de maior escala, com abertura de 50 m, centrando-nos nos seus elementos de maior risco.

Por fim, amadureceremos o conceito de uma missão de demonstração de tecnologia de pequenas naves espaciais em órbita baixa da Terra, incorporando o conhecimento adquirido em outras partes deste trabalho.

Fornecido pela NASA