p Uma imagem microscópica em 3D de uma pequena área de um espelho revestido de ouro 'pronto para uso', produzido por torneamento de diamante. O maior tamanho do recurso tem cerca de 30 nm de altura e a rugosidade média da superfície é de cerca de 10 nm. Para um produto comercial, este é um resultado satisfatório para utilização pela ESA. A qualidade desta superfície de espelho foi testada no laboratório de óptica da ESA para verificar se seu desempenho e qualidade eram suficientes para uso em um experimento de comunicação a laser. As linhas verticais que vão de cima para baixo ao longo da superfície são uma característica esperada do processo usado para fabricar o espelho. Este espelho foi instalado na estação ótica terrestre (OGS) da ESA nas Ilhas Canárias (Espanha) e usado com sucesso na recente campanha de teste com a NASA para verificar o desempenho de seu novo terminal de laser na nave espacial Lunar Atmosphere and Dust Explorer (LADEE) em órbita a lua. Crédito:ESA
p Essas imagens podem se assemelhar a uma superfície planetária, mas na verdade mostram um tipo diferente de ambiente alienígena:uma visão microscópica através de uma lente de laser danificada, até o nível nanométrico - um milionésimo de milímetro, menor do que a maioria das bactérias individuais. p O laboratório de óptica da ESA usa uma técnica poderosa para aumentar o zoom em áreas minúsculas, mapeando cada um em alguns segundos.
p Com o microscópio apoiado em uma almofada de ar para isolá-lo da vibração externa, a luz branca é dividida em dois feixes:um brilha no alvo enquanto o outro ilumina um espelho quase perfeito. Os feixes refletidos são então recombinados. Em uma espécie de 'detectar a diferença' de alta tecnologia, as menores diferenças entre os dois feixes são registradas para construir o equivalente a linhas de contorno em um mapa, revelando desvios da forma do espelho de referência.
p Mais comumente usado pela indústria comercial de semicondutores, seu software embutido pode processar resultados imediatamente em seu pequeno campo de visão - menos de um mm quadrado - ou várias imagens podem ser rapidamente montadas em um panorama.
p O laboratório de óptica, um de um conjunto de laboratórios técnicos no centro técnico ESTEC da Agência em Noordwijk, Os Países Baixos, usa este 'microscópio interferométrico de luz branca' para examinar óticas delicadas em busca dos menores sinais de dano após uma longa série de rajadas de laser.
p Contaminação induzida por laser de um espelho medida e visualizada em 3D na escala nanométrica. A maior altura do recurso é de cerca de 60 nm e a área de contaminação na imagem é de cerca de 0,15 x 0,12 mm. Esta imagem mostra a suspeita de contaminação induzida por laser no revestimento de uma superfície de espelho, resultante de testes de alta potência em condições de espaço simulado. As condições de teste reproduzem as encontradas no laser ultravioleta Aladin a voar na missão Aeolus da ESA. Este satélite exclusivo usará a técnica lidar - detecção de luz e alcance - para medir a velocidade do vento na baixa atmosfera em uma escala global pela primeira vez. Crédito:ESA
p Lasers são ferramentas versáteis para o espaço, útil para uma variedade de instrumentos, como 'lidars' semelhantes a radar, que pode sentir a atmosfera de um planeta em 3D e medir com precisão a velocidade do vento global.
p Mas disparos contínuos de laser podem derreter e, eventualmente, quebrar componentes ópticos, ou condensação indesejada de pequenas quantidades de gases residuais pode se acumular nas superfícies ópticas. Ambos podem afetar seriamente o desempenho e a vida útil do laser.
p A ESA está procurando entender esses efeitos e encontrar maneiras de evitá-los ou eliminá-los, talvez reduzindo as emissões de 'liberação de gases' ou avaliando os níveis seguros de energia do laser.
p Danos induzidos por laser no revestimento de um espelho divisor de feixe de precisão. Este componente deve ser usado dentro de um sistema de laser de alta potência. A feição maior à esquerda tem 0,14 mm de comprimento por 0,06 mm de largura e cerca de 5 mícrons de profundidade. Este é um bom exemplo do tipo de dano a um revestimento que pode ocorrer devido a pulsos repetidos de um feixe de laser de alta potência interagindo com a superfície. Para evitar esse tipo de dano à qualidade do revestimento óptico, a limpeza da superfície e o ambiente do laser devem estar completamente livres de defeitos ou contaminantes de qualquer tipo. Os defeitos dentro ou na superfície do revestimento em um nível submicroscópico nem sempre são possíveis de detectar após a fabricação do revestimento. A única maneira de verificar é testar em condições realistas e determinar se ocorre algum dano. Crédito:ESA
p Um disparo de laser no espaço deve ser totalmente confiável durante toda a vida útil da missão - normalmente muitos anos - porque não pode ser reparado ou reparado após o lançamento. Isso só pode ser garantido por extensos testes no terreno.
p Este microscópio especializado às vezes é combinado com técnicas de outros laboratórios ESTEC, como o Atomic Force Microscope - que desenha uma ponta nanométrica sobre as superfícies para escolher o padrão de átomos individuais - e o espectrômetro de fotoelétrons de raios-X - que pode identificar a composição e estrutura de materiais de superfície com apenas alguns nanômetros de profundidade.
