Για τις μελλοντικές υπέρυθρες αστρονομικές κορωνογραφικές παρατηρήσεις, οι καθρέφτες αλουμινίου χρησιμοποιούνται σε κορωνιάγραφες. Οι ευρυζωνικές παρατηρήσεις μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας στο διάστημα απαιτούν ψυγμένη αντανακλαστική οπτική, ενώ η κορωναγραφία απαιτεί οπτικά εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας. Για παράδειγμα, η κορώνα που προτάθηκε αρχικά για την υπέρυθρη αστρονομική δορυφορική δορυφορική Project της επόμενης γενιάς (SCI: Spica Coronagraph Instrument) περιελάμβανε την κατασκευή και την αξιολόγηση ενός οπτικού συστήματος που περιλάμβανε κατοπτρικά άξονα αλουμινίου υψηλής ακρίβειας με διαμάντια. Διεξήχθη ένα πείραμα οπτικής επίδειξης με στεγαστική οπτική επίδειξη με μάσκα κορώνας. Πρώτον, το σφάλμα Wavefront (WFE) των καθρέφτη αλουμινίου μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα συμβολόμετρο HE-NE Fizeau για να επιβεβαιώσει ότι η φασματική πυκνότητα ισχύος των απαιτήσεων WFE MET SCI. Στη συνέχεια, οι καθρέφτες ενσωματώθηκαν στο οπτικό σύστημα και αξιολογήθηκε η συνολική απόδοση του συστήματος. Το συνολικό WFE των οπτικών εξαρτημάτων εκτιμάται ότι είναι 33 nm (RMS), με κάθε καθρέφτη να συνεισφέρει 10-20 nm (RMS) στην κεντρική περιοχή των 14 mm του οπτικού συστατικού. Μια αντίθεση 10-5,4 10-5,4 επιτεύχθηκε για το κορώνα σε ορατό φως. Με βάση τους υπολογισμούς μοντέλων και τη μετρούμενη οπτική απόδοση, το σύστημα κορωναγραφικής απεικόνισης αναμένεται να επιτύχει μια αντίθεση περίπου 10-7 10-7 σε μήκος κύματος 5 μm.
Εφαρμογή στην αποστολή Ariel:
Η αποστολή Ariel (ατμοσφαιρική απομακρυσμένη ανίχνευση υπερύθρου Exoplanet Ligervey) περιγράφει το σχεδιασμό, την ανάλυση και την ανάπτυξη ενός πρωτοτύπου αλουμινίου 1 μέτρων για το τηλεσκόπιο του. Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) επέλεξε την Ariel ως την επόμενη μεσαία τάξη επιστημονικής αποστολής (M4), που έχει προγραμματιστεί για εκτόξευση το 2028. Η αποστολή στοχεύει να μελετήσει τις ατμόσφαιρες επιλεγμένων εξωπλανήτων. Το ωφέλιμο φορτίο βασίζεται σε τηλεσκόπιο κατηγορίας 1 μέτρων που προηγείται από μια σουίτα των μέσων. Η διαμόρφωση του τηλεσκοπίου ορίζεται ως κλασικός σχεδιασμός cassegrain με εκκεντρική μαθητή, διάταξη δύο λιμενικών και παραβολικού καθρέφτη τριών αξόνων. Διεξήχθη μια ανάλυση συμβιβασμού για τα υλικά για την κατασκευή του πρωτεύοντος καθρέφτη (M1) και το κράμα αλουμινίου επιλέχθηκε ως βασικό υλικό τόσο για τους καθρέφτες όσο και για τη δομή του τηλεσκοπίου. Σήμερα, τα μέταλλα όπως τα κράματα αλουμινίου εξετάζονται συχνά για την κατασκευή διαστημικών τηλεσκοπίων που λειτουργούν στην περιοχή υπέρυθρων μήκους κύματος. Η παραγωγή μεγάλων καθρέφτη αλουμινίου όπως αυτά για το Ariel είναι προκλητική και έχουν ξεκινήσει αφιερωμένα προγράμματα έρευνας και ανάπτυξης για να αποδειχθεί η σκοπιμότητα. Ένας πρωτότυπος καθρέφτης, πανομοιότυπος σε μέγεθος με το μοντέλο πτήσης M1 αλλά με απλούστερο προφίλ επιφάνειας, έχει κατασκευαστεί και δοκιμαστεί.
Εφαρμογές σε μελλοντικούς υπέρυθρους αστρονομικούς δορυφόρους:
Ψύξη οπτικών για αποστολές υπέρυθρων διαστημικών:
Για αποστολές υπέρυθρων διαστήματος, η ψύξη ολόκληρου του οργάνου είναι κρίσιμη για την καταστολή του υπέρυθρου φόντου και του θορύβου του ανιχνευτή. Σε αυτό το πλαίσιο, το αλουμίνιο είναι κατάλληλο για κρυογονική οπτική, επειδή η εξαιρετική ικανότητά του επιτρέπει τη χρήση του ίδιου υλικού για ολόκληρη τη δομή του οργάνου, συμπεριλαμβανομένων των οπτικών εξαρτημάτων, τα οποία βοηθούν στην άμβλυνση της οπτικής ευθυγράμμισης σε χαμηλές θερμοκρασίες. Οι καθρέφτες αλουμινίου κατασκευάστηκαν μέσω μηχανικής κατεργασίας εξαιρετικά προέλευσης και το σφάλμα Wavefront (WFE) μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα συμβολόμετρο Fizeau. Με βάση τη φασματική πυκνότητα ισχύος του WFE, η ακρίβεια της επιφάνειας όλων των καθρέφτη επιβεβαιώθηκε ότι πληροί τις απαιτήσεις του οργάνου Spica Coronagraph. Οι καθρέφτες στη συνέχεια ενσωματώθηκαν στο οπτικό σύστημα και η ποιότητα της εικόνας του συστήματος επιθεωρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα οπτικό λέιζερ. Το συνολικό WFE εκτιμάται ότι είναι 33 nm (RMS) με βάση την αναλογία StreHL, σύμφωνα με τις τιμές WFE που προέρχονται από μεμονωμένες μετρήσεις καθρέφτη.
Εφαρμογές στο Cryogenic Optics μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας:
Περιορισμοί παραμόρφωσης και προστασία διάβρωσης:
Στα μέσα της υπέρυθρης υπέρυθρης ακτινοβολίας, οι κάτοπτρα αλουμινίου με επικάλυψη χρυσού χρησιμοποιούνται για κρυογονική οπτική. Για την αξιολόγηση της επαγόμενης από θερμική συστολή παραμόρφωσης των καθρέφτη αλουμινίου, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις παρακολούθησης επιφάνειας κατά τη διάρκεια κύκλων ψύξης από θερμοκρασία δωματίου σε 100 Κ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα αποτελέσματα παραμόρφωσης μειώθηκαν στο ένα τέταρτο όταν οι καθρέφτες ασφαλίστηκαν με ροδέλες. Διερευνήθηκε επίσης μια αποτελεσματική μέθοδος για την πρόληψη της ηλεκτροχημικής διάβρωσης των καθρέφτη. Πολλαπλά δείγματα παρασκευάστηκαν με μεταβαλλόμενες συνθήκες επικάλυψης, όπως η εισαγωγή μονωτικών στρωμάτων, η σχηματίζοντας επικαλύψεις πολλαπλών στρώσεων υγρασίας ή την εκτέλεση καθαρισμού ακριβείας πριν από την επικάλυψη. Καθαρισμός ακριβείας πριν από την εναπόθεση του χρυσού στρώματος και το κάλυμμα του με ένα προστατευτικό στρώμα SIO αποδείχθηκε αποτελεσματικό στην αναστολή της διάβρωσης του αλουμινίου. Οι καθρέφτες που επικαλούνται με το SIO επιβίωσαν δοκιμές ψύξης για εφαρμογές μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας, παρουσιάζοντας μείωση της ανάκλασης περίπου 1% στην περιοχή των 6-25 μm σε σύγκριση με τους μη επικαλυμμένους χρυσούς καθρέφτες.
Εφαρμογές σε υπέρυθρη οπτική λέιζερ:
Κατασκευή ανθεκτικών με λέιζερ και περιβαλλοντικά σταθερής διηλεκτρικής διηλεκτρικής IR καθρέφτη:
HFO 2 2 /SIO 2 2 Πολλαπλασιαστές κατατέθηκαν σε υποστρώματα αλουμινίου με μονό σημείο μέσω τροποποιημένης αντιδραστικής εναπόθεσης με ιόντα πλάσματος για να σχηματίσουν ανθεκτικά και περιβαλλοντικά σταθερά διηλεκτρικά διηλεκτρικά καθρέφτες IR σε μήκος κύματος 1064 nm. Η επίδραση της επιφανειακής ποιότητας του αλουμινίου που μετατράπηκε σε διαμάντια στην οπτική απόδοση των διηλεκτρικών ενισχυμένων καθρέφτη αξιολογήθηκε. Ένα όριο βλάβης που προκαλείται από λέιζερ (LIDT) μέχρι 11 J/cm 2 2 επιτεύχθηκε για τον ενισχυμένο καθρέφτη αλουμινίου που δοκιμάστηκε σε παλμική λειτουργία στα 1064 nm με διάρκεια παλμού 20 ns και ρυθμό επανάληψης 20 Hz. Η μορφολογία βλάβης με λέιζερ αποκαλύφθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Ο μηχανισμός βλάβης αποδόθηκε σε ελαττώματα οζιδίων που προκαλούνται από σωματίδια ενσωματωμένα στην επιφάνεια του υποστρώματος αλουμινίου.