Untuk pengamatan coronagraphic astronomi inframerah berbasis ruang di masa depan, cermin aluminium digunakan dalam coronagraphs. Observasi inframerah mid-inframerah broadband membutuhkan optik reflektif yang didinginkan, sementara coronagraphy menuntut komponen optik presisi tinggi. Sebagai contoh, coronagraph yang awalnya diusulkan untuk proyek satelit astronomi inframerah generasi berikutnya SpicA (SCI: instrumen spica coronagraph) melibatkan fabrikasi dan evaluasi sistem optik yang terdiri dari cermin off-sumbu aluminium presisi tinggi dengan permukaan yang berubah berlian. Eksperimen demonstrasi optik coronagrafik dengan topeng coronagraph dilakukan. Pertama, kesalahan Wavefront (WFE) dari cermin aluminium diukur menggunakan interferometer Fizeau He-Ne untuk mengkonfirmasi bahwa kepadatan spektral daya dari persyaratan SCI Met WFE. Selanjutnya, cermin diintegrasikan ke dalam sistem optik, dan kinerja keseluruhan sistem dievaluasi. Total WFE dari komponen optik diperkirakan 33 nm (RMS), dengan masing -masing cermin berkontribusi 10-20 nm (RMS) ke wilayah 14 mm pusat komponen optik. Kontras 10−5.4 10−5.4 dicapai untuk coronagraph dalam cahaya tampak. Berdasarkan perhitungan model dan kinerja optik yang diukur, sistem pencitraan coronagrafik diproyeksikan untuk mencapai kontras sekitar 10−7 10−7 pada panjang gelombang 5 μm.
Aplikasi dalam misi Ariel:
Misi Ariel (misi Exoplanet Exoplanet Survey Remote-Sensing Infrared) menggambarkan desain, analisis, dan pengembangan cermin prototipe aluminium berdiameter 1 meter untuk teleskopnya. Badan Antariksa Eropa (ESA) telah memilih Ariel sebagai misi sains kelas menengah berikutnya (M4), yang dijadwalkan untuk diluncurkan pada tahun 2028. Misi ini bertujuan untuk mempelajari atmosfer exoplanet terpilih. Muatan didasarkan pada teleskop kelas 1 meter yang didahului oleh rangkaian instrumen. Konfigurasi teleskop didefinisikan sebagai desain cassegrain klasik dengan murid yang eksentrik, tata letak dua miring, dan cermin parabola off-axis tiga sumbu. Analisis trade-off dilakukan untuk bahan untuk membuat cermin primer berdiameter 1 meter (M1), dan paduan aluminium dipilih sebagai bahan dasar untuk cermin dan struktur teleskop. Saat ini, logam seperti paduan aluminium sering dipertimbangkan untuk memproduksi teleskop ruang angkasa yang beroperasi dalam rentang panjang gelombang inframerah. Memproduksi cermin aluminium besar seperti yang untuk Ariel menantang, dan program penelitian dan pengembangan khusus telah dimulai untuk menunjukkan kelayakan. Cermin prototipe, ukurannya identik dengan model penerbangan M1 tetapi dengan profil permukaan yang lebih sederhana, telah dibuat dan diuji.
Aplikasi dalam satelit astronomi inframerah di masa depan:
Optik Dingin untuk Misi Inframerah Luar Angkasa:
Untuk misi inframerah ruang angkasa, mendinginkan seluruh instrumen sangat penting untuk menekan latar belakang inframerah dan kebisingan detektor. Dalam konteks ini, aluminium cocok untuk optik kriogenik karena kemampuan mesinnya yang sangat baik memungkinkan bahan yang sama digunakan untuk seluruh struktur instrumen, termasuk komponen optik, yang membantu mengurangi misalignment optik pada suhu rendah. Cermin aluminium dibuat melalui pemesinan ultra-presisi, dan kesalahan muka gelombang (WFE) diukur menggunakan interferometer fizeau. Berdasarkan kepadatan spektral daya WFE, akurasi permukaan semua cermin dikonfirmasi untuk memenuhi persyaratan instrumen Coronagraph Spica. Cermin kemudian diintegrasikan ke dalam sistem optik, dan kualitas gambar sistem diperiksa menggunakan laser optik. Total WFE diperkirakan 33 nm (RMS) berdasarkan rasio strehl, konsisten dengan nilai WFE yang berasal dari pengukuran cermin individu.
Aplikasi dalam optik kriogenik inframerah tengah:
Kendala deformasi dan perlindungan korosi:
Pada instrumen inframerah tengah, cermin aluminium berlapis emas digunakan untuk optik cryogenic. Untuk mengevaluasi deformasi termal yang diinduksi dari cermin aluminium, pengukuran pemantauan permukaan dilakukan selama siklus pendinginan dari suhu kamar hingga 100 K. Hasil menunjukkan bahwa efek deformasi dikurangi menjadi seperempat ketika cermin diamankan dengan mesin cuci pegas. Metode yang efektif untuk mencegah korosi elektrokimia dari cermin juga dieksplorasi. Beberapa sampel disiapkan dengan berbagai kondisi pelapis, seperti memasukkan lapisan isolasi, membentuk pelapis pemblokiran kelembaban multilayer, atau melakukan pembersihan presisi sebelum pelapisan. Pembersihan presisi sebelum menyimpan lapisan emas dan menutupinya dengan lapisan pelindung SIO terbukti efektif dalam menghambat korosi aluminium. Mirror yang dilapisi SIO bertahan hidup uji pendinginan untuk aplikasi inframerah menengah, menunjukkan pengurangan reflektansi sekitar 1% dalam kisaran 6-25 μm dibandingkan dengan cermin berlapis emas yang tidak dilapisi.
Aplikasi dalam optik laser inframerah:
Fabrikasi cermin IR yang ditingkatkan dielektrik Laser yang stabil dan lingkungan:
HFO 2 2 /SiO 2 2 Multilayer diendapkan pada substrat aluminium berlian-t-t-turned tunggal melalui deposisi berbantuan ion plasma reaktif yang dimodifikasi untuk membentuk cermin IR yang ditingkatkan dielektrik yang ditingkatkan dengan laser dan lingkungan yang stabil pada panjang gelombang 1064 nm. Dampak kualitas permukaan aluminium berlian yang berubah pada kinerja optik dari cermin yang ditingkatkan dielektrik dievaluasi. Ambang kerusakan yang diinduksi laser (LIDT) hingga 11 J/cm 2 2 dicapai untuk cermin aluminium yang ditingkatkan yang diuji dalam mode berdenyut pada 1064 nm dengan durasi pulsa 20 ns dan laju pengulangan 20 Hz. Morfologi kerusakan laser terungkap menggunakan pemindaian mikroskop elektron (SEM). Mekanisme kerusakan disebabkan oleh cacat nodul yang disebabkan oleh partikel yang tertanam dalam permukaan substrat aluminium.