W przyszłych kosmicznych astronomicznych obserwacjach koronowowych koronowowych, aluminiowe lustra są stosowane w korononikach. Obserwacje szerokopasmowe w środkowej podczerwieni w przestrzeni wymagają chłodzonej refleksyjnej optyki, podczas gdy koronagrafia wymaga bardzo precyzyjnych elementów optycznych. Na przykład koronagraf początkowo zaproponowany dla astronomicznego satelitarnego projektu satelitarnego w podczerwieni nowej generacji SPICA (SCI: Spica Coronagraph instrument) obejmował wytwarzanie i ocenę układu optycznego zawierającego bardzo precyzyjne aluminiowe lusterka poza osiami z obrutnymi diamentami. Przeprowadzono koronagraficzny eksperyment demonstracji optycznej z maską koronagrapową. Po pierwsze, błąd frontu falowego (WFE) aluminiowych luster mierzono za pomocą interferometru HE-NE Fizeau w celu potwierdzenia, że gęstość widmowa mocy WFE spełnia wymagania SCI. Następnie lustra zostały zintegrowane z systemem optycznym i oceniono ogólną wydajność systemu. Całkowity WFE komponentów optycznych oszacowano na 33 nm (RMS), przy czym każde lustro przyczynia się 10–20 nm (RMS) do centralnego regionu 14 mm komponentu optycznego. Kontrast 10–5,4 10–5,4 został osiągnięty dla koronagialu w świetle widzialnym. Na podstawie obliczeń modelu i zmierzonej wydajności optycznej, koronagraficzny system obrazowania ma osiągnąć kontrast około 10–7 10–7 przy długości fali 5 µm.
Zastosowanie w misji Ariel:
Misja Ariel (zdalnie wydłużająca się w podczerwieni Exoplanet Exoplanet) opisuje projekt, analizę i rozwój aluminiowego lustra aluminiowego 1-metrowego o średnicy dla swojego teleskopu. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wybrała Ariel jako kolejną średnią misję naukową (M4), zaplanowaną do uruchomienia w 2028 r.. Misja ma na celu zbadanie atmosfery wybranych egzoplanet. Ładunek oparty jest na teleskopie 1-metrowym poprzedzonym przez pakiet instrumentów. Konfiguracja teleskopu jest zdefiniowana jako klasyczna konstrukcja Cassegrain z mimośrodkowym uczniem, układem dwóch mirrorycznych i trzyosiowego parabolicznego lustra. Przeprowadzono analizę kompromisu dla materiałów w celu wytworzenia pierwotnego lustra o średnicy 1 metra (M1), a stop aluminium wybrano jako materiał wyjściowy zarówno dla luster teleskopowych, jak i struktury. Obecnie metale, takie jak stopy aluminium, są często rozważane do produkcji teleskopów kosmicznych działających w zakresie długości fali podczerwieni. Produkcja dużych luster aluminiowych, takich jak Ariel, jest trudne, a dedykowane programy badań i rozwoju zostały rozpoczęte w celu wykazania wykonalności. Prototypowe lustro, identyczny rozmiar z modelem lotu M1, ale o prostszym profilu powierzchniowym, zostało wytworzone i przetestowane.
Zastosowania w przyszłych satelitach astronomicznych podczerwieni:
Słodna optyka dla misji w podczerwieni kosmicznej:
W przypadku misji w podczerwieni kosmicznej chłodzenie całego instrumentu ma kluczowe znaczenie dla tłumienia tła w podczerwieni i szumu detektora. W tym kontekście aluminium jest odpowiednie dla optyki kriogenicznej, ponieważ jej doskonała maszyna pozwala na użycie tego samego materiału dla całej struktury instrumentu, w tym komponentów optycznych, co pomaga złagodzić niewspółosiowość optyczną w niskich temperaturach. Lustra aluminiowe wyprodukowano za pomocą ultra-precyzyjnej obróbki, a ich błąd czoła fali (WFE) zmierzono za pomocą interferometru Fizeau. W oparciu o gęstość widmową WFE potwierdzono dokładność powierzchni wszystkich luster, aby spełnić wymagania instrumentu koronagrapowego Spica. Lustra zostały następnie zintegrowane z systemem optycznym, a jakość obrazu systemu została sprawdzona za pomocą lasera optycznego. Całkowity WFE oszacowano na 33 nm (RMS) w oparciu o stosunek StreHL, zgodnie z wartościami WFE pochodzącymi z poszczególnych pomiarów lustrzanych.
Zastosowania w optyce kriogenicznej w środkowej podczerwieni:
Ograniczenia deformacji i ochrona korozji:
W instrumentach w środkowej podczerwieni powleczone złoto aluminiowe lustra są stosowane do optyki kriogenicznej. Aby ocenić deformację luster aluminiowych wywołanych termicznie, pomiary monitorowania powierzchni przeprowadzono podczas cykli chłodzenia od temperatury pokojowej do 100 K. Wyniki wykazały, że efekty deformacji zostały zmniejszone do jednej czwartej, gdy lusterka zostały zabezpieczone podkładkami sprężynowymi. Zbadano również skuteczną metodę zapobiegania elektrochemicznej korozji luster. Wiele próbek przygotowano przez różne warunki powlekania, takie jak wkładanie warstw izolacyjnych, tworzenie wielowarstwowych powłok blokujących wilgoć lub wykonywanie precyzyjnego czyszczenia przed powłoką. Precyzyjne czyszczenie przed osadzeniem się warstwą złota i pokryciem jej warstwą ochronną SIO okazało się skuteczne w hamowaniu korozji aluminiowej. Lustro przeżyły SIO, które przeżyły testy chłodzenia dla zastosowań w środkowej podczerwieni, wykazując zmniejszenie współczynnika współczynnika o około 1% w zakresie 6–25 µm w porównaniu z niepowlekanymi lustrami złotymi.
Aplikacje w optyce laserowej w podczerwieni:
Wytwarzanie laserowych i stabilnych środowiskowych dielektrycznych luster IR:
HFO 2 2 /SiO 2 2 Multilayery zdeponowano na substatach aluminiowych o jednoczesnym diamencie poprzez zmodyfikowane reaktywne osadzanie jonowe w osoczu w celu utworzenia laserowych i stabilnych środowiskowych luster IR z rozwojem dielektrycznym o długości fali 1064 NM. Oceniono wpływ jakości powierzchni oblanej diamentu aluminium na działanie optyczne luster wzmocnionych dielektrykiem. Osiągnięto próg uszkodzenia indukowanego laserowo (LIDT) do 11 J/cm 2 2 dla wzmocnionego lustra aluminiowego testowanego w trybie pulsacyjnym przy 1064 nm z czasem trwania impulsu 20 ns i szybkości powtórzenia 20 Hz. Morfologia uszkodzeń laserowych ujawniono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Mechanizm uszkodzenia przypisano defektom guzkowym spowodowanym przez cząstki osadzone na powierzchni podłoża aluminiowego.