Для будущих космических инфракрасных астрономических коронаграфических наблюдений алюминиевые зеркала используются в коронаграфах. Широкополосные наблюдения в середине инфракрасного в космосе требуют охлажденной отражающей оптики, в то время как Coronagraphy требует высоких оптических компонентов. Например, коронаграф, первоначально предложенный для инфракрасного астрономического спутникового проекта проекта следующего поколения Spica (SCI: Spica Coronagraph Instrument), включала изготовление и оценку оптической системы, включающей высокую алюминиевую вне осевую зеркала с алмазными поверхностями. Был проведен коронаграфическая оптическая демонстрационная эксперимент с маской коронаграфа. Во-первых, ошибка волнового фронта (WFE) алюминиевых зеркал была измерена с использованием интерферометра He-Ne Fizeau, чтобы подтвердить, что спектральная плотность мощности соответствовала требованиям SCI. Впоследствии зеркала были интегрированы в оптическую систему, и общая производительность системы была оценена. Общее WFE оптических компонентов было оценено как 33 нм (RMS), причем каждое зеркало вносит 10–20 нм (среднеквадратичные) в центральную 14 -мм область оптического компонента. Контраст 10-5,4 10-5,4 был достигнут для коронаграфа в видимом свете. На основе вычислений моделей и измеренных оптических характеристик, по прогнозам, система Coronagraphic визуализации достигнет контраста приблизительно 10-7 10-7 на длине волны 5 мкм.
Применение в миссии Ариэль:
Миссия Ariel (атмосферная инфракрасная инфракрасная экзопланета) миссия описывает проектирование, анализ и разработку зеркала алюминиевого прототипа диаметра 1 метра для своего телескопа. Европейское космическое агентство (ESA) выбрало Ariel в качестве следующей научной миссии среднего класса (M4), запланированной на запуск в 2028 году. Миссия направлена на изучение атмосферы выбранных экзопланет. Полезная нагрузка основана на 1-метровом телескопе, которому предшествовал набор инструментов. Конфигурация телескопа определяется как классическая конструкция кассерана с эксцентричным зрачком, макеткой с двумя видами и параболическим зеркалом с тремя осевыми. Для материалов был проведен компромиссный анализ для изготовления первичного зеркала диаметром 1 метра (M1), а алюминиевый сплав был выбран в качестве базового материала как для зеркал телескопа, так и для структуры. Сегодня такие металлы, как алюминиевые сплавы, часто рассматриваются для производства космических телескопов, работающих в инфракрасном диапазоне длин волн. Производство крупных алюминиевых зеркал, таких как зерновые для Ариэля, является сложной задачей, и были инициированы специальные программы исследований и разработок для демонстрации осуществимости. Прототип зеркало, идентичное по размеру, к модели полета M1, но с более простым профилем поверхности было изготовлено и протестировано.
Приложения в будущих инфракрасных астрономических спутниках:
Охлажденная оптика для космических инфракрасных миссий:
Для космических инфракрасных миссий охлаждение всего инструмента имеет решающее значение для подавления инфракрасного фона и шума детектора. В этом контексте алюминий подходит для криогенной оптики, поскольку его превосходная механизм позволяет использовать тот же материал для всей структуры прибора, включая оптические компоненты, что помогает смягчить оптическое смещение при низких температурах. Алюминиевые зеркала были изготовлены с помощью сверхпрочной обработки, и их ошибка волнового фронта (WFE) измеряли с использованием интерферометра Fizeau. Основываясь на спектральной плотности мощности WFE, была подтверждена точность поверхности всех зеркал для удовлетворения требований инструмента Spica Coronagraph. Затем зеркала были интегрированы в оптическую систему, а качество изображения системы было проверено с использованием оптического лазера. Общий WFE, по оценкам, составлял 33 нм (RMS), основанный на соотношении Strehl, в соответствии с значениями WFE, полученными из отдельных зеркальных измерений.
Приложения в средней инфракрасной криогенной оптике:
Ограничения деформации и защита коррозии:
В инструментах в среднем инфракрасных зеркалах алюминиевые зеркала, покрытые золотом, используются для криогенной оптики. Чтобы оценить, вызванную тепловым сокращением деформацию алюминиевых зеркал, измерения мониторинга поверхностного мониторинга проводились во время циклов охлаждения от комнатной температуры до 100 К. Результаты показали, что эффекты деформации были уменьшены до четверти, когда зеркала были закреплены пружинными шайбами. Был также изучен эффективный метод предотвращения электрохимической коррозии зеркал. Многочисленные образцы готовили с помощью различных условий покрытия, таких как вставка изоляционных слоев, образование многослойных покрытий, блокирующей влагу, или выполнение точной очистки перед покрытием. Точная очистка перед отложением золотого слоя и покрытия его защитным слоем SIO оказалась эффективной в ингибировании алюминиевой коррозии. Зеркала с переоценкой SIO пережили охлаждающие испытания для применений в среднем инфракрасных приложениях, демонстрируя снижение отражения примерно на 1% в диапазоне 6–25 мкм по сравнению с зеркалами с золотыми покрытиями без покрытия.
Приложения в инфракрасной лазерной оптике:
Изготовление лазерных и экологически стабильных диэлектрических ИК-зеркал:
HFO 2 2 /SIO 2 2 Многослойные складывались на одноточечные алмазные алюминиевые подложки посредством модифицированного реактивного ионоподобного ионного осаждения с образованием лазерных и экологически стабильных ИК-зеркал, усиленных диэлектриком, на длине волны 1064 нм. Было оценено влияние качества поверхности алюминия, ставшего алмазом, на оптические характеристики зеркал, усиленных диэлектриком. Порог повреждения, вызванного лазером (LIDT) до 11 J/CM 2 2, был достигнут для усиленного алюминиевого зеркала, протестированного в импульсном режиме при 1064 нм с продолжительностью импульса 20 нс и частотой повторения 20 Гц. Морфология повреждения лазера была выявлена с использованием сканирующей электронной микроскопии (SEM). Механизм повреждения был объяснен дефектами узелков, вызванными частицами, встроенными в поверхность алюминиевой подложки.