Los telescopios espaciales son algo asombroso. Al desplegar un observatorio en órbita, los astrónomos pueden tomar fotografías del Universo sin perturbaciones atmosféricas. Al mismo tiempo, son muy costosos de construir, mantener y lanzar al espacio. Como demostró el caso del espejo defectuoso del Hubble, un telescopio espacial también tiene que pasar por controles rigurosos debido a lo difícil que se vuelve su servicio después del lanzamiento.
Para abordar esto, la NASA está investigando la posibilidad de construir futuros telescopios espaciales en el espacio. Un aspecto clave de esto implica una técnica de fabricación conocida como Deposición de la capa atómica (ALD), un proceso en el que capas de material no más gruesas que un átomo se depositan en una superficie y luego se endurecen en su lugar. Ahora, un equipo de investigadores apoyados por la NASA ha tenido la oportunidad de probar ALD en un entorno de microgravedad (¡es decir, en el espacio!)
El equipo de investigadores incluye a Vivek Dwivedi (ingeniero del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y experto en tecnología ALD) y Raymond Adomaitis, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Maryland. Instituto de Investigación de Sistemas (ISR). Juntos, fueron seleccionados a través de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA (STMD) Programa de oportunidades de vuelo .
El ingeniero de Goddard de la NASA, Vivek Dwivedi, demuestra la técnica ALD. Créditos: NASA / W. Hrybyk
El proceso ALD se usa comúnmente en la industria e implica colocar una capa de material (también conocido como sustrato) dentro de una cámara de reactor similar a un horno y luego tratarla con pulsos de diferentes tipos de gas. Este resultado final es una película suave y altamente uniforme con capas que tienen un solo átomo de espesor. En el caso de los telescopios espaciales, el método podría utilizarse para aplicar revestimientos reflectantes específicos de la longitud de onda en el espejo de un telescopio.
Como explicó Dwivedi en una reciente NASA Comunicado de prensa :
“Los tecnólogos pensamos que los telescopios de próxima generación de más de 20 metros de diámetro se construirán y ensamblarán en órbita. En lugar de fabricar los espejos en el suelo, ¿por qué no imprimirlos en el espacio? Pero no tiene un espejo telescópico a menos que lo cubra con un material altamente reflectante. Nuestra idea es mostrar que podemos revestir una óptica en el espacio utilizando esta técnica, que hemos utilizado en el suelo y comprender los procesos '.
Como parte de su oportunidad de vuelo, Dwivedi y Adomaitis verán una de las cámaras ALD que construyeron utilizando componentes comerciales listos para usar (COTS) volando al espacio a bordo de un Blue Origin. New Shepard cohete reutilizable. Durante el vuelo, la carga útil experimentará tres minutos de microgravedad, el tiempo suficiente para que la cámara ALD deposite una capa de óxido de aluminio (también conocido como alúmina) sobre una oblea de silicio de dos pulgadas (5 cm).
El cohete New Shepard se lanza desde sus instalaciones en el oeste de Texas. Crédito: Origen azul
Dwivedi y Adomaitis concibieron la idea hace unos dos años después de que un colega de la NASA Goddard (Franklin Robinson) asegurara una prueba a través de Flight Opportunities para validar una tecnología de refrigeración innovadora para electrónica compacta. Esta prueba también implicó el envío de un demostrador de tecnología a bordo de unNew Shepardcohete para ver cómo le fue en un entorno de microgravedad.
Más allá de proporcionar un medio para aumentar los espejos de los telescopios, ALD también puede tener otras aplicaciones que ayudarán en la exploración espacial futura. Por ejemplo, la mitigación del polvo es una necesidad importante cuando se trata de la exploración lunar debido a la forma en que el regolito cargado estáticamente se adhiere a todo.
Actualmente se está estudiando la posibilidad de utilizar ALD para combatir este problema. investigado a bordo de la ISS , donde las muestras recubiertas de ALD se exponen al plasma de un palé experimental. Dwivedi creó estas muestras junto con Mark Hasegawa (un tecnólogo de la NASA Goddard) para probar si el óxido de indio y estaño podría usarse en pinturas y otros materiales para evitar que el polvo lunar se pegue a trajes espaciales, rovers y equipos.
Ilustración de los astronautas de Artemisa en la Luna. Créditos: NASA
Más allá de la construcción de telescopios en el espacio, ALD ofrece una clara ventaja para todo tipo de fabricación en el espacio, dice Dwivedi. Las cámaras ALD son escalables a cualquier tamaño y son capaces de aplicar consistentemente capas suaves en áreas muy grandes. Este nivel de precisión sería esencial para el desarrollo de ópticas sensibles y otras aplicaciones.
“Si escalamos una oblea de silicio al tamaño del área metropolitana de Washington y la colocamos dentro de una cámara ALD, por ejemplo, podríamos depositar una capa de material que no varíe más de 60 micrones de espesor”, dijo. Además de la óptica y la mitigación del polvo, este proceso podría usarse en órbita para aplicar blindaje ablativo a naves espaciales destinadas a otros planetas o incluso a otros sistemas estelares.
Entre la fabricación en el espacio, la minería de asteroides y la exploración del espacio profundo, ¡gran parte del futuro de la humanidad implica establecerse en la órbita de la Tierra y más allá!
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