Les miroirs compacts, réfléchissants et faciles à fabriquer sont un élément essentiel pour faire progresser la technologie astronomique dans l'espace. Les miroirs sont un composant clé de la plupart des télescopes, bien qu'ils soient notoirement difficiles à fabriquer avec la précision nécessaire, en particulier à grande échelle. Un nouveau journal publié sur le arxiv Le serveur préalable des chercheurs du Royaume-Uni utilise la fabrication additive pour fabriquer un miroir mince, flexible et léger en aluminium et analyse ses propriétés pour voir si elle sera utile dans des applications telles que les cubesats.
Avant que les chercheurs ne puissent faire le miroir réel, ils ont dû prendre plusieurs décisions concernant sa conception. En choisissant un réseau, ils ont décidé d'utiliser un «réseau interne divisé», qui ressemble essentiellement à un nid d'abeille. Dans la modélisation d'analyse par éléments finis (FEA), il s'est avéré être le plus robuste. L'équipe a également conçu une structure de montage qui utilisait quatre cartes de circuits imprimées (PCB) comme cannes de montage, qui faisaient partie de la conception globale de bus CubeSat que le système optait.
En exécutant d'autres modèles FEA, les chercheurs ont constaté qu'ils pouvaient réduire le poids du miroir d'environ 56%, près des 60% pour lesquels il a été conçu à l'origine. Ils ont ensuite réellement fabriqué cinq prototypes, qui ont été conçus dans une forme annulaire avec un anneau extérieur d'environ 84 mm et un intérieur à 32 mm. L'impression a été achevée à l'aide d'un processus de fusion de poudre à lit laser standard couramment utilisé pour les métaux d'impression 3D. Dans ce cas, le métal était ALSI10mg, un alliage typique d'aluminium utilisé dans l'impression 3D.
Mais comme cela était destiné à être utilisé comme miroir, l'impression a subi un traitement supplémentaire une fois qu'il a été initialement établi. Deux ont subi une pression isostatique chaude, qui chauffe l'impression, puis lui applique la pression dans le but de réduire sa porosité et d'augmenter son uniformité de surface. En parcourant une surface lisse, les chercheurs ont soumis quatre échantillons à un tournant en diamant à un point, une technique de post-traitement qui élimine la couche supérieure de matériau à l'aide d'un tour précis à revêtement de diamant.
Après le post-traitement, les échantillons ont été analysés à la fois en interne et en externe. Pour scanner les internes d'un échantillon, les chercheurs ont utilisé la tomodensitométrie à rayons X et ont constaté qu'il y avait de petits pores dans toute la structure, et ils semblaient suivre le long du chemin du laser utilisé dans le processus de fusion. Il y en avait une densité plus élevée autour du périmètre, où le laser se retourne.
La rugosité de surface est une métrique clé des miroirs utilisés dans les télescopes, et tous les échantillons avaient moins de 8 nm de rugosité de surface, bien que ceux soumis à la hanche soient légèrement plus rugueux que ceux broyés avec un diamant. Le compromis était que le processus de la hanche réduisait en fait la porosité, rendant le matériau plus fort en interne. Les miroirs transformés par la hanche avaient également une valeur de diffusion intégrée totale plus élevée, probablement en raison de leur rugosité de surface plus élevée, ce qui signifie également qu'ils étaient mauvais pour une utilisation dans un télescope.
Il y avait aussi des rayures dispersées sur la surface, apparemment causées par un alliage de titane et de vanadium. Cela impliquerait que l'alliage en aluminium de matière première aurait pu être mélangé par inadvertance avec une autre poudre métallique.
Malgré ces revers, le processus décrit dans l'article représente un pas en avant pour le développement de miroirs flexibles légers et assistés en cubesates. À l'avenir, les chercheurs prévoient d'ajouter un revêtement optique de chrome à la surface pour essayer d'améliorer la qualité de surface des échantillons. Ils testeront également la flexibilité thermique du système, testant ce que ce serait dans un environnement spatial réel.
Alors que les miroirs poursuivent leur chemin dans les niveaux de préparation technologique, il y aura une demande croissante d'un nombre croissant de fabricants de cubesates qui auront besoin de miroirs peu coûteux, robustes et légers.
