Framtiden för rymdbaserad UV/optisk/IR-astronomi kräver allt större teleskop. De högst prioriterade astrofysikmålen, inklusive jordliknande exoplaneter, första generationens stjärnor och tidiga galaxer, är alla extremt svaga, vilket utgör en pågående utmaning för nuvarande uppdrag och är möjligheten för nästa generations teleskop:större teleskop är det primära sättet att ta itu med det här problemet.

Eftersom uppdragskostnaderna beror starkt på bländardiametern, verkar det inte vara ekonomiskt lönsamt att skala nuvarande rymdteleskopteknik till bländarstorlekar över 10 m. Utan ett genombrott inom skalbar teknologi för stora teleskop kan framtida framsteg inom astrofysik sakta ner eller till och med stanna helt. Det finns därför ett behov av kostnadseffektiva lösningar för att skala rymdteleskop till större storlekar.

FLUTE-projektet syftar till att övervinna begränsningarna med nuvarande tillvägagångssätt genom att bana en väg mot rymdobservatorier med stor öppning, osegmenterade vätskeprimära speglar, lämpliga för en mängd olika astronomiska tillämpningar. Sådana speglar skulle skapas i rymden via ett nytt tillvägagångssätt baserad på vätskeformning i mikrogravitation, vilket redan framgångsrikt har demonstrerats i en laboratorieneutral flytkraftsmiljö, i paraboliska mikrogravitationsflygningar och ombord på den internationella rymdstationen (ISS).

Teoretiskt skalinvariant har denna teknik producerat optiska komponenter med superb, sub-nanometer (RMS) ytkvalitet. För att göra konceptet genomförbart att implementera under de kommande 15–20 åren med kortsiktiga teknologier och realistiska kostnader, begränsar vi primärspegelns diameter till 50 meter.

I Fas I-studien:

1. Undersökt valen av spegelvätskor, beslutade att fokusera på joniska vätskor
2. Utförde en omfattande studie av joniska vätskor med lämpliga egenskaper
3. Arbetade med tekniker för förbättring av jonisk vätskereflektivitet
4. Analyserade flera alternativa arkitekturer för huvudspegelramen
5. Genomfört modellering av effekterna av svängmanövrar och temperaturvariationer på spegelytan
6. Utvecklade ett detaljerat uppdragskoncept för ett 50-meters observatorium för flytande spegel
7. Skapade en uppsättning initiala koncept för en underskalig demonstration av små rymdskepp i låg omloppsbana om jorden.

I fas II kommer vi att fortsätta att mogna nyckeldelarna i vårt uppdragskoncept. Först kommer vi att fortsätta vår analys av lämpliga spegelramsarkitekturer och modellering av deras dynamiska egenskaper.

För det andra kommer vi att ta nästa steg i vår maskininlärningsbaserade modellering och experimentella arbete för att utveckla reflektionsförbättrande tekniker för joniska vätskor.

För det tredje kommer vi att vidareutveckla arbetet med att modellera flytande spegeldynamik. I synnerhet kommer vi att fokusera på att modellera effekterna från andra typer av yttre störningar (rymdfarkostkontrollaccelerationer, tidvattenkrafter och mikrometeoritpåverkan), samt att analysera och modellera effekten av den termiska Marangoni-effekten på nanopartikelinfunderade joniska vätskor.

För det fjärde kommer vi att skapa en modell av den optiska kedjan från vätskespegelytan till de vetenskapliga instrumenten. För det femte kommer vi att vidareutveckla uppdragskonceptet för ett större observatorium med 50 m bländaröppning, med fokus på de mest riskfyllda elementen.

Slutligen kommer vi att mogna konceptet för ett litet rymdfarkostteknikdemonstrationsuppdrag i låg omloppsbana om jorden, med kunskapen från andra delar av detta arbete.

Tillhandahålls av NASA