Дослідники з Великої Британії розробили інноваційні, легкі та гнучкі алюмінієві дзеркала для телескопів CubeSat, використовуючи передову технологію 3D-друку. Цей прорив спрямований на суттєве зменшення маси первинних дзеркал, приблизно на 60%, порівняно з традиційними конструкціями, що відкриває нові можливості для космічних досліджень.
Розроблене дзеркало має кільцеву форму із зовнішнім діаметром 84 мм та внутрішнім діаметром 32 мм. Його конструкція включає внутрішню решітку типу «split-p», що нагадує стільники, яка забезпечує підвищену міцність при одночасному значному зниженні ваги. Моделювання методом скінченних елементів (FEA) передбачило зменшення ваги приблизно на 56%, що відповідає цільовому показнику у 60%. Технологія використовує процес лазерного плавлення порошку з алюмінієвого сплаву AlSi10Mg.
Пост-обробка включала гаряче ізостатичне пресування (HIP) для мінімізації пористості та одноточкове алмазне точіння для створення відбиваючої поверхні. Рентгенівська комп'ютерна томографія виявила невеликі пори, особливо на периферії, де змінюється шлях лазера. Вимірювання шорсткості поверхні для всіх зразків були нижчими за 8 нм, при цьому зразки, оброблені HIP, демонстрували дещо вищу шорсткість порівняно з тими, що пройшли алмазне точіння. Процес HIP зменшив внутрішню пористість та збільшив міцність, але також призвів до вищих значень загального інтегрованого розсіювання (Total Integrated Scatter) через збільшену шорсткість поверхні.
Подальші дослідження включатимуть нанесення хромованого оптичного покриття для покращення якості поверхні. Також буде проведено тестування термічної гнучкості для оцінки продуктивності дзеркала в умовах космосу. Зростаючий попит на економічно ефективні, надійні та легкі дзеркала для розвитку технології CubeSat робить це дослідження ключовим досягненням в галузі космічної оптики. Ці інноваційні дзеркала можуть значно зменшити загальну масу корисного навантаження космічних апаратів, що дозволить запускати більші телескопи або додаткове обладнання, тим самим розширюючи можливості наукових місій.
Використання адитивного виробництва, зокрема лазерного плавлення порошку (LPBF), дозволяє створювати складні геометричні форми, які неможливо виготовити традиційними методами. Це відкриває шлях до розробки оптимізованих конструкцій, що зменшують вагу та споживання матеріалів, що є критично важливим для аерокосмічної галузі. Такі технології, як зазначено у дослідженнях Fraunhofer ILT, пропонують значні можливості для оптимізації компонентів, зменшення ваги та використання матеріалів, що робить їх незамінними для майбутніх космічних апаратів.