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Sai o velho, entra o novo: Telescópio de espelhos ganham nova forma


Espelhos de telescópio tradicionais são basicamente de uma forma única: Encaixam-se perfeitamente dentro de um tubo. Não mais. Uma tecnologia óptica emergente agora permite que estes dispositivos de captação de luz tomem quase qualquer forma, potencialmente proporcionar melhor qualidade de imagem ao longo de um maior campo de visão – e tudo em um esquema reduzido.

Chamados de ‘óptica de forma livre’ (em uma tradução livre), esta emergente tecnologia de espelho, trazidas pelos avanços na fabricação e teste controlado por computador , provocou uma mudança radical na engenharia óptica. Vendo o benefício da óptica assimétrica , engenheiros ópticos da Nasa no Goddard Space Flight Center em Greenbelt , Maryland, movimentaram-se rapidamente para estabelecer um entendimento mais refinado nesta tecnologia emergente.
"O uso da óptica de forma livre pode reduzir significativamente o tamanho, bem como melhorar a qualidade da imagem ", disse Joseph Howard , que está trabalhando com o engenheiro Garrett West para, finalmente, projetar , integrar e testar um de dois espelho do telescópio óptico de forma livre para geração de imagens e aplicações de espectroscopia .
De acordo com Howard e West, a tecnologia é uma grande promessa para os cientistas que querem desenvolver telescópios compactos para CubeSat e outros pequenos satélites - uma alternativa cada vez mais popular e de baixo custo para missões mais tradicionais que são mais caros de construir e lançar.
" Se você quiser colocar esses telescópios em uma caixa menor , você precisa deixar os espelhos dobrar como uma... batata frita ", explicou Howard.
Com telescópios de dois espelhos tradicionais consistindo de um espelho de captação de luz primária e espelhos menores , secundários, que retransmitem a luz recebida e a direciona para um detector, osespelhos devem ser alinhados ao longo do eixo do sistema para reduzir distorções ópticas que produzem imagens borradas.
Com a óptica de forma livre , no entanto , os espelhos assimétricos podem corrigir melhor as distorções para fornecer um campo de visão maior, bem como reduzir drasticamente o caminho da luz , ou o tamanho da imagem.
Como parte de seu esforço de pesquisa , Howard e West avaliaram recentemente o sistema óptico de um instrumento de medição costeira , originalmente equipados com nove espelhos simétricas. Ao substituir os espelhos com lentes de forma livre , eles foram capazes de reduzir o tamanho e o número de espelhos para seis, encolhendo o tamanho total do telescópio por mais de dez vezes!
Eles também escolheram um projeto de telescópio de dois espelho ópticos de forma livre, e agora estão aguardando a entrega dos dois espelhos com esse novo formato com a qual eles planejam montar um instrumento para testes. " Os nossos estudos de concepção sugerem uma redução consideravel no volume de instrumentação óptica pode ser alcançada por superfícies de forma livre , " disse Howard , acrescentando que a qualidade da imagem , também aumenta consideravelmente .
No próximo ano, a equipe planeja continuar testando o seu instrumento de dois espelhos, que inclui um espelho de forma livre fabricados com a impressão 3-D. Isso é uma extensão do trabalho da R&D, que desenvolveu os primeiros telescópios montados quase que exclusivamente com peças fabricadas em impressoras 3D. Com esta técnica , um laser controlado por computador derrete o material em locais precisos, tal como indicado por um modelo CAD em 3D. Uma vez que o espelho irá ser construído camada por camada , será possível construir um espelho com qualquer forma.
A equipe acredita que a tecnologia pode vir mudar o planejamento de missões futuras, incluindo instrumentos de imagem para exoplanetas. "A NASA irá bancar", disse Howard. " A óptica de forma livre será fundamental . Eles vão permitir maiores campos de visão e se encaixam em invólucros menores, como aqueles encontrados em CubeSats e pequenos satélites, ou em missões maiores, onde alocações de espaço estão apertadas " , disse Howard.
Para acelerar o aprendizado , Howard e seu colega, engenheiro Garrett West, criaram um grupo chamado o Endeavor Freeform Optics Research Group ( FORJA ) . O grupo supervisiona pesquisas sobre a forma livre de espelhos. O grupo já implementou práticas de design de forma livre.
Para acelerar o aprendizado , Howard e seu colega, engenheiro Garrett West, criaram um grupo chamado o Endeavor Freeform Optics Research Group ( FORJA ) . O grupo supervisiona pesquisas sobre a forma livre de espelhos. O grupo já implementou práticas de design de forma livre.

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