【{$randkws}】未来的太空望远镜可能有100米宽，在太空中建造并弯曲成精确的形状 - {$web_name} 这是一个激动人心的时刻

大型静电驱动空间结构弯曲成形的图示。资料来源：Zachary Cordero
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：Matt Williams, Universe Today）：对天文学家和宇宙学家来说，这是一个激动人心的时刻。自从詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）问世以来，天文学家们一直在欣赏有史以来最生动、朋友圈人间值得，知情人透露内情最详尽的宇宙图像。韦伯强大的红外成像仪、光谱仪和日冕仪将在不久的前方做到更多，含有从早期宇宙调研到对系外行星的直接成像探究。另外，几台新一代望远镜将在前方几年内投入使用，配备30米（约98.5英尺）的主镜、自适应光学、光谱仪和日冕仪。本周国产电影观察
即使有了这些令人印象深刻的仪器，天文学家和宇宙学家也盼望着一个更先进、更强大的望远镜可用的时代。例如，麻省理工学院（MIT）的扎卡里·科德罗（Zachary Cordero）最近提出了一种带有100米（328英尺）主镜的望远镜，该望远镜将在太空中自主建造，并经由静电致动器弯曲成形。他的提议是本年美国宇航局革新先进概念（NIAC）项目为第一阶段开发选定的几个概念之一。
科德是麻省理工学院波音航空航天职业进展教授，也是航空航天材料与结构评测室（AMSL）和小型卫星中心的成员。他的探究融合了他在加工科学、力学和设计方面的专业知识，为新兴的航空航天使用开发了新型材料和结构。他的官方港片经典体验提议是与Jeffrey Lang教授（来自麻省理工学院电子和微操控系统技术评测室）以及AMSL的三名学子团队兴办的结局，其中含有博士生Harsh Girishbhai Bhundiya。
他们提出的望远镜解决了太空望远镜和其他大型有效载荷的一个核心难题，这些有效载荷被打包用于发射，然后部署在轨道上。简而言之，尺寸和表面精度的权衡将可展开空间望远镜的直径限制在10米以内。以最近发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）为例，这是有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜。以便合作它的有效载荷整流罩（在阿丽亚娜5号火箭的顶部），望远镜被设计成可以折叠成更紧凑的形式。
这含有主镜、次镜和遮阳板，一旦太空望远镜进入轨道，全面复出消息资讯它们都会展开。另外，主镜（有史以来最繁琐、最强大的）直径为6.5米（21英尺）。它的继任者，大型紫外/光学/红外探测器（LUVOIR），将有一个相似的折叠组件和一个直径为8至15米（26.5至49英尺）的主镜，具体取决于选定的设计（LUVOIR-a或-B）。正如Bhundiya经由电子邮件向《今日宇宙》阐释的那样：
“今日，大多数航天器天线都部署在轨道上（例如，诺斯罗普·格鲁曼企业的Astromesh天线）并且已然被完善以做到高表现和增益。但是，它们有局限性：1）它们是被动可部署操控系统。一、 一旦你展开它们，你就不能自适应地改变天线的形状。2） 随着规模的增多，它们变得很难被击杀。3） 它们在直径和精度之间开展了权衡。一、 e.它们的精度随着尺寸的增多而下降，这针对做到需要大直径和高精度的天文学和传感使用（例如JWST）来说是一个考验。"
尽管已然提出了许多空间建造方法来克服这些限制，但缺乏对其用于建造精密结构（如大直径反射器）的表现的详尽确认。出于他们的提议，科德罗和他的同仁对太空制造的材料和工艺开展了定量的操控系统级较为。最后，他们确定，使用先进的材料和一种称为弯曲成形的新型太空制造方法可以克服这一限制。
这项技术由AMSL的探究人员发明，并在Bhundiya和Cordero最近合著的一篇论文中开展了刻画，它依赖于计算机数控（CNC）变形处理和分级高表现材料的组合。正如Harsh所阐释的：
“弯曲成形是一种用金属丝原料制造3D线框结构的过程。它的岗位原理是在特定的节点和特定的角度弯曲一股线，并在节点上添加接头以形成刚性结构。所以，以便制造给定的结构，您可以将其转换为弯曲指令，该指令可以在CNC线弯曲机等机器上做到单股原料。弯曲成形的核心使用是在轨道上制造大型天线的支撑结构。该工艺相当适合这种使用，由于它低功耗，可以制造具有高压实比的结构，并且基础上没有尺寸限制。"
与其他空间组装和制造方法相比，弯曲成形是低功耗的，并且在空间的极端低温生态下做到。另外，该技术使智能结构能够运用多特性材料做到尺寸、品质、刚度和精度的新组合。另外，由此形成的智能结构运用多特性材料做到尺寸、品质、刚度和精度的前所未有的组合，打破了限制传统特拉斯或张力对齐空间结构的设计范式。
除了其固有的精度外，大型弯曲成形结构还可以使用其静电致动器以亚毫米精度对反射器表面开展轮廓加工。哈什说，这将提升他们制造的天线在轨道上的精度：

一个由3颗系外行星组成的排列，依据存在的化学物质和进入的通量来探索大气的各异。资料来源：Jack H.Madden
“主动控制的方法被称为静电驱动，它运用静电引力形成的力将金属网精确地塑导致弯曲的形状，身为天线反射器。我们经由在网和由弯曲形成的支撑结构和可展开电极组成的“命令表面”之间施加电压来做到这一点。经由改动电压，我们可以精确地成形反射器表面并做到高增益抛物面天线。"哈什和他的同仁推断，这项技术将使直径超过100米（328英尺）的可展开反射镜能够做到100米/米的表面精度和超过10平方米/千克的比面积。这一能力将超越现有的微波辐射测量技术，并将导致风暴预报的显著改进，以及对水文循环等大气过程的更好理解。这将对地球观测和系外行星探究形成重大作用。
该团队最近在1月23日至27日于马里兰州全国港举行的2023年美国航空航天学会（AIAA）科学技术会议上展示了一个1米（3.3英尺）的静电驱动反射器原型，该反射器带有弯曲形成的支撑结构。经由NIAC第一阶段的资助，该团队打算使该技术成熟，最后目标是兴办微波辐射测量反射器。
展望前方，该团队打算探究如何在地球静止轨道（GEO）中使用弯曲成形，以兴办一个具有15公里（9.3英里）视野、35公里（21.75英里）地面分辨率和50至56 GHz超高和极高频率范围（SHF/EHF）的微波辐射测量反射器。这将使望远镜能够从系外行星大气中获取温度分布，这是一个核心特征，允许天体生物学家测量可居住性。
哈什说：“我们如今与NIAC的目标是致力于在太空中做到我们的弯曲成形和静电驱动技术。”。“我们设想在地球静止轨道上制造直径为100米的天线，该天线具有弯曲成形的支撑结构和静电驱动的反射器表面。这些天线将使新一代航天器具有更强的传感、通信和功率能力。”