NASA使用3D打印技術研發帶自由曲面鏡片的望遠鏡

寂靜天花板

  美國宇航局（NASA）在3D打印的創新應用方面一直處于領先地位。NASA在其航天器中越來越多地使用3D打印技術以用于制造零部件原型甚至包括最終成品。而如今，又有一個重要的航天器部件要被3D打印占領了，那就是望遠鏡的反射鏡。盡管在過去已經有些望遠鏡的部件通過3D打印而成，但是反射鏡不在其中。這次是作為一項新的光學工程研究的一部分，來自NASA Goddard 太空飛行中心的一個團隊正在規劃為下一代的雙鏡面設備3D打印任意曲面的反射鏡。

( ~3 ]2 h$ `) u# m+ Q) O" z; z NASA的這一計劃也是為了迎合望遠鏡技術發展的新潮流，徹底告別那種將鏡片裝在圓管子里經典望遠鏡的形象。該新項目利用了最新的突破性光學技術可以打造出幾乎任何形狀的望遠鏡，同時能實現比以往任何時候都更好的圖像質量。而且看起來3D打印也將是這項未來技術的一部分。該突破性技術被稱為光學自由曲面（freeform optics），正在由位于馬里蘭州Greenbelt的Goddard太空飛行中心的一隊光學工程師進行研究。

   該研究團隊，包括工程師Joseph Howard和Garrett West，目前正在尋求設計和實現一種基于這些自由曲面光學概念的兩鏡望遠鏡。“使用自由曲面光學技術可以可以顯著減小設備的尺寸以及提升圖像質量。”Howard 解釋說。這一技術可以用于開發小型的結構緊湊的望遠鏡。這種望遠鏡非常適合那些小衛星。他補充說：“如果你想要把這些望遠鏡放進一個小盒子里，那么你就需要像薯片一樣彎曲的鏡子。”

    所謂的自由曲面光學系統，主要是基于一種不對稱的鏡子，與傳統望遠鏡的鏡子相比，它可以創建更大的可用視野，而且重量更輕、更緊湊。傳統的望遠鏡如果要用在太空往往需要九個對稱的鏡子。但是Howard和West已經通過自由曲面光學技術將這一數字降低至6，而且將其完整包裝的尺寸縮減了十倍。目前研究團隊的目標是先打造出最初的原型，并使用其中的兩面自由曲面鏡子進行測試。Howard說：“我們的設計研究表明如果使用自由曲面鏡子的話可以將這些鏡子的數量減少5個人甚至更多。”

   但是，有趣的內容將在下一年真正開始，解釋研究團隊計劃使用一個3D打印的自由曲面鏡子進行測試，而使用的技術將來自于另外一個致力于研究3D打印完整成像望遠鏡的項目。項目團隊認為，這種3D打印方法足以改變對系外行星成像的游戲規則。“NASA將因此受益。”Howard說：“光學自由曲面將至關重要。它們將擁有更大的視野，而且適合尺寸有限的包裝，比如現在流行的小衛星或者立方體衛星等，或者能夠為航天器節省出更多的空間。”

    為提高研發效率，NASA最近還成立了Freeform Optics Research Group Endeavor（FORGE），該機構將專注于研究下一代望遠鏡。

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