La NASA busca imprimir espejos de telescopio en el espacio

La NASA está investigando la posibilidad de construir y ensamblar en el espacio los telescopios espaciales del futuro, eliminando el riesgo del empaquetado, lanzamiento y despliegue en órbita de estas estructuras tan complejas y sofisticadas. En concreto, estudia imprimir los espejos en el espacio.

Un ingeniero de la agencia espacial trabaja en mostrar que una técnica avanzada de fabricación de una fina película llamada deposición de capa atómica, o ALD, podría aplicar recubrimientos reflectantes específicos de la longitud de onda en una muestra en el espacio, uno de los primeros pasos para finalmente llevar a cabo el objetivo de construir y ensamblar telescopios grandes en microgravedad.

"Los tecnólogos creemos que los telescopios de próxima generación de más de 20 metros de diámetro se construirán y ensamblarán en órbita", dijo Vivek Dwivedi, ingeniero del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y experto en tecnología ALD. "En lugar de fabricar los espejos en el suelo, ¿por qué no imprimirlos en el espacio? Pero no hay espejo telescópico a menos que lo cubra con un material altamente reflectante. Nuestra idea es mostrar que podríamos cubrir una óptica en el espacio utilizando esta técnica, que hemos utilizado en el terreno y comprender los procesos", dijo Dwivedi en un comunicado.

Tanto Dwivedi como su colaborador, el profesor Raymond Adomaitis de la Universidad de Maryland, tendrán la oportunidad de demostrar el concepto en el espacio por primera vez.

Recientemente, el programa de Oportunidades de Vuelo de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA seleccionó a Dwivedi y Adomaitis para volar una cámara ALD del tamaño de una pelota de fútbol a bordo de un cohete suborbital New Shepard de Blue Origin. El lanzamiento proporcionará tres minutos de microgravedad, el tiempo suficiente para que la carga útil automatizada aplique una película delgada de un material ALD conocido, alúmina, en una oblea de silicio de dos pulgadas. "La alúmina es un material muy usado en aplicaciones ALD", dijo Dwivedi. "Ha sido ampliamente investigado".

Comúnmente utilizado por la industria, ALD implica colocar un sustrato o muestra dentro de una cámara de reactor tipo horno y pulsar diferentes tipos de gases para crear una película suave y altamente uniforme cuyas capas no son más gruesas que un solo átomo.

ALD también puede tener aplicaciones para mitigar el polvo, otro desafío que la NASA está trabajando para resolver. Actualmente, las muestras recubiertas con ALD están siendo expuestas al plasma de una paleta experimental a bordo de la Estación Espacial Internacional. Dwivedi y el tecnólogo de Goddard Mark Hasegawa crearon estas muestras para probar si el óxido de indio y estaño, un compuesto efectivo para disipar cargas eléctricas, podría aplicarse a pinturas y otros materiales para evitar que el polvo lunar se adhiera a rovers, instrumentos y trajes espaciales.

Mitigar el problema del polvo se considera uno de los desafíos más espinosos de la NASA, ya que la agencia planea establecer una presencia sostenible en la Luna bajo el programa Artemis.

Para la fabricación en el espacio, ALD ofrece una clara ventaja, dijo Dwivedi. Las cámaras ALD se escalan a cualquier tamaño y pueden aplicar consistentemente capas suaves en áreas muy grandes. "Si escalamos una oblea de silicio al tamaño del área metropolitana de Washington y la colocamos dentro de una cámara ALD, por ejemplo, podríamos depositar una capa de material que no tenga más de 60 micrones de espesor", dijo Dwivedi, ilustrando esta técnica de precisión, que sería esencial para desarrollar ópticas sensibles.