NASA使用3D打印技术研发带自由曲面镜片的望远镜

寂静天花板

美国宇航局（NASA）在3D打印的创新应用方面一直处于领先地位。NASA在其航天器中越来越多地使用3D打印技术以用于制造零部件原型甚至包括最终成品。而如今，又有一个重要的航天器部件要被3D打印占领了，那就是望远镜的反射镜。尽管在过去已经有些望远镜的部件通过3D打印而成，但是反射镜不在其中。这次是作为一项新的光学工程研究的一部分，来自NASA Goddard 太空飞行中心的一个团队正在规划为下一代的双镜面设备3D打印任意曲面的反射镜。
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NASA的这一计划也是为了迎合望远镜技术发展的新潮流，彻底告别那种将镜片装在圆管子里经典望远镜的形象。该新项目利用了最新的突破性光学技术可以打造出几乎任何形状的望远镜，同时能实现比以往任何时候都更好的图像质量。而且看起来3D打印也将是这项未来技术的一部分。该突破性技术被称为光学自由曲面（freeform optics），正在由位于马里兰州Greenbelt的Goddard太空飞行中心的一队光学工程师进行研究。

该研究团队，包括工程师Joseph Howard和Garrett West，目前正在寻求设计和实现一种基于这些自由曲面光学概念的两镜望远镜。“使用自由曲面光学技术可以可以显著减小设备的尺寸以及提升图像质量。”Howard 解释说。这一技术可以用于开发小型的结构紧凑的望远镜。这种望远镜非常适合那些小卫星。他补充说：“如果你想要把这些望远镜放进一个小盒子里，那么你就需要像薯片一样弯曲的镜子。”

所谓的自由曲面光学系统，主要是基于一种不对称的镜子，与传统望远镜的镜子相比，它可以创建更大的可用视野，而且重量更轻、更紧凑。传统的望远镜如果要用在太空往往需要九个对称的镜子。但是Howard和West已经通过自由曲面光学技术将这一数字降低至6，而且将其完整包装的尺寸缩减了十倍。目前研究团队的目标是先打造出最初的原型，并使用其中的两面自由曲面镜子进行测试。Howard说：“我们的设计研究表明如果使用自由曲面镜子的话可以将这些镜子的数量减少5个人甚至更多。”

但是，有趣的内容将在下一年真正开始，解释研究团队计划使用一个3D打印的自由曲面镜子进行测试，而使用的技术将来自于另外一个致力于研究3D打印完整成像望远镜的项目。项目团队认为，这种3D打印方法足以改变对系外行星成像的游戏规则。“NASA将因此受益。”Howard说：“光学自由曲面将至关重要。它们将拥有更大的视野，而且适合尺寸有限的包装，比如现在流行的小卫星或者立方体卫星等，或者能够为航天器节省出更多的空间。”

为提高研发效率，NASA最近还成立了Freeform Optics Research Group Endeavor（FORGE），该机构将专注于研究下一代望远镜。

liangquan6

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