Los tecnólogos de la NASA produjeron espejos telescópicos con la mayor reflectancia jamás reportada en el rango espectral ultravioleta lejano. Ahora, están intentando establecer otro récord.

Manuel Quijada y su equipo, expertos en óptica en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, están investigando técnicas para crear espejos de aluminio altamente reflectantes sensibles al infrarrojo, óptico, y bandas de longitud de onda ultravioleta lejana, un amplio rango espectral previsto para los telescopios espaciales propuestos después del telescopio espacial James Webb y el telescopio de reconocimiento infrarrojo de campo amplio. Estas misiones propuestas abordarían una amplia gama de estudios astrofísicos, desde la época de la reionización, a través de la formación y evolución de galaxias, a la formación de estrellas y planetas.

El equipo de Quijada está estudiando específicamente tres técnicas y materiales diferentes para crear y aplicar revestimientos protectores en los espejos de aluminio para evitar que se oxiden cuando se exponen al oxígeno y pierden su reflectividad.

"El aluminio es un metal al que la naturaleza nos ha dado la cobertura espectral más amplia, "Dijo Quijada." Sin embargo, el aluminio debe protegerse de los óxidos naturales con una película delgada o un sustrato de material transparente ".

Desafortunadamente, nadie ha desarrollado un recubrimiento que proteja y mantenga eficazmente la alta reflectividad de un espejo en el rango de 90 a 130 nanómetros, también conocida como la gama Lyman Alpha. En este régimen espectral, los científicos pueden observar una rica variedad de líneas espectrales y objetivos astronómicos, incluyendo planetas potencialmente habitables más allá de nuestro sistema solar. "La baja reflectividad de los recubrimientos en este rango es una de las mayores limitaciones en el diseño de espectrógrafos y telescopios ultravioleta lejana, "Dijo Quijada.

Luz ultravioleta, que es más corta que la de la luz visible pero más larga que los rayos X, es invisible para el ojo humano. Solo con instrumentos afinados a esta longitud de onda se pueden observar objetos.

Una de las misiones recientes de la NASA totalmente dedicada a las observaciones de ultravioleta lejana fue el Explorador espectroscópico de ultravioleta lejano, o FUSIBLE, que fue dado de baja en 2007 después de una exitosa misión principal. Aunque adquirió 6, 000 observaciones de casi 3, 000 objetos astronómicos separados durante sus ocho años en órbita, El recubrimiento de sustrato de fluoruro de litio de FUSE no era lo suficientemente estable y comenzó a degradarse con el tiempo, Dijo Quijada.

El objetivo de Quijada es desarrollar un recubrimiento y un proceso que no solo mejore la reflectancia en el ultravioleta lejano, pero también permite observaciones en las otras bandas de longitudes de onda.

"Los procesos de revestimiento tradicionales no han permitido el uso de espejos de aluminio en todo su potencial, ", Dijo Quijada." Los nuevos recubrimientos que estamos investigando permitirían un telescopio que cubra un rango espectral muy amplio, desde el ultravioleta lejano al infrarrojo cercano en un solo observatorio. La NASA sacaría más partido por su dinero ".

Bajo un enfoque de recubrimiento, El equipo usaría la deposición física de vapor para aplicar una capa delgada de gas difluoruro de xenón a una muestra de aluminio. Según Quijada, Los estudios han demostrado que el tratamiento del difluoruro de xenón crea iones de flúor que se unen firmemente a la superficie del aluminio. Previniendo una mayor oxidación.

También está investigando el uso de otras dos técnicas de deposición de película delgada —deposición física de vapor asistida por iones y deposición de capa atómica— para aplicar películas delgadas de trifluoruro de aluminio, que es ambientalmente estable en comparación con otros recubrimientos.

Quijada y su equipo ya han logrado desarrollar un recubrimiento para otra región de la banda espectral ultravioleta.

En 2016, una prueba de validación demostró que una capa protectora que ideó el equipo proporcionó un 90 por ciento de reflectancia en el rango de 133,6-154,5 nanómetros, la reflectancia más alta jamás reportada para esta banda ultravioleta. Para lograr este nivel de rendimiento sin precedentes, El equipo desarrolló un proceso de deposición física de vapor de tres pasos para recubrir espejos de aluminio con películas protectoras de fluoruro de magnesio o fluoruro de litio.

Estos recubrimientos de alta reflectancia ahora permiten nuevos tipos de instrumentos, Dijo Quijada. Dos nuevas misiones de heliofísica que estudiarán las interacciones entre la ionosfera de la Tierra y los vientos solares, el Explorador de conexiones ionosféricas y las Observaciones a escala global de la extremidad y el disco, emplearán esta tecnología de recubrimiento.

"Necesitamos avanzar más hacia abajo en el espectro ultravioleta, "Quijada dijo, refiriéndose al rango espectral del ultravioleta lejano objetivo. "Necesitamos tener acceso a todo el rango de ultravioleta a infrarrojo. Estamos abriendo un camino en los revestimientos de espejos".