Una imagen microscópica en 3D de un área pequeña de un espejo recubierto de oro 'listo para usar', producido a través del torneado de diamantes. El tamaño de característica más grande es de aproximadamente 30 nm de alto y la rugosidad promedio de la superficie es de aproximadamente 10 nm. Para un producto comercial, este es un resultado satisfactorio para que lo utilice ESA. La calidad de esta superficie de espejo se probó en el laboratorio de óptica de la ESA para verificar que su rendimiento y calidad fueran suficientes para su uso en un experimento de comunicaciones láser. Las líneas verticales que van de arriba hacia abajo a lo largo de la superficie son una característica esperada del proceso utilizado para fabricar el espejo. Este espejo se instaló en la estación óptica terrestre (OGS) de la ESA en las Islas Canarias (España) y se utilizó con éxito en la reciente campaña de prueba con la NASA para verificar el rendimiento de su nuevo terminal láser en la nave espacial Lunar Atmosphere and Dust Explorer (LADEE) en órbita. la luna. Crédito:ESA
Estas imágenes pueden parecerse a una superficie planetaria, pero en realidad muestran un tipo diferente de entorno alienígena:una vista microscópica a través de una lente láser dañada, hasta el nivel nanométrico, una millonésima de milímetro, más pequeño que la mayoría de las bacterias individuales.
El laboratorio de óptica de la ESA utiliza una técnica poderosa para hacer zoom en áreas pequeñas, mapeando cada uno en unos segundos.
Con el microscopio apoyado sobre un colchón de aire para aislarlo de las vibraciones externas, la luz blanca se divide en dos haces:uno brilla sobre el objetivo mientras que el otro ilumina un espejo casi perfecto. A continuación, los haces reflejados se recombinan. En una especie de 'encuentra la diferencia' de alta tecnología, las más mínimas diferencias entre los dos haces se registran para construir el equivalente de las curvas de nivel en un mapa, revelando desviaciones de la forma del espejo de referencia.
Más comúnmente utilizado por la industria comercial de semiconductores, su software incorporado puede procesar los resultados inmediatamente en su pequeño campo de visión (menos de un mm cuadrado) o se pueden unir rápidamente varias imágenes en un panorama.
El laboratorio de óptica, uno de un conjunto de laboratorios técnicos en el centro técnico ESTEC de la Agencia en Noordwijk, Los países bajos, utiliza este 'microscopio interferométrico de luz blanca' para examinar la delicada óptica en busca de los más mínimos signos de daño después de una larga serie de ráfagas láser.
Contaminación inducida por láser de un espejo medido y visualizado en 3D a escala nanométrica. La altura de la característica más grande es de aproximadamente 60 nm y el área de contaminación en la imagen es de aproximadamente 0,15 x 0,12 mm. Esta imagen muestra una sospecha de contaminación inducida por láser en el revestimiento de la superficie de un espejo, resultante de pruebas de alta potencia en condiciones espaciales simuladas. Las condiciones de prueba reproducen las que se encuentran dentro del láser ultravioleta Aladin para volar en la misión Aeolus de la ESA. Este satélite único utilizará la técnica lidar (detección de luz y rango) para medir la velocidad del viento en la atmósfera inferior a escala global por primera vez. Crédito:ESA
Los láseres son herramientas versátiles para el espacio, útil para una variedad de instrumentos tales como 'lidars' similares a radares, que puede detectar la atmósfera de un planeta en 3D y medir con precisión las velocidades globales del viento.
Pero los disparos láser continuos pueden derretir y eventualmente romper componentes ópticos, o la condensación no deseada de pequeñas cantidades de gases residuales puede acumularse en las superficies ópticas. Ambos pueden afectar seriamente el rendimiento y la vida útil del láser.
La ESA busca comprender estos efectos y encontrar formas de evitarlos o eliminarlos. quizás reduciendo las emisiones de "desgasificación" o evaluando niveles seguros de energía láser.
Daño inducido por láser en el revestimiento de un espejo divisor de rayos de precisión. Este componente está diseñado para su uso dentro de un sistema láser de alta potencia. La característica más grande de la izquierda es de 0,14 mm de largo por 0,06 mm de ancho y aproximadamente 5 micrones de profundidad. Este es un buen ejemplo del tipo de daño a un recubrimiento que puede ocurrir debido a pulsos repetidos de un rayo láser de alta potencia que interactúa con la superficie. Para evitar este tipo de daños en la calidad del recubrimiento óptico, la limpieza de la superficie y el entorno del láser deben estar completamente libres de defectos o contaminantes de cualquier tipo. Los defectos dentro o sobre la superficie del recubrimiento a un nivel submicroscópico no siempre son posibles de detectar después de la fabricación del recubrimiento. La única forma de verificarlo es realizar una prueba en condiciones realistas y determinar si se produce algún daño. Crédito:ESA
Un láser que se dispara en el espacio debe ser completamente confiable durante toda la vida útil de su misión, generalmente muchos años, porque no se puede reparar ni reparar después del lanzamiento. Esto solo puede garantizarse mediante pruebas exhaustivas sobre el terreno.
Este microscopio especializado a veces se combina con técnicas de otros laboratorios ESTEC, como el microscopio de fuerza atómica, que dibuja un lápiz óptico de nanómetros sobre las superficies para distinguir el patrón de los átomos individuales, y el espectrómetro fotoelectrónico de rayos X, que puede identificar la composición y estructura de los materiales de la superficie a solo unos pocos nanómetros de profundidad.
