Чому дзеркальце, зігнуте "як картопляна стружка", дозволяє космічним телескопам бути меншими і мати ширше поле зору?

Я переглядав елементи, представлені НАСА, і стикався з цим - "Зі старим", "З новим": Дзеркала телескопа набувають нової форми

Ця дзеркальна технологія, що називається вільною формою, викликана прогресом виготовлення та тестування, керованого комп'ютером, викликала зміни в оптичній інженерії ... Ця технологія є великою перспективою для вчених, які хочуть розробити компактні телескопи для CubeSat та інших маленьких супутники - все більш популярна і економічно вигідна альтернатива більш традиційним місіям, які дорожче будувати та запускати.

Телескопи на кубати ?!

У статті була така ілюстрація, і я намагаюся з’ясувати, як це перетворюється на чітке зображення без перекручень, і чому вони кажуть, що це дозволяє телескопу бути набагато компактнішим.

Це була коротка стаття, яка навіть не намагалася пояснити це, і коли я пішла шукати інші статті з цієї теми для неекспертів, я знайшла zip. Можливо, це дуже складно пояснити, але я подумав, що все-таки запитаю. Я лише кілька тижнів тому сказав захопленому юнакові, що не можна запустити телескоп, здатний на кубат нічого корисного. На жаль ...

Оптика вільної форми - це відповідь на специфічну проблему набивання телескопа в дуже обмеженому просторі. Традиційний прилад мав би всю оптику симетричну і вирівняну на одній осі. Це би втрачало багато місця в кубісаті. Також традиційні конструкції, як правило, набагато довші, ніж вони ширші; вони не вміщаються добре в кубі; дуже важко виготовити класичні інструменти, такі короткі, як і широкі.

Але за допомогою оптики вільної форми ви можете підстрибувати світло в декількох напрямках всередині куба. Ви б все-таки досягли пристойної фокусної відстані, і використовували б увесь доступний вам обсяг.

Оскільки світло відбивається від дзеркал під кутами, відмінними від звичайних, ви не можете використовувати традиційні симетричні фігури, такі як параболічна, сферична тощо. Потрібно в основному взяти параболоїд і притиснути його в одному напрямку, щоб він працював приблизно так само, як параболічний дзеркальне (я спрощую), але під кутом відображення, скажімо, 45 градусів.

У такому інструменті ви могли мати кілька дзеркал «картопляної стружки», як на схемі вище. Ви повинні сконструювати інструмент в цілому; комп'ютерне моделювання дозволить коригувати форму кожного дзеркала, поки продуктивність всього інструменту не наблизиться до класичного прямого дизайну.

Наскільки я можу сказати, точність виготовлення така, що оптику вільної форми можна використовувати тільки на довгих хвилях, таких як інфрачервона, де можна використовувати менш точну оптику. Але технологія постійно вдосконалюється. Це також залежить від того, наскільки відхилення ви можете терпіти у своєму образі.

Для використання з рівня землі це менш корисно, якщо ви з якоїсь причини абсолютно не потребуєте телескопа в дуже маленькому форм-факторі. Класична оптика все ж надає перевагу, коли простір та форма не обмежені.