流体望远镜（FLUTE）：实现下一代大型空间天文台

艺术家对流体望远镜（FLUTE）的描绘。uux.cn/Edward Balaban

（神秘的地球uux.cn）据美国宇航局（Edward Balaban NASA ARC）：空间紫外/光学/红外天文学的未来需要更大的望远镜。最高优先级的天体物理学目标，包括类地系外行星、第一代恒星和早期星系，都非常微弱，这对当前的任务提出了持续的挑战，也是下一代望远镜的机会空间：更大的望远镜是解决这一问题的主要途径。

由于任务成本在很大程度上取决于孔径，将当前的太空望远镜技术扩展到孔径超过10米似乎在经济上不可行。如果大型望远镜的可扩展技术没有突破

天体物理学可能会减慢甚至完全停滞。因此，需要具有成本效益的解决方案来将空间望远镜扩大到更大的尺寸。

FLUTE项目旨在克服现有方法的局限性，为建立具有大孔径、不分段液体主镜的空间天文台铺平道路，适用于各种天文应用。这样的镜子将在

通过一种基于微重力流体成形的新方法进入太空，这一方法已经在实验室中性浮力环境、抛物线微重力飞行和国际空间站上成功证明。理论上

尺度不变，这项技术生产出了具有卓越亚纳米（RMS）表面质量的光学元件。为了使这一概念在未来15-20年内以近期技术和现实成本可行，我们将主镜的直径限制在50米以内。

在第一阶段的研究中，我们：（1）探索了镜面液体的选择，决定将重点放在离子液体上，（2）对具有适当性质的离子液体进行了广泛的研究，（3）研究了离子液体反射率增强的技术，（4）分析了主镜架的几种替代结构，（5）对回转操纵和镜面温度变化的影响进行了建模，（6）为50-m流体镜天文台制定了详细的任务概念，（7）为近地轨道上的小型航天器演示创建了一组初始概念。

在第二阶段，我们将继续完善我们任务概念的关键要素。首先，我们将继续分析合适的镜架架构，并对其动态特性进行建模。其次，我们将在基于机器学习的建模和实验工作中采取下一步行动，开发离子液体的反射率增强技术。第三，我们将进一步推进液体镜动力学建模工作。特别是，我们将重点对其他类型的外部扰动（航天器控制加速度、潮汐力和微流星体撞击）的影响进行建模，并分析和建模热Marangoni效应对注入纳米颗粒的离子液体的影响。第四，我们将创建一个从液体镜面到科学仪器的光学链模型。第五，我们将进一步发展更大规模、50米口径天文台的任务概念，重点关注其最高风险因素。最后，我们将结合这项工作其他部分获得的知识，成熟近地轨道小型航天器技术演示任务的概念。