寻找新行星
一本专门介绍镍及其应用的杂志
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哈勃太空望远镜的反射镜（第一个太空望远镜，自1990年起一直在轨道运行）直径2.4米，每平米重量250公斤。
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——镍-钛形状记忆合金使天文学家能够制造更大的望远镜
By Dean Jobb
镍杂志 2006 年7月 --下一代光学太空望远镜的特征是利用镍-钛合金展开的轻质薄膜制造巨大反射镜。
航天公司Lockheed Martin公司发布了一项“轻质有源反射镜”专利，是将薄层复合材料粘在一种超薄形状记忆合金带上形成。选择的合金为NiTiNOL ( N01555)，它是镍和钛大致等量的一种混合物。
“天文学上真正感兴趣的事情之一是寻找沿遥远的星球轨道运行的行星，”反射镜 的发明人，加州Palo Alto Lockheed Martin公司太空系统先进技术中心的Stephen Wingzer说。
“正如你所期待的，你需要口径非常大的大型望远镜。把这么大的东西送入太空的确是个问题…，人们一直在进行大量研究和开发工作，力图生产非常轻的反射镜，这样就可以将它们带入太空，用来进行观察。”
火箭有效负载容量和推进力限制了被送入太空轨道的任何望远镜的尺寸和重量。第一架太空望远镜哈勃自1990年一直在轨道运行，它的反射镜直径2.4米，每平方米重250公斤。
但Winzer设想的太空望远镜，其巨大的薄膜反射镜直径可达300米，而每平米重量不到1公斤。与之相对比，最大的地面光学望远镜直径仅为30米。
美国专利局6月发布的该专利列出了能够在太空低温（-150°C以下）条件下运行的反射镜的详细说明。铝、金和铬的反射表面被夹在聚酰亚胺树脂薄膜、乙烯基树脂和尼龙层之间。反射镜背面是柔性碳纤维棒框架，使反射镜一旦张开便具有一定的形状。
发射时反射镜被收起，进入轨道后展开，此时镍-钛合金开始发挥作用。“它的用途是让薄膜呈现最初的形状，”Winzer解释说。“它所起的作用是将装置中的薄膜绷紧。”将附着在薄膜上的NiTiNOL窄带加热－每条窄带厚1微米，宽几厘米－使两者均改变形状直至薄膜处于它的理想位置。Winzer将这个过程比做在一个碗口上拉紧一块塑料布，产生一个像绷紧的鼓面似的表面。
太空望远镜的反射镜必须能经受振动、受热、冷却、太阳风和其他会影响图像质量的外力。为使操作者能实时纠正这些偏差，反射镜支撑部分的规范包含了电活性元素。
带有大型薄膜反射镜的望远镜除了帮助寻找环绕其他星球的行星，还能够“窥视”遥远星系的内部，这些星系的内部因距离太遥远而无法被哈勃详细探究。
Winzer的设计还未达到试制样机的阶段，但天线已利用形状记忆材料在太空展开。反射镜的制造比较困难，因为镍钛合金带必须在真空状态下与薄膜结合。NASA正在评估未来低成本轻型太空望远镜的技术要求，但Winzer不知道是否或何时他的反射镜能付诸实施。他承认，“这种反射镜仍是一个相当遥远的概念。”
Dean Jobb is a Halifax, N.S.-based freelance writer.
照片来源: NASA
 U.S. Patent Office |
