Warum ermöglicht ein „wie ein Kartoffelchip“ gebogener Spiegel, dass Weltraumteleskope kleiner sind und ein breiteres Sichtfeld haben?

Freiformoptiken sind eine Antwort auf die besondere Herausforderung, ein Teleskop auf engstem Raum unterzubringen. Bei einem herkömmlichen Instrument wären alle Optiken symmetrisch und auf derselben Achse ausgerichtet. Es würde viel Platz innerhalb des Cubesat verschwenden. Außerdem neigen traditionelle Designs dazu, viel länger als breiter zu sein; sie passen nicht gut in einen Würfel; Es ist sehr schwierig, klassische Instrumente herzustellen, die so kurz wie breit sind.

Aber mit Freiformoptiken könnte man Licht in einige Richtungen innerhalb des Würfels lenken. Sie würden immer noch eine anständige Brennweite erreichen und das gesamte verfügbare Volumen nutzen.

Da Licht von Spiegeln in anderen Winkeln als normal reflektiert wird, können Sie die traditionellen symmetrischen Formen wie parabolisch, kugelförmig usw. nicht verwenden. Sie müssen im Grunde ein Paraboloid nehmen und es in eine Richtung quetschen, damit es ungefähr so ​​​​funktioniert wie ein Paraboloid Spiegel (ich vereinfache), aber in einem Reflexionswinkel von beispielsweise 45 Grad.

In einem solchen Instrument könnten Sie mehrere "Kartoffelchips" -Spiegel haben, wie im obigen Diagramm. Man muss das Instrument als Ganzes entwerfen; Computersimulationen passen die Form jedes Spiegels an, bis die Leistung des gesamten Instruments einem klassischen geraden Design nahe kommt.

Soweit ich das beurteilen kann, ist die Fertigungspräzision so, dass Freiformoptiken nur bei langen Wellenlängen wie Infrarot verwendet werden können, wo weniger präzise Optiken verwendet werden können. Aber die Technik verbessert sich ständig. Es hängt auch davon ab, wie viel Aberration Sie in Ihrem Bild tolerieren können.

Für die Verwendung vom Boden aus ist dies weniger nützlich, es sei denn, Sie benötigen aus irgendeinem Grund unbedingt ein Teleskop in einem sehr kleinen Formfaktor. Klassische Optiken werden immer noch bevorzugt, wenn Platz und Form nicht eingeschränkt sind.