Propuesta de diseño ultraligero para un telescopio espacial
Un generador de imágenes Fresnel es un diseño ultraligero propuesto para un telescopio espacial que utiliza un conjunto Fresnel como óptica primaria en lugar de una lente típica. Enfoca la luz con una lámina fina opaca perforada con agujeros de forma especial, enfocando así la luz en un punto determinado mediante el fenómeno de difracción . Estas láminas estampadas, llamadas placas de zona de Fresnel , se han utilizado durante mucho tiempo para enfocar rayos láser, pero hasta ahora no se han utilizado para astronomía. No interviene ningún material óptico en el proceso de enfoque como en los telescopios tradicionales . En cambio, la luz recogida por el conjunto Fresnel se concentra en ópticas clásicas más pequeñas (por ejemplo, 1/20 del tamaño del conjunto), para formar una imagen final. [1]
Las largas distancias focales del generador de imágenes Fresnel (unos pocos kilómetros) [2] [3] requieren que el funcionamiento se realice mediante una formación de dos naves espaciales que vuelen en el espacio en el punto de Lagrange L2 Sol-Tierra . [1] En este instrumento de formación de dos naves espaciales, una nave espacial contiene el elemento de enfoque: el conjunto interferométrico de Fresnel; la otra nave espacial contiene la óptica de campo, la instrumentación focal y los detectores. [4] [5]
Ventajas
- Un sensor de imágenes de Fresnel con una lámina de un tamaño determinado tiene una visión tan nítida como la de un telescopio tradicional con un espejo del mismo tamaño, aunque recoge aproximadamente el 10% de la luz. [6] [7]
- El uso de vacío para las subaperturas individuales elimina los defectos de fase y las limitaciones espectrales que resultarían del uso de un material transparente o reflectante. [6]
- Puede observar en el ultravioleta y el infrarrojo, además de la luz visible. [7]
- Logra imágenes de alto contraste, permitiendo la observación de un objeto muy tenue en las proximidades de uno brillante. [7]
- Dado que está construido utilizando láminas en lugar de espejos, se espera que sea más liviano y, por lo tanto, menos costoso de lanzar que un telescopio tradicional. [3]
- Un sensor Fresnel de 30 metros sería lo suficientemente potente como para ver planetas del tamaño de la Tierra a 30 años luz de la Tierra y medir el espectro de luz de los planetas para buscar señales de vida, como el oxígeno atmosférico. El sensor Fresnel también podría medir las propiedades de galaxias muy jóvenes en el universo distante y tomar imágenes detalladas de objetos del Sistema Solar . [3]
Desarrollo
El concepto se ha probado con éxito en el espectro visible y está a la espera de probarse en el ultravioleta . Se está formando un grupo de interés internacional con especialistas en los diferentes casos científicos. Se ha presentado una propuesta para una misión para 2025-2030 a la convocatoria Cosmic Vision de la ESA . [4] [6]
En 2008, Laurent Koechlin, del Observatorio Midi-Pyrénées en Toulouse, Francia, y su equipo planearon construir un pequeño telescopio de imágenes Fresnel terrestre fijando una lámina estampada de 20 centímetros a una montura de telescopio. [3]
Koechlin y su equipo completaron el prototipo terrestre en 2012. Utiliza un trozo de lámina de cobre de 20 cm cuadrados con 696 anillos concéntricos como placa de zona. Su longitud focal es de 18 metros. Con él pudieron distinguir las lunas de Marte desde el planeta padre. [8]
Véase también
Referencias
- ^ ab L. Koechlin; D. Serre; P. Duchon (2005). "Imágenes de alta resolución con conjuntos interferométricos de Fresnel: idoneidad para la detección de exoplanetas". Astronomía y Astrofísica . 443 (2): 12 Capítulo 9, Párrafo 1. arXiv : astro-ph/0510383 . Bibcode :2005A&A...443..709K. doi : 10.1051/0004-6361:20052880 .
- ^ L. Koechlin; D. Serre; P. Duchon (2005). "Imágenes de alta resolución con conjuntos interferométricos de Fresnel: idoneidad para la detección de exoplanetas". Astronomía y Astrofísica . 443 (2): 1 Capítulo 1, Párrafo 2. arXiv : astro-ph/0510383 . Bibcode :2005A&A...443..709K. doi : 10.1051/0004-6361:20052880 .
La longitud focal de un conjunto de Fresnel de este tipo puede variar de 200 m a 20 km, dependiendo del tipo de conjunto y la longitud de onda utilizados.
- ^ abcd Shiga, David (1 de mayo de 2008). «Un telescopio podría enfocar la luz sin espejo ni lente». New Scientist .
- ^ ab Laurent Koechlin. "El lado ultravioleta de la evolución de las galaxias con generadores de imágenes FRESNEL" (PDF) . Laboratorio de Astrofísica de Toulouse-Tarbes. Universidad de Toulouse . Consultado el 8 de septiembre de 2009 .
- ^ Koechlin, L; Serre, D; Deba, P (2009). "El generador de imágenes interferométrico de Fresnel". Astrofísica y ciencia espacial . 320 (1–3): 225. Bibcode :2009Ap&SS.320..225K. doi :10.1007/s10509-008-9793-8. hdl : 10871/16076 . S2CID 119749945.
- ^ abc Laurent Koechlin; Denis Serre; Paul Deba; Truswin Raksasataya; Christelle Peillon. "El generador de imágenes interferométrico de Fresnel, propuesta para la ESA Cosmic Vision 2007" (PDF) . págs. 2–3. Archivado desde el original (PDF) el 21 de julio de 2011. Consultado el 9 de septiembre de 2009 .
- ^ abc "El telescopio propuesto enfoca la luz sin espejo ni lente". science.slashdot.org.
- ^ "Brilla, brilla, pequeño planeta: un truco óptico infravalorado podría ayudar a encontrar vida en otros sistemas solares". The Economist . 9 de junio de 2012.
Lectura adicional
- http://www.ast.obs-mip.fr/users/lkoechli/w3/publisenligne/PropalFresnel-CosmicVision_20070706.pdf Archivado el 21 de julio de 2011 en Wayback Machine El generador de imágenes interferométrico de Fresnel, propuesta para la ESA Cosmic Vision 2007
- http://www.ast.obs-mip.fr/users/lkoechli/w3/FresnelArraysPosterA4V3.pdf Archivado el 21 de julio de 2011 en Wayback Machine Matrices interferométricas de Fresnel como interferómetros de imágenes, L.Koechlin, D.Serre, P.Deba, D.Massonnet
- Imágenes de alta resolución con conjuntos interferométricos de Fresnel: idoneidad para la detección de exoplanetas, L. Koechlin, D. Serre y P. Duchon
- http://www.ast.obs-mip.fr/users/lkoechli/w3/publisenligne/papierFresnelV1.pdf Archivado el 21 de julio de 2011 en Wayback Machine Imageur de Fresnel para observaciones de alta resolución angular y alta dinámica, L. Koechlin, D.Serre, P.Deba
