Почему зеркало, изогнутое «как картофельные чипсы», позволяет космическим телескопам быть меньше и иметь более широкое поле зрения?

Я просматривал избранные элементы НАСА и наткнулся на это - « Со старым», «С новым»: зеркала телескопа обретают новую форму

Эта новейшая зеркальная технология, получившая название «оптика свободной формы», которая была достигнута благодаря достижениям в области производства и тестирования с компьютерным управлением, привела к огромным изменениям в оптической инженерии ... эта технология дает большие перспективы ученым, которые хотят разработать компактные телескопы для CubeSat и других небольших систем. спутники - все более популярная и рентабельная альтернатива более традиционным миссиям, которые дороже строить и запускать.

Телескопы для кубесатов ?!

В статье была эта иллюстрация, и я пытаюсь выяснить, как она преобразуется в четкое изображение без искажений и почему, по их словам, телескоп становится намного компактнее.

Это была короткая статья, которая даже не пыталась объяснить это, и когда я пошла искать другие статьи на эту тему для неспециалистов, я нашла zip. Возможно, это очень сложно объяснить, но я решил спросить. Всего несколько недель назад я сказал восторженной молодежи, что на кубатсе невозможно запустить телескоп, способный на что-нибудь полезное. К сожалению ...

Оптика произвольной формы - это ответ на конкретную задачу - забить телескоп в очень ограниченном пространстве. Традиционный инструмент должен иметь всю оптику, симметричную и выровненную по одной оси. Это будет тратить много места внутри куба. Кроме того, традиционные дизайны имеют тенденцию быть намного длиннее, чем они шире; они плохо вписываются в куб; очень трудно создавать классические инструменты, которые бывают такими же короткими и широкими.

Но с помощью оптики свободной формы вы можете отражать свет в нескольких направлениях внутри куба. Вы все равно добьетесь приличного фокусного расстояния и будете использовать весь доступный вам объем.

Поскольку свет отражается от зеркал под углами, отличными от нормальных, вы не можете использовать традиционные симметричные формы, такие как параболические, сферические и т. Д. Вам нужно в основном взять параболоид и сжать его в одном направлении, чтобы он работал примерно так же, как параболический зеркало (я упрощаю), но под углом отражения, скажем, 45 градусов.

В таком инструменте вы можете иметь несколько зеркал с «картофельными чипсами», как показано на рисунке выше. Вы должны разработать инструмент в целом; компьютерное моделирование будет регулировать форму каждого зеркала до тех пор, пока производительность всего инструмента не приблизится к классическому прямому дизайну.

Насколько я могу судить, точность изготовления такова, что оптику свободной формы можно использовать только на длинных волнах, таких как инфракрасный, где можно использовать менее точную оптику. Но технология постоянно совершенствуется. Это также зависит от того, сколько аберраций вы можете терпеть в своем изображении.

Для использования с уровня земли это менее полезно, если по какой-то причине вам абсолютно не нужен телескоп в очень маленьком форм-факторе. Классическая оптика все еще предпочтительна, когда пространство и форма не ограничены.