Инновационный сплав с «обратным» тепловым расширением поможет NASA искать обитаемые миры
Уникальный материал, который сжимается при нагревании и расширяется при охлаждении, может стать ключом к созданию сверхстабильных космических телескопов для будущих миссий NASA по поиску обитаемых планет.
Одна из главных целей астрофизического подразделения NASA — ответить на вопрос, одиноки ли мы во Вселенной. Для этого ученые анализируют атмосферы экзопланет, наблюдая за светом их звезд. Когда свет проходит через атмосферу планеты или отражается от её поверхности, телескопы могут улавливать малейшие изменения в его спектре, что позволяет определить состав газов.
Однако задача крайне сложна: звездный свет в миллиард раз ярче, чем излучение землеподобной экзопланеты. Будущая обсерватория Habitable Worlds Observatory (HWO) потребует контрастности 1:1 000 000 000, а значит, телескоп должен быть в 1000 раз стабильнее, чем современные аналоги, такие как James Webb или Nancy Grace Roman Space Telescope.
Решение: сплав с отрицательным тепловым расширением
Компания ALLVAR в сотрудничестве с NASA разработала сплав ALLVAR Alloy 30, обладающий отрицательным коэффициентом теплового расширения (КТР). В отличие от обычных материалов (например, алюминия, который расширяется при нагреве), этот сплав сжимается на 0,003 мм на каждый 1°C повышения температуры.
Благодаря этому свойству его можно использовать для компенсации тепловых деформаций в конструкциях телескопов. Расчеты показывают, что интеграция ALLVAR Alloy 30 может улучшить термостабильность в 200 раз по сравнению с традиционными материалами (титаном, углепластиком, инваром).
Тестирование и первые успехи
Для демонстрации технологии команда создала гексаподную конструкцию с двумя зеркалами из сверхстабильной стеклокерамики. В качестве компенсирующих элементов использовались трубки из ALLVAR Alloy 30, которые нейтрализовали расширение титановых креплений.
Испытания в Университете Флориды показали, что система достигла стабильности 11 пикометров на корень герца — близко к требуемым для HWO 10 пикометрам (это 1/10 диаметра атома).
Применение за пределами астрономии
Технология уже находит применение в других проектах NASA:
-
В коронаграфе телескопа Roman для компенсации тепловых деформаций.
-
В пассивных термовыключателях для лунного зонда LuSEE-Night (миссия Blue Ghost 2).
-
В промышленных шайбах и прокладках, стабилизирующих соединения в экстремальных условиях.
Кроме того, ALLVAR разрабатывает новый сплав с регулируемым КТР, который может найти применение в квантовых вычислениях, ядерной энергетике и медицинской визуализации.
Открытие ALLVAR Alloy 30 — важный шаг к созданию телескопов нового поколения, способных обнаруживать признаки жизни на далеких планетах. Но его потенциал гораздо шире: от космических миссий до прорывов в фундаментальной науке.
В перспективе подобные материалы могут революционизировать не только астрономию, но и другие области, где критична термостабильность — от криогенных систем до прецизионной оптики. Ученые уже исследуют возможность создания гибридных конструкций, сочетающих сплавы с разными КТР для абсолютного контроля над деформациями.
Следующим этапом станет испытание технологии в космосе — если она подтвердит свою эффективность, человечество получит инструмент для поиска второй Земли уже в ближайшие десятилетия.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
