Лазерный мир

Агентство хочет исключить использование эпоксидных смол, которые могут выделять газ и загрязнять космическое оборудование.

Сверхбыстрая лазерная сварка

Сверхбыстрая лазерная сварка

Физики из Центра космических полетов им. Годдарда НАСА оценивают широкий спектр применений фемтосекундных импульсных лазеров, надеясь, что технология фотоники может исключить использование клеев и эпоксидных смол для соединения различных материалов.
В то время как эпоксидные смолы представляют собой небольшую проблему в обычных соединениях, в космосе летучие материалы имеют тенденцию к выбросу газов, потенциально загрязняющих космический аппарат и чувствительное оборудование.

Во главе с Робертом Лафоном команда NASA уже использовала сверхбыстрые лазеры для сварки стекла с медью, стекла со стеклом и просверливания отверстий диаметром с волос в разных материалах. Ультракороткий характер излучаемых лазерных импульсов означает, что теплота не переносится на материал-мишень, который испаряется аккуратно, а не плавится неряшливо.
«Невозможно напрямую связать стекло с металлом», — объяснил Лафон в выпуске NASA. «Вы должны использовать эпоксидную смолу, которая выделяет гази осаждает загрязняющие вещества на зеркалах и других чувствительных инструментальных компонентах. По-этому сверхбыстрые лазеры для сварки могут иметь серьезное применение. Мы хотим избавиться от эпоксидных смол. Мы уже начали обращаться к другим группам и миссиям, чтобы узнать, как эти новые возможности могут принести пользу их проектам ».
Теперь, при поддержке Инновационнго Фонда Космических Технологий Центра Управления Полетами (Space Technology Mission Directorate Center Innovation Fund), команда стремится расширить усилия по материалам, которые обычно используются в аппаратуре для космических полетов, включая сапфир, боросиликатное стекло Zerodur, титан и алюминий.

«Цель состоит в том, чтобы сварить большие части этих материалов и показать, что лазерная технология эффективна при прикреплении окон к лазерным корпусам и оптики к металлическим креплениям, среди других приложений», — говорит НАСА.

ПОС и более широкое использование

Другой потенциальной областью применения является изготовление и сборок фотонных интегральных схем (ПОС, PICs — photonic integrated circuits), где способность ультракоротких импульсов удалять небольшие объемы материала без повреждения окружающих областей означает, что могут быть получены более микроскопические детали.
В ПОС эти функции могут включать в себя крошечные каналы или волноводы, через которые может передаваться свет. NASA добавило, что те же волноводы могут пропускать жидкости через микрожидкостные устройства и чипы, необходимые для химического анализа и охлаждения приборов.

«Это началось как чистое исследование, но теперь мы надеемся начать применять то, что мы узнали, к изготовлению инструментов здесь, в Goddard», — сказал Лафон в инфовыпуске агентства. «Мы уже видим, какие приложения могут быть. В этом случае исследования ради исследования в наших интересах ».

Команда Годдарда лаборатория НАСА
Тед Свансон, старший технолог по стратегической интеграции в Goddard, считает, что оптическая технология может найти широкое применение, подходящее для космического полета.

«Ультрабыстрые лазеры предлагают фундаментальные изменения в том, как мы можем микрообрабатывать материалы», — сказал Свансон. «Работа команды над этими исследовательскими усилиями позволит Годдарду адаптировать эту новую технологию к широкому спектру полетных применений».

По этой теме команда, которая также работает над проектами лазерных коммуникаций, такими как Демонстрация Лазерного Коммуникационного Транслятора, (Laser Communications Relay Demonstration (LCRD)), также планирует собрать библиотеку возможностей микрообработки и сварки.

«Как только мы сможем надежно продемонстрировать эту возможность, мы попытаемся применить ее к существующим задачам здесь, в Goddard», — сказал Лафон. «Наши первоначальные исследования показывают, что эта технология может быть применена к большому количеству проектов в НАСА».

Источник: http://optics.org/news/9/11/3