High Accurate Space Telescope Mirror Made by Light and Thermally Stable CFRP

Abstract

This paper reports a development of space telescope mirror made by light and thermally stable CFRP. We first compare thermal stabilities of a mirror made by CFRP with a conventional that made by glass material. The superior point regarding the thermal stability of the CFRP mirror to the glass mirror is described. One of the most critical issues for CFRP mirror is the mirror-surface roughness deterioration induced by "fiber-print through". We made a prototype mirror consisting of only CFRP with a gel-coating on the mirror surface, addressing the issue. The gel-coated mirror-surface roughness was 20 nmRMS just after fabrication. Durability of the surface roughness under various hostile conditions is examined in the present study.

Removal rate of abrasive polishing of epoxy resin optical surface

“…近年，軽量かつ高剛性の特徴から CFRP を素材とした反射鏡(以下，CFRP 鏡と称す)が検討されている．た とえば，Romeo と Martin は口径 1 m という大型の CFRP 鏡を組み込んだ望遠鏡を試作して，Mount Laguna 天文 台にて観測試験を行っている ．また，宇宙望遠鏡に CFRP 鏡を使用することも検討され ている ) ．宇宙望遠鏡とは宇宙空間に打ち上げて観測を行う望遠鏡で， 近年，解像度向上のために主鏡の大型化が求められている．宇宙望遠鏡はロケット打ち上げの際の搭載重量の制 限を受けるため，従来使用されていた低熱膨張ガラスや SiC などの代わりに，軽量・高剛性である CFRP を利用 しようというものである．さらにデフォーマブルミラーの素材として CFRP を利用することも検討されている (Jungwirth et al, 2013) ． これは，脆性材料の光学材料に比べて，CFRP は弾性変形が容易であ ることに着目したものである．以上のように，近年 CFRP の光学材料としての活用が期待されている． No.20-00208 [DOI: 10.1299/transjsme.20-00208] 本論文は，第 13 回生産加工・工作機械部門講演会講演論文集(2019), No. D31 の掲載内容に基づいた論文である． *1 学生員，千葉工業大学大学院 工学研究科 機械サイエンス専攻(〒275-0016 千葉県習志野市津田沼 2-17-1) *2 千葉工業大学 工学部 機械サイエンス学科 *3 正員，千葉工業大学 工学部 機械工学科 *4 国立天文台(〒181-8588 東京都三鷹市大沢 2-21-1) E-mail of corresponding author: takino.hideo@it-chiba.ac.jp CFRP 鏡の課題のひとつは，炭素繊維の露出による反射面の平滑性の低下である．そこで，これを防止するた めに次のような検討も進められている．Thompson らは CFRP 表面にニッケルメッキを施し，それを研磨すること で炭素繊維の露出による影響を防ぐことを試みている ．Koyanagi らは CFRP 表面にゲル コーティング， すなわちビニルエステル樹脂を塗布して， それを型に押し当てて型形状を転写するレプリカ法や， さらにレプリカ面をバフ研磨することも検討している (Koyanagi et al, 2010) ．Utsunomiya らは，エポキシ樹脂を 用いたレプリカ法を検討している 6 Cross-sectional surface profiles before and after polishing for two identical acrylic resin workpieces. The workpieces were polished with the work holding structure to evaluate its performance.…”