在一个微型卫星即将升空的日子里,一项新兴的光学技术正在准备好揭示太阳色球层的神秘面纱。美国宇航局戈达德空间飞行中心和美国空军研究院等机构合作开发了名为“光子筛”的设备,这是一种8寸大小的衍射光学元件,能够帮助科学家们更深入地探索这个至今仍不为人知的天体区域。
“虽然我们已经对日冕有了相当多的了解,但那粉红色的色球层却一直是个谜团,”科学家Adrian Daw表示。“我们目前无法使用现有的望远镜来观测到这些发生在宏观尺度上的现象。”
为了克服这一难题,Daw和他的团队采用了一种变形菲涅尔波带片技术,这是一种利用光线衍射效应聚焦而非折射或反射的手段。这类似于厨房中用来筛选面粉的小工具,只不过这次是用于从太阳发出的光线中提取出更多信息。
实验结果显示,该技术能够提供高分辨率图像,而且由于其轻便性,可以被部署到小型卫星上,如Cubesat。在这样的平台上部署传统大口径望远镜是不切实际的,因为它们需要完美的地平面,而且成本极高。
尽管如此,该技术还需要进一步验证,以确保它能在太阳物理领域取得预期效果。Daw指出:“通过与我们的合作,他们可以获得关于如何有效评估他们技术性能的一些经验。”
随着FalconSat-7任务即将启动,戈达德空间飞行实验室正致力于调校薄膜以保持其平整,并设计并构建地基图像处理系统,以验证这种新兴技术。该系统已经成功捕捉到了太阳第一批由光子筛获取的地面目标图片。
“这些成果——包括在地面的验证和分析系统,是向部署薄膜光学设备迈出重要一步,”Daw说。他还表示,将会扩展光子筛工作范围,使之覆盖远紫外波段,那里是太阳物理活动最活跃的地方。“这项技术将对太阳物理研究产生重大影响。”