新兴光学技术启程天空微型卫星助力观测宇宙奥秘

我回忆起那次科学家们在厨房小工具灵感下创造了一个新的技术,旨在解决太阳色球层的成分问题。这个名为“光子筛”的技术,就是利用一种特殊的衍射效应,将能够提供关于太阳色球层结构更详细信息。这项技术是由美国宇航局戈达德空间飞行中心的科学家Adrian Daw和Douglas Rabin,以及美国空军研究院(USAFA)和空军附属机构的研究人员合作研发。

他们构建了一台8寸的小型太阳天文台装备——“光子筛”,这是一个8寸的大型衍射光学元件。地面实验已经成功验证了这项技术,将为它在2014年随小卫星Cubesat升空铺平道路,这是空军支持的FalconSat-7任务的一部分,该任务将验证该新兴技术在空间环境下的可行性,并为未来的更大太阳物理学项目奠定基础。

戈达德科学家们设计并搭建了地面实验板图像处理系统,以验证被称作“光子筛”的新技术。这项技术将帮助科学家们更好地理解那些至今仍然神秘不透明的太阳色球层。

尽管哈勃空间望远镜可以观测到磁通量管和丝状等离子体,但建造一架这样的大口径望远镜成本高昂。Daw说:“光子筛将有助于我们克服这个障碍,为获得高分辨率图像提供了一条捷径”。

这项使用菲涅尔波带片变形原理来从光线中提取出更多信息的技术,与厨房中的筛子的工作原理相似。每个洞都精确设计以使得传入的光线能被衍射到预设焦点上。在测试中,发现这种设备轻便且易于部署,这对于需要快速部署天基观测仪器的情报、监视或间谍卫星来说非常重要。

这项由德国基尔大学教授Lutz Kipp十多年前发明,后来USAFA激光与光学研究中心进行试验,最后选择聚酰亚胺薄膜作为材料。此外,他们还缺少有关太阳物理分析工具经验,“他们正在寻找更好的方式来验证他们的技术”,Daw说,“联系我们愿意合作,我们双方都能获得好处。”

自加入FalconSat-7计划以来,戈达德对如何保持薄膜平整在地轨道450公里高处进行分析调整。此外,他们还设计并搭建了地基图像系统用于验证玻璃版上的第一批图片。“实际上,这些是使用‘光子筛’获取到的第一批天体目标”,Daw表示。

由于这一成功,他和他的团队计划拓展 光子筛波段,使之覆盖远紫外波段,在这里是最活跃领域之一。他表示:“这个科技会更多地应用于太阳物理学。”

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