|
Инженеры НАСА расширяют границы физики
|
|
|
|
Пара небольших спутников на точной орбите попытается сделать первые снимки мелкомасштабных объектов вблизи поверхности Солнца, которые, по мнению ученых, вызывают нагрев и ускорение солнечного ветра. Гелиофизик доктор Дуг Рабин из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, заявил, что фотонные сита, технология, которая может фокусировать крайний ультрафиолетовый свет, должны быть в состоянии разрешать детали в 10–50 раз меньшие, чем то, что можно увидеть сегодня с помощью Solar Dynamics. EUV-сканер обсерватории. Однако, чтобы быть наиболее эффективными, они должны быть широкими, сверхтонкими и с вытравленными точными отверстиями для преломления света. Работая в лаборатории разработки детекторов Годдарда, инженер Годдарда Кевин Денис разработал новые способы создания более широких и тонких мембран из пластин кремния и ниобия.
|
|
|
|
Каждое достижение до сих пор требовало дополнительных шагов для защиты получаемых сит, таких как оставление сот из более толстого материала для поддержки мембраны и предотвращения разрыва. «Изготовить сита с такой точностью — это настоящая физическая проблема», — сказал гелиофизик Годдарда доктор Дуг Рабин. «Их самые маленькие особенности — 2 микрона в поперечнике с 2-микронным зазором между перфорациями, это примерно размер большинства бактерий». Сита, украшенные из центра кольцами с все меньшими отверстиями, преломляют свет подобно линзам Френеля, используемым в маяках. Крайний ультрафиолетовый свет, проходящий через это сито, постепенно направляется внутрь, к удаленной камере. «Тонкие мембраны важны для науки о солнечной энергии, потому что эти сита пропускают больше света, чем более толстые материалы», — сказал Денис.
|
|
|
Он и его коллега-инженер Келли Джонсон успешно изготовили кремниевое сито диаметром 3 дюйма (8 см) и толщиной всего 100 нанометров. Теперь они экспериментируют с ниобиевыми мембранами, которые могут еще больше повысить эффективность сбора света, поскольку пропускают в семь раз больше света, чем кремниевые. Они успешно протравили ниобиевое сито диаметром 5 дюймов (13 см) и толщиной всего 200 нанометров. По его словам, Денис черпает вдохновение в тесном сотрудничестве с учеными, помогающем преодолевать препятствия на пути развития их области. «Они проделали огромную работу, используя сита в краткосрочных научных приложениях, в то время как мы продвигаем эту технологию для более масштабных и эффективных миссий». Фотонные сита, вырезанные из материалов толщиной до 25 микрон, уже являются частью демонстрационной технологии VISORS — Virtual Super Optics Reconfigurable Swarm — миссии CubeSat, запуск которой ожидается в 2024 году. VISORS состоит из одного компактного спутника размером с портфель, оснащенного ситами для преломлять свет на приемник второго спутника, находящегося на расстоянии 130 футов (40 м).
|
|
|
|
Поддержание высокоточной орбиты этих космических кораблей и разработка солнцезащитного козырька находятся в центре внимания других проектов Годдарда IRAD. Успех VISOR может проложить путь к более масштабной будущей миссии, в которой расстояние между космическими кораблями будет измеряться километрами, с использованием более высокого разрешения более тонких сит Дениса, когда они будут готовы к космическому полету. Еще одно фотонное сито большего размера будет использоваться для калибровки спектрометра MUSE — Multi-slit-Solar Explorer, запуск которого ожидается в 2027 году. Работа Дениса была освещена в журнале Physics Today и привела к получению двух патентов, а также получен третий. Главный технолог Годдарда Питер Хьюз наградил Дениса наградой «Инноватор года» IRAD в 23 финансовом году во время ежегодной плакатной сессии программы, состоявшейся 15 ноября. Продолжая расширять границы инженерных разработок, Денис сказал, что с нетерпением ждет запуска MUSE и VISORS. «Это отличная мотивация увидеть, как они будут использоваться для новой науки, даже если мы продолжаем совершенствоваться».
|
|
|
|
Источник
|
