Es una verdad astronómica antigua: para resolver detalles físicos cada vez más pequeños de objetos celestes distantes, los científicos necesitan espejos cada vez más grandes que recogen la luz. Este desafío no se supera fácilmente dado el alto costo y la impracticabilidad de la construcción y, enel caso de los observatorios espaciales: lanzamiento de telescopios de gran apertura.
Sin embargo, un equipo de científicos e ingenieros en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, ha comenzado a probar una alternativa potencialmente más asequible llamada tamiz de fotones. Esta óptica óptica telescópica nueva podría dar a los científicos la resolución que necesitan para ver mejorlos detalles aún son invisibles con las herramientas de observación actuales: un salto en la resolución que podría ayudar a responder una pregunta de 50 años sobre los procesos físicos que calientan la corona de un millón de grados del sol.
Aunque es potencialmente útil en todas las longitudes de onda, el equipo está desarrollando específicamente el tamiz de fotones para estudios del sol en el ultravioleta, las longitudes de onda necesarias para desenredar el misterio del calentamiento coronal. Con el apoyo del programa de Investigación y Desarrollo de Goddard, el equipo ha fabricado trestamices y ahora planea comenzar a probar para ver si puede soportar los rigores de operar en el espacio, hitos logrados en menos de un año. "Esto ya es un éxito", dijo Doug Rabin, quien lidera la iniciativa de I + D.
Variante de la placa de zona Fresnel
La óptica es una variante de algo llamado placa de zona de Fresnel. En lugar de enfocar la luz como lo hacen la mayoría de los telescopios a través de la refracción o la reflexión, las placas de Fresnel hacen que la luz difracte, un fenómeno que ocurre cuando la luz viaja a través de una abertura delgada y luego se extiendeEsto provoca que las ondas de luz del otro lado se refuercen o cancelen entre sí en patrones precisos.
Las placas Fresnel consisten en un conjunto de anillos muy espaciados, alternativamente transparentes u opacos. La luz viaja a través de los espacios entre las zonas opacas, que están espaciadas con precisión para que la luz difractada se superponga y enfoque en un punto específico, creando una imagen que puedaser grabado por un sensor de estado sólido.
El tamiz de fotones funciona en gran medida igual. Sin embargo, el tamiz está salpicado de millones de agujeros colocados con precisión en el silicio en un patrón circular que toma el lugar de las zonas convencionales de Fresnel.
El equipo quiere construir un tamiz de fotones de al menos tres pies o un metro de diámetro, un tamaño que creen que podría lograr una resolución angular hasta 100 veces mejor en ultravioleta que el telescopio espacial de alta resolución de la NASA, la Dinámica SolarObservatorio.
"Durante más de 50 años, la pregunta central sin respuesta en la ciencia coronal solar ha sido comprender cómo la energía transportada desde abajo puede calentar la corona", dijo Rabin. "Los instrumentos actuales tienen resoluciones espaciales aproximadamente 100 veces más grandes que las característicaseso debe ser observado para entender este proceso "
Rabin cree que su equipo está muy avanzado en la construcción de una óptica que puede ayudar a responder la pregunta.
Millones de agujeros
En solo unos meses, su equipo construyó tres dispositivos que miden tres pulgadas de ancho, cinco veces más grande que la óptica inicial de 17 milímetros desarrollada hace cuatro años bajo un esfuerzo previo financiado por I + D. Cada dispositivo contiene 16 millones de agujeros cuyolos tamaños y ubicaciones fueron determinados por el miembro del equipo Adrian Daw. Otro miembro del equipo, Kevin Denis, grabó los agujeros en una oblea de silicio según las especificaciones exactas de Daw usando una técnica de fabricación llamada fotolitografía.
Los miembros del equipo Anne-Marie Novo-Gradac y John O'Neill han adquirido imágenes ópticas con los nuevos tamices de fotones, mientras que Tom Widmyer y Greg Woytko los han preparado para las pruebas de vibración para asegurarse de que puedan sobrevivir a las fuerzas G severas encontradas durante el lanzamiento.
"Esta prueba es para probar que el tamiz de fotones funcionará tan bien como lo predice la teoría", dijo Rabin. Aunque el equipo ya ha logrado casi todos los objetivos que estableció cuando comenzó el trabajo a fines del año pasado, Rabin cree que el equipo puede ampliarsela óptica por un factor de dos antes del final del año fiscal.
Formación-Flying CubeSat
Pero el trabajo probablemente no terminará ahí. En el término más cercano, Rabin cree que su equipo puede madurar la tecnología para una potencial demostración de cohete sonoro. A más largo plazo, él y el miembro del equipo Joe Davila imaginan el vuelo óptico en unmisión tipo CubeSat de vuelo en formación con dos naves espaciales diseñada específicamente para estudiar la corona del sol.
"La recompensa científica es un medio factible y rentable de lograr la resolución necesaria para responder a un problema clave en la física solar", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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