С тех пор, как они были впервые произведены, углеродные нанотрубки сумели вызвать волнение в научном сообществе. Это не должно вызывать удивления в области применения от обработки воды и электроники до биомедицины и строительства. Но команда инженеров НАСА из Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, впервые использовала углеродные нанотрубки для еще одной цели - космических телескопов.
Используя углеродные нанотрубки, команда Годдарда, возглавляемая доктором Теодором Костюком из Лаборатории планетных систем НАСА и Отдела исследования солнечных систем, создала революционно новый тип зеркал для телескопов. Эти зеркала будут развернуты как часть CubeSat, который может представлять новое поколение недорогих, высокоэффективных космических телескопов.
Это последнее новшество также использует преимущества другой области, которая в последнее время получила большое развитие. CubeSats, как и другие небольшие спутники, играет все более важную роль в последние годы. В отличие от более крупных и громоздких спутников прошлых лет миниатюрные спутники являются недорогой платформой для проведения космических полетов и научных исследований.
Помимо федеральных космических агентств, таких как НАСА, они также предлагают частным деловым и исследовательским учреждениям возможность проводить связи, исследования и наблюдения из космоса. Кроме того, они также являются недорогим способом вовлечения студентов во все этапы строительства, развертывания и космических исследований спутников.
Конечно, миссии, в которых используются миниатюрные спутники, вряд ли будут вызывать такой же интерес или научные исследования, как крупные операции, такие как миссия Juno или космический зонд New Horizons. Но они могут предоставлять жизненно важную информацию в рамках более крупных миссий или работать в группах для сбора больших объемов данных.
С помощью финансирования программы внутренних исследований и разработок Годдарда команда создала лабораторный оптический стенд из обычных готовых компонентов для проверки общей конструкции телескопа. Этот стенд состоит из серии миниатюрных спектрометров, настроенных на ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области волн, которые подключены к сфокусированному пучку зеркал нанотрубок через оптический кабель.
Используя этот стенд, команда тестирует оптические зеркала, чтобы увидеть, как они выдерживают световые волны различной длины. Питер Чен (Peter Chen) - президент компании Lightweight Telescopes из Мэриленда - один из подрядчиков, работающих с командой Годдарда над созданием телескопа CubeSat. Как он цитировал в недавнем пресс-релизе НАСА:
«Никто не смог изготовить зеркало из углеродно-нанотрубной смолы. Это уникальная технология, в настоящее время доступная только на Годдарде. Технология слишком нова, чтобы летать в космосе, и сначала она должна пройти различные уровни технического прогресса. Но это то, что мои коллеги Годдарда (Костюк, Тилак Хевагама и Джон Коласински) пытаются достичь с помощью программы CubeSat.
В отличие от других зеркал, созданное командой доктора Костюка было изготовлено из углеродных нанотрубок, залитых эпоксидной смолой. Естественно, углеродные нанотрубки предлагают широкий спектр преимуществ, не последним из которых являются структурная прочность, уникальные электрические свойства и эффективная теплопроводность. Но команда Goddard также выбрала этот материал для своих линз, потому что он предлагает легкий, высокостабильный и легко воспроизводимый вариант для создания зеркал телескопа.
Более того, зеркала, изготовленные из углеродных нанотрубок, не требуют полировки, что является длительным и дорогостоящим процессом, когда речь идет о космических телескопах. Команда надеется, что этот новый метод окажется полезным при создании нового класса недорогих космических телескопов CubeSat, а также поможет снизить затраты, когда речь идет о более крупных наземных и космических телескопах.
Такие зеркала были бы особенно полезны в телескопах, которые используют несколько зеркальных сегментов (например, обсерватория Кека в Мауна-Кеа и космический телескоп Джеймса Уэбба). Такие зеркала были бы реальным средством снижения затрат, поскольку их можно было бы легко изготовить и избавили бы от необходимости дорогостоящей полировки и шлифования.
Другие потенциальные приложения включают связь в дальнем космосе, усовершенствованную электронику и конструкционные материалы для космических аппаратов. В настоящее время производство углеродных нанотрубок довольно ограничено. Но поскольку он становится все более распространенным, мы можем ожидать, что этот чудодейственный материал проникнет во все аспекты космических исследований и исследований.
