З тих пір, як астрономи вперше почали використовувати телескопи, щоб краще подивитися на небо, вони боролися з основною загадкою. Окрім збільшення, телескопи також повинні мати можливість вирішувати дрібні деталі об'єкта, щоб допомогти нам краще зрозуміти їх. Для цього потрібна побудова більших і більших дзеркал, що збирають світло, для чого потрібні інструменти більшого розміру, вартості та складності.
Однак вчені, які працюють в Центрі космічних польотів NASA Goddard, працюють над недорогою альтернативою. Замість того, щоб покладатися на великі і непрактичні телескопи з великою діафрагмою, вони запропонували пристрій, який міг би вирішувати крихітні деталі, будучи часткою розміру. Він відомий як фотонне сито, і він спеціально розроблений для вивчення корони Сонця в ультрафіолеті.
По суті, фотонне сито - це варіація на плиті зони Френеля, форма оптики, яка складається з щільно розташованих наборів кілець, що чергуються між прозорим і непрозорим. На відміну від телескопів, які фокусують світло через заломлення або відбиття, ці пластини викликають дифракцію світла через прозорі отвори. З іншого боку, світло перекривається і потім фокусується на конкретній точці - створюючи зображення, яке можна записати.
Фотонне сито працює на тих же основних принципах, але з дещо складнішим поворотом. Замість тонких отворів (т. Е. Зони Френеля) сито складається з круглої кремнієвої лінзи, яка всіяна мільйонами крихітних отворів. Хоча такий пристрій може бути корисним при будь-якій довжині хвилі, команда Годдарда спеціально розробляє фотонне сито для відповіді на запитання про Сонце 50 років.
По суті, вони сподіваються вивчити коронку Сонця, щоб побачити, який механізм нагріває його. Вченим відомо, що корона та інші шари атмосфери Сонця (хромосфера, область переходу та геліосфера) значно гарячіші за її поверхню. Чому це так, залишається загадкою. Але, можливо, не набагато довше.
Як заявив в прес-релізі NASA Дуг Рабін, лідер команди Годдарда:
"Це вже успіх ... Протягом більш ніж 50 років головним питанням без відповіді в корональній сонячній науці було зрозуміти, як енергія, що транспортується знизу, здатна нагрівати корону. Поточні інструменти мають просторові дозволи приблизно в 100 разів більше, ніж функції, які необхідно дотримуватися для розуміння цього процесу ».
За підтримки програми дослідження та розвитку Годдарда, команда вже виготовила три сита, всі з яких мають діаметр 7,62 см (3 дюйма). Кожен пристрій містить кремнієву пластину з 16 мільйонами отворів, розміри та місця розташування яких були визначені за допомогою технології виготовлення під назвою фотолітографія - де світло використовується для перенесення геометричного малюнка з фотомаски на поверхню.
Однак у перспективі вони сподіваються створити сито, яке вимірюватиме 1 метр (3 фути) в діаметрі. Завдяки інструменту такого розміру вони вірять, що вони зможуть досягти в 100 разів кращого кутового дозволу в ультрафіолеті, ніж космічний телескоп високої роздільної здатності НАСА - обсерваторія сонячної динаміки. Цього буде достатньо, щоб почати отримувати відповіді з корони Сонця.
Тим часом команда планує розпочати випробування, щоб побачити, чи може сито працювати в космосі, процес якого повинен зайняти менше року. Це стосуватиметься того, чи зможе вона пережити інтенсивні g-сили космічного запуску, а також екстремальне середовище космосу. Інші плани включають одруження технології з рядом CubeSats, щоб можна було встановити літакову місію двох космічних кораблів для вивчення корони Сонця.
Окрім пролиття світла на таємниці Сонця, вдале фотонне сито може перетворити оптику, як ми це знаємо. Замість того, щоб змусити надсилати у космос величезний і дорогий апарат (наприклад, космічний телескоп Хаббла або телескоп Джеймса Вебба), астрономи могли отримати всі потрібні зображення високої роздільної здатності з пристроїв, досить малих, щоб вставити на борт супутника розміром не більше ніж кілька квадратних метрів.
Це відкриє нові місця для космічних досліджень, що дозволить приватним компаніям та науково-дослідним установам можливість робити детальні фотографії далеких зірок, планет та інших небесних об'єктів. Це також було б ще одним важливим кроком до забезпечення доступності та доступності космічних досліджень.
