Революция в солнечной астрономии: оптика размером 6 мм изменит космические исследования

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего в сотрудничестве с британской корпорацией БАЭ Сйстемс разработали миниатюрную оптическую технологию, которая призвана открыть новую эру в солнечной астрономии. Этот компонент размером всего 6 мм обладает сверхсложной структурой метаповерхности, что может полностью изменить методы наблюдения за Солнцем в будущих космических миссиях. По данным Иксбт.ком, в отличие от традиционных оптических систем, это изобретение позволяет управлять светом на наноуровне. Об этом Иксбт.ком сообщает .

В основе новой разработки лежит поляризационная решетка на базе метаповерхности. Эта структура способна одновременно разделять направление колебаний световых волн, то есть поляризацию, на несколько состояний. Измерение поляризации в физике Солнца крайне важно, так как именно этот показатель позволяет восстановить структуру магнитных полей Солнца. Эти магнитные поля напрямую связаны с мощными солнечными вспышками и выбросами плазмы, которые могут нанести ущерб системам связи, спутникам и энергетическим сетям на Земле.

Решение проблем традиционных систем

Современные солнечные телескопы измеряют различные компоненты поляризации последовательно. То есть для формирования одного изображения требуется несколько раз сделать кадр, изменяя положение оптического элемента. В условиях космоса этот процесс создает серьезные проблемы: даже небольшая вибрация аппарата приводит к смещению изображений и размытию данных. Сложные системы стабилизации, устанавливаемые для устранения таких ошибок, иногда стоят дороже самой оптики.

Новая метаповерхность радикально решает эту проблему. Она разделяет входящий свет на несколько поляризационных каналов одновременно. В результате все необходимые данные собираются в одном кадре без каких-либо движущихся частей. Руководитель исследования Ноа Рубин отметил, что это один из первых случаев, когда технология метаповерхностей прошла путь от лабораторного прототипа до реальной астрономической системы, подтвержденной для космического применения.

Новая технология была протестирована на специально сконструированном солнечном телескопе в сотрудничестве с Национальным центром атмосферных исследований США (НКАР). В ходе экспериментов система успешно зафиксировала магнитные поля солнечных пятен. Было установлено, что полученные результаты обладают точностью, сопоставимой с данными крупных орбитальных обсерваторий, таких как Солар Дйнамикс Обсерваторй от NASA.

Космическая устойчивость и перспективы будущего

В рамках проекта метаповерхность прошла серьезные испытания не только на оптическую точность, но и на долговечность. Устройство успешно выдержало тесты, симулирующие вибрации и перепады температур при запуске в космос и работе в нем. Это позволяет интегрировать его в космические миссии ближайших лет.

Практические испытания системы прошли в обсерватории Данн в Нью-Мексико. Там солнечный свет отражается от зеркала на 41-метровой башне и направляется на 69 метров вниз — в подземную лабораторию. Именно в конечной точке этой огромной цепи крошечный модуль размером в несколько миллиметров выполняет всю основную научную работу. Ожидается, что это изобретение станет важным шагом в прогнозировании солнечных бурь и защите Земли от космических угроз.