笑看星空变小：新兴光学技术即将启程升天

在一间充满科学探索的厨房里，有一种小工具被用来筛选面粉和其他配料——它就是筛子。这个灵感就被用来命名一个新的技术，通过这项技术，将解决太阳色球层的组成成分。太阳色球层是位于光球层上方的不规则的大气层，与太阳耀斑爆发以及日冕物质抛射有很大的联系。

美国宇航局戈达德空间飞行中心的科学家Adrian Daw和Douglas Rabin，以及美国空军研究院(USAFA)和空军附属机构的研究人员合作，构建了小型太阳天文台装备——“光子筛”，一个8寸的衍射光学元件。这项技术的一个版本已经在地面测试中验证成功，将为其在2014年随小卫星Cubesat升空铺平道路——这是空军支持的FalconSat-7任务的一部分，该任务将验证在空间展开此项新兴技术的可行性，并为将来更大的太阳物理学项目铺平道路。

戈达德科学家们设计并构建了地面实验板图像处理系统，用于验证这项被称为光子筛的新技术。这项技术将帮助科学家们更好地了解知之甚少的太阳色球层。“日冕很复杂，虽然我们已经研究了很多年了。但更难理解的是那在日全食时看到的薄薄粉红色的色球层，”Daw说，“我们现今还无法使用空间或地基望远镜解决那些发生在空间尺度上的事物。”

尽管一架如哈勃空间望远镜那么大能看到目前还未观测到的磁通量管和丝状等离子体，但建造这样常规大口径太阳望远镜成本高不可承担。Daw说：“光子筛将可以帮助我们克服这个障碍，为获得高分辨率图像提供了一条捷径”。

菲涅尔波带片的一种变形，这项可以用来从光线中提取出更详细信息的技术，就是菲涅尔波带片的一种变形，菲涅尔镜片使用光衍射效应聚焦，而非折射或反射。这种镜片由透明和不透明同心环交互构成。

“他们已经试验过玻璃、镀铬石英，还有聚酰亚胺薄膜。”USAFA激光与光学研究中心的人员表示，“但最后他们把目光聚焦到了轻便且耐受极端温度变化和震动能力强的地胶膜上。”

总而言之，这项最大的好处就是轻便，不需要完美精度要求比传统玻璃表面的100倍以上，使得这款创意成为快速部署天基智能仪器。这对于空军来说非常吸引人。在今天情报、监视、间谍卫星大量损失的情况下，军方急需一款简单易用的系统，可以装备到小型便宜卫星上，就像Cubesat一样。

这一创新科技是德国基尔大学教授Lutz Kipp十多年前发明，并且已被USAFA激励与研究中心测试各种不同的材料制造所需。此外，他们也正在寻找更多有效评估性能的手段。“他们已经开始寻找更加好的方式去检验它们对这些分析工具进行经验收集。”Daw解释道，“由于目标如此亮堂，我们能够以较低成本检验图像设备.”

自加入FalconSat-7计划后，戈达德对部署“ 光子筛”进行维护分析调整至450公里高轨道上的相对平整状态。此外，他团队还设计并建立了地面图像系统以验证玻璃版“ 光子的滤网”。 “实际上，这些图片是使用‘ 光子的滤网’获得第一批地球目标。” Daw宣布，

接下来，他们会利用地基设备测试薄膜版“ 光子的滤网”。 这个版本于去年的夏天首次采集到太陽圖象。（下圖）

"两者都是进展中的关键一步 —— 地面确认 'Light Sieve' 技术及分析系統 —— 主要推进了部署薄膜式摄影设备。在成功之后，他們將擴展 'Light Sieve' 的波段，以達到遠紫外線範圍，在這個範圍內，是探索 太陽物理學最活躍的地方". Daw 說 " 這項技術將會對於 太陽物理學領域進一步應用".