在一个充满创意和科技进步的时代,科学家们正致力于开发一种能够帮助我们更好地理解太阳内部结构的新工具——光子筛。这种技术源自厨房中常用的筛子,它通过利用光线的衍射效应来聚焦并分辨不同波长的光线,从而能捕捉到太阳表面的细节。
美国宇航局戈达德空间飞行中心(Goddard Space Flight Center)的科学家Adrian Daw和Douglas Rabin,以及美国空军研究院(USAFA)以及空军附属机构的一些研究人员合作研发了这个设备。这项技术的一个版本已经在地面上进行了验证,并计划在2014年随着小卫星Cubesat一起升空,这是作为空军支持的FalconSat-7任务的一部分。该任务旨在验证此项新兴技术在空间中的可行性,并为未来的更大太阳物理学项目铺平道路。
“日冕很复杂,我们虽然已研究多年,但了解得还不够,”Daw说。“我们无法使用目前的地基或空间望远镜解决这些问题。”尽管哈勃望远镜可以看到很多尚未观测到的磁通量管和丝状等离子体,但建造一架这样的大口径太阳望远镜成本极高。Daw表示:“光子筛将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。”
这项技术基于菲涅尔波带片的一种变形,使用透明和不透明环交互构成,以实现精确分布并聚焦光线。此外,由于其良好的设计,可以轻便地制造,使其成为快速部署天基光学仪器的大好选择,对于需要简单系统以装备小型、便宜卫星的情报、监视、间谍任务来说尤为重要。
这项技术由德国基尔大学教授Lutz Kipp十多年前发明,USAFA激光与光学研究中心已经试验过各种材料制作light field。在实验室测试中,这种light field显示出很好的可见光窄带和宽带性能,在H-alpha 波段表现最佳,是探测色球层结构理想工具。
然而,他们缺少的是评估light field性能所需关于太阳物理分析工具的手段。“他们正在寻找更好的方式来验证他们的技术”,Daw说,“因为这样一个亮度如此强烈的目标非常适合检验图像设备。他们联系了我们,看看是否愿意合作当然,我们愿意。”通过合作双方都能获得好处。
戈达德对FalconSat-7计划贡献巨大自加入该涉及空军研究院及空军研究所计划以来,戈达德已经分析调整量以部署light field维持薄膜轨道上的相对平整。此外,Daw团队还设计并建立了地面图像系统来验证glass light field版。“这是第一次得到太阳图片”,Daw说,“实际上,这些图片是第一批使用light filter获得地球目标”。
下一步,他们将使用地面设备测试薄膜light filter。这次成功后,他及其团队将论证拓展新的波段,使之扩展到远紫外波段,那里是最活跃领域。他预计:“这个设备会更多被应用到太阳物理学上”。