Добавь сайт в закладки! Инструкция по ссылке.
Технология позволяет одновременно измерять поляризацию солнечного света и может упростить будущие космические телескопы, снизив их сложность и стоимость
Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего в сотрудничестве с британской корпорацией BAE Systems разработали оптическую технологию размером всего около 6 миллиметров (0,24 дюйма), которая может изменить подход к наблюдению за Солнцем в предстоящих космических миссиях.
Ключевым элементом этой разработки является метаповерхность — оптическая структура, состоящая из наномасштабных компонентов, которые позволяют управлять светом на уровне, недоступном для традиционных оптических систем. В данном случае речь идет о метаповерхностной поляризационной решётке, способной одновременно разделять свет по различным состояниям поляризации.
Поляризация — это направление колебаний световой волны. В солнечной физике её измерение играет важную роль, поскольку оно позволяет восстанавливать структуру магнитных полей Солнца. Эти поля связаны с такими явлениями, как корональные выбросы массы — мощные вспышки, выбрасывающие в космос облака заряженных частиц, способных нарушать работу спутников, связи и энергетических систем на Земле.
Современные солнечные телескопы измеряют различные компоненты поляризации последовательно: один и тот же сигнал фиксируется несколько раз при изменении ориентации оптического элемента. Такой способ требует серии кадров, которые затем комбинируются в одно изображение.
Проблема заключается в том, что в космосе даже незначительные вибрации аппарата между кадрами приводят к смещению изображений и размытию данных. Для компенсации этого используются сложные и дорогие системы стабилизации, которые в некоторых случаях стоят дороже самой оптики.
Разработанная метаповерхность решает эту задачу по-другому: она одновременно разделяет входящий свет на несколько каналов поляризации. Это позволяет получать всю необходимую информацию в одном кадре, без движущихся частей и без последовательной съёмки.
По словам ведущего автора исследования Ноа Рубина (Noah Rubin), это один из первых случаев, когда метаповерхность прошла путь от лабораторного прототипа до испытаний в реальной астрономической системе и была одобрена для возможного космического применения.
Разработка была интегрирована в специально созданный солнечный телескоп и протестирована в рамках сотрудничества с Национальным центром атмосферных исследований США (NCAR). В ходе экспериментов система успешно фиксировала магнитные поля солнечных пятен и показывала результаты, сопоставимые с данными крупнейшей орбитальной обсерватории Solar Dynamics Observatory NASA.
Ключевым моментом эксперимента стало тестирование технологии на устойчивость: метаповерхность прошла вибрационные и температурные испытания, имитирующие условия старта и работы в космосе. Это подтвердило её потенциальную пригодность для будущих миссий.
Практическая архитектура системы включает крупный солнечный телескоп в обсерватории Дунн в Нью-Мексико, где свет сначала отражается от зеркала на 41-метровой башне, затем проходит около 69 метров вниз в подземную часть установки и возвращается обратно к научному оборудованию. На завершающем этапе он попадает в компактный модуль с метаповерхностью размером всего несколько миллиметров.
Полученные результаты демонстрируют возможность одновременного измерения поляризационных характеристик солнечного излучения в один и тот же момент времени, что особенно важно для наблюдения быстрых процессов на Солнце, которые ранее не могли быть точно зарегистрированы.
Авторы подчеркивают, что данная технология может значительно упростить конструкцию будущих космических телескопов, сократив количество механических элементов и снизив стоимость миссий. В перспективе это открывает путь к созданию более компактных и устойчивых инструментов для мониторинга солнечной активности и космической погоды.
ИсточникПоделись видео: