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美国宇航局戈达德太空飞行中心的承包商Niko Stergiou帮助制造了9,000个反射镜片段,这些镜片组成了NuSTAR任务中将于3月中旬发射的光学部件

信用:NASA / Chris Gunn美国宇航局的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)有一个总共9,000个单独的镜像区域,厚度只有200微米,将成为第一个将X射线聚焦在高能量范围内的轨道望远镜,创造出在这片电磁波谱中拍摄的最详细的图像

它坚持不懈人们比Will Zhang更了解这一点十多年来,位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家尝试了一种新技术,用于有效地制造超薄,低成本的弯曲望远镜镜段以收集和聚焦 - 高能X射线光子这种劳动的成果 - 总共9,000个独立的镜子段 - 现在组装成望远镜光学器件并安装在里面美国宇航局的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)是由加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室管理的一个小型探测器任务该机构计划于2012年3月21日从马绍尔群岛的夸贾林环礁乘坐附着在底部的飞马火箭发射NuSTAR L-1011 Stargazer飞机美国宇航局最新的X射线太空望远镜,它将探测从我们的太阳到数十亿光年以外的巨大黑洞的物体的X射线,这是独一无二的,它将成为第一个轨道望远镜将X射线聚焦在高能量范围内,创造出在这片电磁波谱中拍摄的最详细的图像相比之下,美国宇航局的钱德拉X射线天文台感觉到能量较少的“软”X射线,因此无法刺穿经常笼罩黑洞的尘埃一旦部署,NuSTAR将补充Chandra收集的测量结果,并为科学家们提供更完整的X射线宇宙图片NuSTAR的启用T之一技术Zhang的镜像部分是促进NuSTAR发展的先进技术之一镜子结合哥本哈根丹麦技术大学开发和应用的专用涂层以及纽约哥伦比亚大学开发的镶嵌技术,使NuSTAR的光学技术成为挑战对于天文台的开发人员来说,正在开发一种小到足以容纳在小型航天器中的光学系统,同时提供前所未有的灵敏度和分辨率

厚度仅为200微米或比钱德拉更重的镜子薄100倍,张的镜面部分与其他技术相结合,适合该法案“有时需要十年才能将想法带到你要展示的东西的位置,”张说,反映了1998年开始的14年努力,当时他第一次构想出一种制造轻质,高等级的新方法

分辨率反映了小型任务的理想选择,比如NuSTAR“我们很幸运美国宇航局为我的团队提供研发资金,这有助于我们推进这项技术“X射线镜必须弯曲并嵌套在光学组件内,以便高能X射线光子擦过它们的表面,而不是通过它们 - 就像撇去池塘表面的石头一样为了制作这些弯曲的部分,张使用了平滑的,市售的轻质玻璃平板,类似于笔记本电脑屏幕中使用的平板玻璃平板,厚度约为三片纸张,放置在心轴或圆形模具顶上,为NuSTAR的光学单元提供适当的几何形状技术人员然后将心轴放入烤箱中,将玻璃加热到约1,100华氏度

当玻璃加热时,它软化并折叠在心轴上制作弯曲的镜子,这是心轴表面的精确复制品“Zhang的薄玻璃成型技术提高了PR的效率在NuSTAR快速发展期间,NuSTAR光学系统的建造使得高质量的部分显着优于其他人,使得NuSTAR光学系统能够在NuSTAR的快速发展期间建成,“Fiona Harrison说,他是加利福尼亚理工学院帕萨迪纳市加州理工学院首席研究员

厨房在生产高峰期,张的实验室包括10个大型烤箱,产生了9,000个单独的部分张的“玻璃厨房”的秘密是一个防止玻璃粘附的释放层 “这种专有的制备技术保留了镜子的表面质量,使产量接近100%,”张说,该团队将烘烤的玻璃片段运送到丹麦技术大学,大学科学家使用专门的真空沉积室施加数百个交替层

硅和钨,或铂和碳,以最大化X射线反射率这些薄层每个只测量几个原子厚度丹麦技术大学将涂层镜子送到哥伦比亚大学,后者使用了一种新的加工和装配工艺将9,000个镜子对准并组装成同心壳,形成一个光学组件,作为一个整体单元,可以聚焦X射线然后将完成的光学器件与由ATK-Goleta在加利福尼亚州Goleta建造的折叠式桅杆整合在一起,收纳在NuSTAR太空船内部在航天器开始进入轨道后,桅杆每周将展开33英尺(10米)的长度为期两年的观测任务这些技术的进步将使NuSTAR能够探索高能X射线的宇宙世界,其灵敏度和分辨率远远超过以前的任务

在银河系之外,它将看到一些最强大的黑洞已知的宇宙事件任务的数据将更好地理解喷气机背后的极端物理学,它几乎以光速传播,爆炸的恒星和更接近家的地方,NuSTAR将探测太阳,在表面寻找可能的微光线解释它的百万度太阳日冕或大气是如何被加热的它甚至会通过在太阳下寻找一个假设的暗物质粒子的证据来测试暗物质理论,即构成我们宇宙四分之一的神秘物质“这是一项革命性的使命,“张说:”我们很高兴我们能够将我们的技术发展到准备好让NuSTAR Precision坍塌薄玻璃的地步ts已经证明是制作轻型,高分辨率X射线光学系统的绝佳方式,正如我们的镜子交付所证明的那样“来源:Lori Keesey,美国宇航局戈达德太空飞行中心图片:NASA / Chris Gunn

作者:南撕弦

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