Od czasu ich pierwszej produkcji nanorurki węglowe wywołały gwałtowne podniecenie w społeczności naukowej. W zastosowaniach takich jak uzdatnianie wody i elektronika, biomedycyna i budownictwo nie powinno to dziwić. Ale zespół inżynierów NASA z Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland jest pionierem wykorzystania nanorurek węglowych w jeszcze innym celu - teleskopach kosmicznych.
Korzystając z nanorurek węglowych, zespół Goddard - kierowany przez dr Theodora Kostiuka z NASA Planetary Systems Laboratory i działu badań układu słonecznego - stworzył rewolucyjny nowy typ lustra teleskopowego. Zwierciadła te zostaną wdrożone w ramach CubeSat, który może reprezentować nową klasę tanich, wysoce skutecznych teleskopów kosmicznych.
Ta najnowsza innowacja wykorzystuje również inną dziedzinę, która ostatnio bardzo się rozwinęła. CubeSats, podobnie jak inne małe satelity, odgrywają coraz większą rolę w ostatnich latach. W przeciwieństwie do większych, masywniejszych satelitów z przeszłości, miniaturowe satelity są tanią platformą do przeprowadzania misji kosmicznych i badań naukowych.
Oprócz federalnych agencji kosmicznych, takich jak NASA, oferują także prywatnym przedsiębiorstwom i instytucjom badawczym możliwość prowadzenia komunikacji, badań i obserwacji z kosmosu. Co więcej, są one również tanim sposobem na zaangażowanie studentów we wszystkich fazach budowy satelity, wdrażania i badań kosmicznych.
To prawda, że misje, które opierają się na miniaturowych satelitach, prawdopodobnie nie wywołają tyle samo zainteresowania lub badań naukowych, co operacje na dużą skalę, takie jak misja Juno czy sonda kosmiczna Nowe Horyzonty. Ale mogą dostarczyć istotnych informacji w ramach większych misji lub pracować w grupach, aby zebrać większe ilości danych.
Dzięki środkom z wewnętrznego programu badań i rozwoju Goddarda zespół stworzył laboratoryjne stanowisko optyczne wykonane z regularnych, gotowych elementów, aby przetestować ogólny projekt teleskopu. Ta ławka składa się z szeregu miniaturowych spektrometrów dostrojonych do długości fal ultrafioletowych, widzialnych i bliskiej podczerwieni, które są połączone za pomocą kabla optycznego zogniskowaną wiązką zwierciadeł nanorurek.
Korzystając z tej ławki, zespół testuje zwierciadła optyczne, sprawdzając, jak wytrzymują światło o różnych długościach fal. Peter Chen - prezes Lightweight Telescopes z siedzibą w Maryland - jest jednym z wykonawców współpracujących z zespołem Goddard przy tworzeniu teleskopu CubeSat. Jak zacytowano go w ostatniej informacji prasowej NASA:
„Nikt nie był w stanie zrobić lustra przy użyciu żywicy z nanorurką węglową. Jest to unikalna technologia dostępna obecnie tylko w Goddard. Technologia jest zbyt nowa, aby latać w kosmosie, i najpierw musi przejść przez różne poziomy zaawansowania technologicznego. Ale to właśnie starają się osiągnąć moi koledzy z Goddard (Kostiuk, Tilak Hewagama i John Kolasiński) poprzez program CubeSat.
W przeciwieństwie do innych luster, ten stworzony przez zespół dr Kostiuka został wykonany z nanorurek węglowych osadzonych w żywicy epoksydowej. Naturalnie nanorurki węglowe oferują szeroki zakres korzyści, z których nie mniej ważna jest wytrzymałość strukturalna, unikalne właściwości elektryczne i wydajne przewodzenie ciepła. Ale zespół Goddard wybrał również ten materiał do swoich soczewek, ponieważ oferuje on lekką, bardzo stabilną i łatwo powtarzalną opcję tworzenia luster teleskopowych.
Co więcej, lustra wykonane z nanorurek węglowych nie wymagają polerowania, co jest czasochłonnym i kosztownym procesem w przypadku teleskopów kosmicznych. Zespół ma nadzieję, że ta nowa metoda okaże się przydatna w tworzeniu nowej klasy tanich teleskopów kosmicznych CubeSat, a także pomoże obniżyć koszty, jeśli chodzi o większe teleskopy naziemne i kosmiczne.
Takie lustra byłyby szczególnie przydatne w teleskopach, które wykorzystują wiele segmentów lustrzanych (takich jak Obserwatorium Kecka w Mauna Kea i Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba). Takie lustra byłyby prawdziwym narzędziem obniżającym koszty, ponieważ można je łatwo wyprodukować i wyeliminowałyby potrzebę kosztownego polerowania i szlifowania.
Inne potencjalne zastosowania obejmują komunikację w przestrzeni kosmicznej, ulepszoną elektronikę i materiały konstrukcyjne do statków kosmicznych. Obecnie produkcja nanorurek węglowych jest dość ograniczona. Ale w miarę jak staje się coraz bardziej rozpowszechniony, możemy spodziewać się, że ten cudowny materiał znajdzie zastosowanie we wszystkich aspektach eksploracji kosmosu i badań.
