Otkako su prvi put proizvedene, ugljične nanocijevi uspjele su izazvati veliko uzbuđenje u znanstvenoj zajednici. Uz primjene u rasponu od tretmana vode i elektronike, do biomedicine i građevinarstva, ovo ne bi trebalo biti iznenađenje. Ali tim NASA-inih inženjera iz Centra za svemirske letove Goddard u Greenbeltu, Maryland, pionir je korištenje ugljikovih nanocijevi za još jednu svrhu – svemirske teleskope.
Koristeći ugljikove nanocijevi, tim Goddarda - koji vodi dr. Theodor Kostiuk iz NASA-inog Laboratorija za planetarne sustave i Odjela za istraživanje Sunčevog sustava - stvorio je revolucionarnu novu vrstu teleskopskog zrcala. Ova zrcala bit će raspoređena kao dio CubeSata, koji bi mogao predstavljati novu vrstu jeftinih, vrlo učinkovitih svemirskih teleskopa.
Ova najnovija inovacija također koristi prednost još jednog područja koje se u posljednje vrijeme dosta razvilo. CubeSats, kao i drugi mali sateliti, posljednjih godina igraju sve važniju ulogu. Za razliku od većih, glomaznijih satelita prošlih godina, minijaturni sateliti su jeftina platforma za provođenje svemirskih misija i znanstvenih istraživanja.
Dr. Ted Kostiuk (u sredini), uz bok Johna Kolasinski (lijevo) i Tilak Hewagama (desno), drže zrcala od ugljičnih nanocijevi u epoksidnoj smoli. Zasluge: NASA/W. Hrybyk
Osim saveznih svemirskih agencija poput NASA-e, oni također nude privatnim poslovnim i istraživačkim institucijama priliku za provođenje komunikacija, istraživanja i promatranja iz svemira. Povrh toga, oni su također jeftin način uključivanja studenata u sve faze izgradnje satelita, postavljanja i istraživanja u svemiru.
Doduše, misije koje se oslanjaju na minijaturne satelite vjerojatno neće izazvati isti interes ili znanstveno istraživanje kao operacije velikih razmjera poput Misija Juno ili Novi horizonti svemirska sonda. Ali oni mogu pružiti vitalne informacije kao dio većih misija ili raditi u grupama kako bi prikupili veće količine podataka.
Uz pomoć financiranja iz Goddardovog programa internog istraživanja i razvoja, tim je stvorio laboratorijsku optičku klupu napravljenu od uobičajenih komponenti za testiranje cjelokupnog dizajna teleskopa. Ova klupa se sastoji od niza minijaturnih spektrometara podešenih na ultraljubičaste, vidljive i bliske infracrvene valne duljine, koji su povezani s fokusiranim snopom zrcala nanocijevi preko optičkog kabela.
Koristeći ovu klupu, tim testira optička zrcala, gledajući kako podnose različite valne duljine svjetlosti. Peter Chen – predsjednik tvrtke Lightweight Telescopes sa sjedištem u Marylandu – jedan je od izvođača koji s timom Goddard rade na stvaranju teleskopa CubeSat. Kako ga je citirala nedavna NASA priopćenje za javnost :
“Nitko nije uspio napraviti ogledalo koristeći smolu ugljične nanocijevi. Ovo je jedinstvena tehnologija trenutno dostupna samo u Goddardu. Tehnologija je previše nova za letenje u svemiru i prvo mora proći kroz različite razine tehnološkog napretka. Ali to je ono što moji kolege iz Goddarda (Kostiuk, Tilak Hewagama i John Kolasinski) pokušavaju postići kroz program CubeSat.
Laboratorijska matična ploča koja se koristi za testiranje konceptualnog teleskopa za korištenje u misijama CubeSat. Zasluge: NASA/W. Hrybyk
Za razliku od drugih ogledala, ono koje je stvorio tim dr. Kostiuka izrađeno je od ugljičnih nanocijevi ugrađenih u epoksidnu smolu. Naravno, ugljikove nanocijevi nude širok raspon prednosti, među kojima su strukturna čvrstoća, jedinstvena električna svojstva i učinkovito provođenje topline. No tim iz Goddarda također je odabrao ovaj materijal za svoje leće jer nudi laganu, vrlo stabilnu i lako ponovljivu opciju za izradu teleskopskih zrcala.
Štoviše, zrcala izrađena od ugljičnih nanocijevi ne zahtijevaju poliranje, što je dugotrajan i skup proces kada su u pitanju svemirski teleskopi. Tim se nada da će se ova nova metoda pokazati korisnom u stvaranju nove klase jeftinih svemirskih teleskopa CubeSat, kao i pomoći u smanjenju troškova kada su u pitanju veći zemaljski i svemirski teleskopi.
Takva bi zrcala bila posebno korisna u teleskopima koji koriste više segmenata zrcala (poput zvjezdarnice Keck u Mauna Kei i svemirskog teleskopa James Webb). Takva bi ogledala bila pravi rezač troškova jer se mogu lako proizvesti i eliminirala bi potrebu za skupim poliranjem i brušenjem.
Ostale potencijalne primjene uključuju komunikacije u dubokom svemiru, poboljšanu elektroniku i strukturne materijale za svemirske letjelice. Trenutno je proizvodnja ugljikovih nanocijevi prilično ograničena. Ali kako postaje sve rašireniji, možemo očekivati da će ovaj čudesni materijal ući u sve aspekte svemirskog istraživanja i istraživanja.
Daljnje čitanje: NASA