新兴光学技术启航微型卫星载体探索科技前沿
我站在实验室的角落里，眼前是一台未曾谋面的设备——“光子筛”。它就像厨房中用来筛面粉的小工具一样，但却被赋予了不同的使命：探索太阳色球层的奥秘。科学家们将其比作一个新的技术，借此解决太阳色球层成分的谜题。
在美国宇航局戈达德空间飞行中心和美国空军研究院(USAFA)共同努力下，这项技术正在迈向实践。8寸大小的衍射光学元件，即“光子筛”，已经在地面上成功进行了测试。这是为了2014年随小卫星Cubesat升空铺平道路——作为空军支持的FalconSat-7任务的一部分，该任务旨在验证新兴技术在空间中的可行性，并为更大型的太阳物理学项目开辟道路。
科学家们设计并构建了地面实验板图像处理系统，以验证这项被称为光子筛的新技术。这项技术将帮助我们更好地理解那些至今仍不为人知的太阳色球层。(图片)
尽管哈勃空间望远镜可以观测到磁通量管和丝状等离子体，但建造一架如此巨大的望远镜以达到相同效果会极其昂贵。Daw说：“光子筛将提供一种克服这一障碍并实现高分辨率图像获取途径。”
这种使用衍射效应聚焦而非折射或反射的菲涅尔波带片变形，就是这样一种灵感来源。而这个灵感来自于厨房小工具——筛子的工作原理。在这里，每个洞都有精确设计，以便能够把光线集中到预设焦点上。由于良好的设计，光子筛可以通过简单的地面板来模拟，而尺寸也可以按比例放大，特别是在使用聚酰亚胺薄膜，因为它能承受极端温度和震动。
最重要的是，它相对传统玻璃来说非常轻便，不需要完美透明度。这使得快速部署天基光学仪器成为可能，对于军方来说尤其具有吸引力。在当前的情报、监视和间谍卫星大量损失的情况下，一种简单且廉价的小型卫星系统变得至关重要，就如同Cubesat这样的微型卫星。
德国基尔大学教授Lutz Kipp十多年前发明了这项技术，而USAFA激光与光学研究中心则尝试使用各种材料制造出这些灯笼。此外，他们还测试过玻璃和镀铬石英，最终决定采用轻质聚酰亚胺薄膜。在实验室测试中，这些灯笼显示出了很好的可见光波段窄带和宽带性能，尤其是在H-alpha 波段，是探测太阳色球结构理想工具。
然而，他们缺乏评估他们新发现性能所需关于太阳物理及其他分析工具方面经验。“他们正在寻找更有效的手段来验证他们的事务，”Daw说：“利用如此明亮目标是检验图像技巧的一个绝佳机会。”当他们联系到了我时，我们当然愿意合作。我团队还专门构建了一套地面图像系统用于验证玻璃版上的“黑洞”（实际上是环上的许多洞）。
自加入FalconSat-7计划后，我所在机构一直致力于调整薄膜保持轨道平整以及如何部署这些“黑洞”。我们的团队还开发了第一批从该装置获得的心智数据，并展示给公众。我认为这是一个令人振奋的时候，因为我们即将推进这项革命性的科技，使之适用于远紫外波段，那里的活动对于太阳物理领域来说至关重要。我相信这个科技未来会更加广泛应用于探索宇宙深处未知领域。
