太阳风是太阳发出的带电粒子流,长期以来一直让太阳物理学家着迷。为了更深入地了解这种现象,科学家们必须仔细分析太阳的表面特征,这些特征有助于这些粒子在整个太阳系中的加速。为了提高这种分析的精度,研究人员正在转向一种称为光子筛的突破性技术。
与传统镜头不同,光子筛充当独特的紫外线透镜,巧妙地操纵紫外线流向相机的路径。筛子由支撑薄硅或铌膜的六边形结构组成,其薄度允许传输更多的光。美国宇航局的工程师们甚至已经开发出了薄至100纳米的筛子,是人类头发宽度的千分之一。
这些光子筛是用同心圆的小孔精心制作的,每个后续环都包含比前一个更小的孔。这些穿孔可以小到20微米宽,类似于细菌的大小。正如美国宇航局戈达德太空飞行中心的太阳物理学家道格·拉宾所解释的那样,建造这种口径的筛子所需的精度是一项巨大的壮举。
通过折射穿过它们的紫外线,光子筛充当透镜,增强位于其后面的相机的精细细节的可见性。这种光学创新对于观察波长更短、能量更高的极紫外光尤为重要。目前的太阳天文台,如太阳动力学天文台,已经监测到太阳的EUV光。然而,在未来的天文台中实施光子筛有望在解析太阳的EUV细节方面比目前所能实现的精度提高10到50倍。
在即将到来的太空任务中部署光子筛,包括虚拟超级光学可重构群和多缝太阳探测器,标志着我们研究和理解太阳及其太阳风复杂性的能力有了重大飞跃。