Завдання пошуку планет, придатних для життя, за межами Сонячної системи є одним із найскладніших у сучасній астрономії. Основна проблема полягає у тому, що випромінювання зірки у мільярди разів сильніше за тьмяний відблиск її планет. Астрономи часто порівнюють це із спробою помітити комара поряд із яскравим прожектором на великій відстані. Щоб отримати чітке зображення екзопланети, необхідно заблокувати осліплююче світло зірки.
Про це розповідає KURAZH
Унікальна технологія Starshade та нове нанопокриття
Для вирішення цієї задачі в Лабораторії реактивного руху NASA розробляють проєкт Starshade — гігантський екран у формі квітки, розмір якого дорівнює половині футбольного поля. Він розміщується на тисячі кілометрів попереду телескопа, точно перекриваючи світло зірки та відкриваючи огляд для спостереження планет. Втім, щоб екран працював максимально ефективно, його краї мають бути надзвичайно гострими — приблизно 300 нанометрів. Проте навіть такі гострі краї не можуть повністю уникнути розсіювання сонячного світла, що створює так званий “світловий шум” і ускладнює роботу оптики.
“Світло зорі в мільярди разів яскравіше за крихітний відблиск, що відбивається від її планети. Астрономи люблять порівнювати це з намаганням розгледіти комара, який летить біля потужного прожектора на відстані в кілька кілометрів. Щоб побачити «комаха», прожектор треба чимось перекрити”.
Інновації ZeCoat: від багатошарових покриттів до майбутніх місій
Раніше для боротьби з розсіюванням світла використовували надчорні вуглецеві нанотрубки, однак вони виявилися занадто товстими, що призводило до ще більшого розсіювання, а не поглинання світла. Засновник ZeCoat Девід Шейх запропонував новий підхід: створити багатошарове покриття з металу та скла методом фізичного осадження пари. Це покриття виявилось у сто разів тоншим за попередні аналоги, що дозволило досягти ідеальної гостроти країв Starshade.
Принцип дії нової технології полягає у тому, що світло потрапляє у нанорозмірні порожнини між шарами, де фотони затримуються і повністю поглинаються металом за рахунок резонансного ефекту, подібного до резонатора Фабрі — Перо. Випробування показали, що таке покриття зменшує кількість відбитого світла у 20 разів, забезпечуючи телескопу змогу відокремити світло зірки та побачити екзопланету з високою чіткістю.
Компанія ZeCoat вже освоїла масштабування цієї технології, застосовуючи метод «рулон до рулону» для нанесення покриття на великі площі поліімідної плівки. Це відкриває можливості для покриття не лише країв, але й усієї поверхні пелюсток космічного екрана. Основним майданчиком для впровадження стане майбутній проєкт Habitable Worlds Observatory, де NASA планує застосовувати покриття для захисту телескопа від мікрометеоритів і перегріву.
Ультрачорне покриття має перспективи і для інших сфер: його можуть використовувати для затемнення супутників Starlink, щоб уникнути перешкод для наземних астрономів, та для усунення внутрішніх відблисків у камерах смартфонів. Контроль над розсіюванням світла у космосі є основою для точних спостережень і захисту конфіденційності орбітальних даних.
Нанопокриття для космічного екрана. Фото: David Sheikh
