Фотонные сита для сверхдешёвых пластиковых телескопов уже в разработке

Гибкие (в прямом смысле) пластиковые телескопы, разрабатываемые сейчас в Академии ВВС США в Колорадо-Спрингс и использующие вместо рефракции дифракцию, смогут служить средствами наблюдения для военных и гражданских наноспутников. При этом их стоимость будет радикально ниже, чем у нынешних космических и наземных телескопов, хотя они и смогут получать лишь чёрно-белые изображения.

Элементной базой для них послужат фотонные сита, открытые в 2001 году, однако не получившие широкого применения из-за неотработанности техпроцессов. В отличие от линз и зеркал обычного телескопа, применяющихся для фокусирования света посредством рефракции или отражения (или комбинации того и другого), фотонные сита используют для получения изображения дифракцию.

«Сито» состоит из ультратонких пластиковых дисков с миллионами микроскопических отверстий. Каждое из этих отверстий изгибает луч света, проходящий через него, под собственным углом, однако получаемые в результате дифракции световые лучи сводятся при этом в одну фокальную точку.

11_2.jpg Рис. 1. Фотонное сито под воздействием лазеров трёх разных длин волн (слева), интерферограммы фокусн. волнового фронта (центр) и конечное изображения (справа). Изобр. (снизу) под разными углами показывают отсутствие сфер. аберрации. (Илл. Академии ВВС США).

Разумеется, в такой схеме до фокуса доходит меньше света; потери здесь больше, чем в традиционных системах зеркал и линз. В результате устройство на подобной базе сможет получать лишь чёрно-белое изображение. Но в астрономии цветные изображения далеко не всегда целесообразны. Кроме того, фотонные сита, представляющие собой просто перфорированный пластик, будут радикально дешевле, легче (в том числе и в монтаже), и их можно делать очень большими, что позволит добиться и высокого разрешения. Наконец, пластиковые сита новых телескопов можно будет сворачивать и разворачивать.

Наиболее перспективной областью их мирного применения называются особо малые спутники вроде CubeSat. Ну а американским военным эти разработки ещё нужнее: мы уже писали, что Управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) планирует создать новый тип микроспутников, лёгких и дешёвых, чтобы запускать их большой группой с одного носителя. Своими телескопами, смотрящими, в отличие от астрономических, вниз, на грешную землю, они накроют очень большую площадь.

До недавнего времени размеры и вес традиционной оптики делали программу почти нереализуемой. С появлением лёгких оптических телескопов военные получат то, чего им не хватало для развёртывания сети малоразмерных, малозаметных и малозатратных наноспутников.

Академия ВВС обещает запустить 20-сантиметровый телескоп такого рода с CubeSat (который и сам размерами всего 10×10×30 см) уже в 2014 году; его задачей будет фотографирование Солнца (?). Ну а первые практические опыты с телескопами на фотонных ситах, по словам учёных в погонах, были проведены в конце прошлого — первом квартале текущего года.

DARPA вообще не намерено мелочиться, собираясь вывести на орбиту 20-метровые телескопы на базе пластиковых фотонных сит, чтобы получать с американских спутников-шпионов изображения наземных объектов с субметровым разрешением.

22_2.jpg Рис. 2. Схема процесса получения сит: на алюминиево-полиимидной двухслойной подложке размещается фоторезистивный материал, обрабатываемый затем УФ-лучами.

По словам разработчиков, во многом инициатива была вызвана не столь давней китайской демонстрацией поражения спутника на орбите: КНР показала, что миллиардные американские КА-шпионы могут быть сбиты дешёвой китайской ракетой в любой момент.

Микроспутники обнаружить в оптическом диапазоне будет много тяжелее, да и их самые объёмные детали (фотонные сита) будут невидимы (ибо пластик) для радаров. Даже если такие крохи и падут смертью храбрых, скажем, на китайско-тайваньской войне (которая неизбежно выльется в военное столкновение США и КНР), американские ВС всегда смогут быстро поправить положение очередной порцией быстроразвёртываемых микроспутников.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (9 votes)
Источник(и):

1. New Scientist

2. compulenta.ru