Odkar so bile prvič proizvedene, so ogljikove nanocevke uspele v znanstveni skupnosti sprožiti burno navdušenje. Pri aplikacijah, ki segajo od obdelave vode in elektronike, do biomedicine in gradbeništva, to ne bi smelo biti presenečenje. Toda skupina NASA inženirjev iz centra za vesoljske lete Goddard v Greenbeltu v Marylandu je uvedla uporabo ogljikovih nanocevk za še en namen - vesoljske teleskope.
Z uporabo ogljikovih nanocevk je ekipa Goddard – ki jo vodi dr. Theodor Kostiuk iz Nasinega laboratorija za planetarne sisteme in Oddelka za raziskovanje sončnega sistema – ustvarila revolucionarno novo vrsto teleskopskega ogledala. Ta ogledala bodo nameščena kot del CubeSat, ki bi lahko predstavljal novo vrsto poceni, zelo učinkovitih vesoljskih teleskopov.
Ta najnovejša inovacija izkorišča tudi drugo področje, ki se je v zadnjem času zelo razvilo. CubeSats, tako kot drugi majhni sateliti, v zadnjih letih igrajo vse pomembnejšo vlogo. Za razliko od večjih, obsežnejših satelitov iz preteklosti, so miniaturni sateliti poceni platforma za izvajanje vesoljskih misij in znanstvenih raziskav.
Dr. Ted Kostiuk (na sredini), ob boku John Kolasinski (levo) in Tilak Hewagama (desno), držita ogledala iz ogljikovih nanocevk v epoksidni smoli. Zasluge: NASA/W. Hrybyk
Poleg zveznih vesoljskih agencij, kot je NASA, ponujajo tudi zasebnim podjetjem in raziskovalnim ustanovam možnost izvajanja komunikacij, raziskav in opazovanja iz vesolja. Poleg tega so tudi poceni način za vključitev študentov v vse faze satelitske gradnje, uvajanja in vesoljskih raziskav.
Seveda misije, ki se zanašajo na miniaturne satelite, verjetno ne bodo povzročile enakega zanimanja ali znanstvenih raziskav kot obsežne operacije, kot je Misija Juno ali Nova obzorja vesoljska sonda. Lahko pa zagotovijo pomembne informacije kot del večjih misij ali delajo v skupinah za zbiranje večjih količin podatkov.
S pomočjo sredstev iz Goddardovega programa za notranje raziskave in razvoj je ekipa ustvarila laboratorijsko optično klop, izdelano iz običajnih sestavnih delov, da bi preizkusila celotno zasnovo teleskopa. Ta miza je sestavljena iz serije miniaturnih spektrometrov, nastavljenih na ultravijolično, vidno in skoraj infrardečo valovno dolžino, ki so preko optičnega kabla povezani z fokusiranim žarkom zrcal nanocevk.
Z uporabo te klopi ekipa preizkuša optična ogledala in vidi, kako vzdržijo različne valovne dolžine svetlobe. Peter Chen – predsednik Lightweight Telescopes podjetja s sedežem v Marylandu – je eden od izvajalcev, ki sodelujejo z ekipo Goddard pri ustvarjanju teleskopa CubeSat. Kot ga je citirala nedavna Nasa izjava za javnost :
»Nihče ni mogel narediti ogledala s smolo iz ogljikovih nanocevk. To je edinstvena tehnologija, ki je trenutno na voljo samo pri Goddardu. Tehnologija je prenova za letenje v vesolju in mora najprej iti skozi različne stopnje tehnološkega napredka. Toda to poskušajo moji kolegi iz Goddarda (Kostiuk, Tilak Hewagama in John Kolasinski) doseči s programom CubeSat.
Laboratorijska plošča, ki se uporablja za testiranje konceptualnega teleskopa za uporabo na misijah CubeSat. Zasluge: NASA/W. Hrybyk
Za razliko od drugih ogledal je bilo tisto, ki ga je ustvarila ekipa dr. Kostiuka, izdelano iz ogljikovih nanocevk, vdelanih v epoksidno smolo. Seveda ogljikove nanocevke ponujajo široko paleto prednosti, med katerimi so tudi strukturna trdnost, edinstvene električne lastnosti in učinkovito prevajanje toplote. Toda ekipa Goddarda je ta material izbrala tudi za svoje leče, ker ponuja lahko, zelo stabilno in enostavno ponovljivo možnost za ustvarjanje teleskopskih ogledal.
Še več, ogledala iz ogljikovih nanocevk ne zahtevajo poliranja, kar je dolgotrajen in drag postopek, ko gre za vesoljske teleskope. Ekipa upa, da se bo ta nova metoda izkazala za uporabno pri ustvarjanju novega razreda nizkocenovnih vesoljskih teleskopov CubeSat, poleg tega pa bo pomagala zmanjšati stroške, ko gre za večje zemeljske in vesoljske teleskope.
Takšna zrcala bi bila še posebej uporabna pri teleskopih, ki uporabljajo več segmentov zrcala (kot sta Keckov observatorij v Mauna Kei in vesoljski teleskop James Webb). Takšna ogledala bi resnično znižala stroške, saj jih je mogoče enostavno izdelati in bi odpravila potrebo po dragem poliranju in brušenju.
Druge možne aplikacije vključujejo komunikacije v globokem vesolju, izboljšano elektroniko in strukturne materiale za vesoljska plovila. Trenutno je proizvodnja ogljikovih nanocevk precej omejena. Toda ko postaja vse bolj razširjen, lahko pričakujemo, da se bo ta čudežni material prebil v vse vidike raziskovanja in raziskovanja vesolja.
Nadaljnje branje: NASA
