Физики выяснили, что качество работы орбитальных рентгеновских телескопов можно улучшить, если обработать поверхность зеркал при помощи сверхкоротких, но мощных импульсов лазерного излучения. Подобная обработка позволит уменьшить массу зеркал, а также поможет сделать их идеально ровными, пишут ученые в журнале Optica.
"Полноценное изучение Вселенной, в том числе мощнейших всплесков энергии в ее пределах, требует от нас возможности фиксировать и изучать космические пучки рентгеновских волн. Мы разработали технологию, которая позволит рентгеновским телескопам получать очень четкие снимки в этом диапазоне электромагнитных волн", - заявила научный сотрудник Массачусетского технологического института (США) Цзо Хэн, чьи слова приводит пресс-служба журнала.
На сегодняшний день на орбите Земли работают сразу несколько телескопов, которые наблюдают за Вселенной в рентгеновском и гамма-диапазонах. В их число, в частности, входит российско-немецкий аппарат "Спектр-РГ", составляющий рентгеновскую карту Вселенной, а также американские зонды NuSTAR, Fermi, "Чандра" и Swift.
Все эти обсерватории оснащены зеркалами, которые помогают концентрировать рентгеновское излучение и гамма-кванты в одной точке пространства. Изготовление таких зеркал сложный процесс: частицы света высоких энергий сложно заставить отражаться в нужном направлении, а не проходить через всю конструкцию телескопа.
Лазерная гравировка зеркал
По этой причине, как отмечает Цзо Хэн, существующие рентгеновские обсерватории обладают относительно небольшими зеркалами, которые при этом часто нуждаются в охлаждении для поддержания их правильной формы. Это ограничивает возможности и сроки работы рентгеновских обсерваторий.
Цзо Хэн и ее коллеги выяснили, что массу рентгеновских зеркал для космических телескопов, а также количество неровностей на их поверхности, можно уменьшить, если обработать эти отражающие поверхности при помощи двух наборов очень мощных, но коротких вспышек лазерного излучения.
Это приведет к появлению большого числа углублений на поверхности зеркала, которые не будут влиять на характер его взаимодействий с частицами света высоких энергий. Однако они будут влиять на форму оптического прибора. Это позволит сгладить все неровности на поверхности зеркала и одновременно уменьшить его массу, что резко снижает расходы на полировку и финальную обработку этих частей телескопа.
Как отмечают исследователи, они уже успешно проверили работу данной технологии на плоских листах кремния. В ближайшее время физики разработают более сложный подход, который позволит обрабатывать трехмерные конструкции, которые будут использоваться для создания рентгеновских зеркал в будущих миссиях НАСА, таких как обсерватория Lynx X-ray Surveyor.