NASA科學(xué)家計(jì)劃展示一種革命性的技術(shù)，用于同時(shí)研究數(shù)百個(gè)恒星和星系，這是最初為NASA的James Webb太空望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)建的一項(xiàng)新功能。

這項(xiàng)稱為下一代微快門陣列(NGMSA)的技術(shù)將于10月27日首次在遠(yuǎn)紫外羅蘭圓成像和光譜望遠(yuǎn)鏡或FORTIS上飛行。該陣列包括8,125個(gè)小型百葉窗，每個(gè)都圍繞著人類的頭發(fā)寬度，可以根據(jù)需要打開和關(guān)閉，以專注于特定的天體。

在約翰·霍普金斯大學(xué)教授史蒂芬·麥坎迪斯(Stephan McCandliss)的帶領(lǐng)下，F(xiàn)ORTIS將從新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場發(fā)射一枚黑布蘭特IX探空火箭，以研究形成恒星的星系Messier 33或M33。M33位于距離地球約300萬光年的Triangulum星座中，是包括我們自己的銀河系和仙女座系在內(nèi)的本地星系組的第三大成員。

“ FORTIS在科學(xué)上需要我們新的微快門技術(shù)。我們將從測(cè)試平臺(tái)中受益，以提高這種設(shè)計(jì)在太空中的使用準(zhǔn)備。這是巨大的協(xié)同作用，”位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的科學(xué)家馬特·格林豪斯(Matt Greenhouse)說。 。Greenhouse及其同事Goddard技術(shù)專家Mary Li在NASA的戰(zhàn)略天體物理學(xué)技術(shù)(SAT)計(jì)劃的支持下正在推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。

預(yù)計(jì)火箭探測(cè)任務(wù)將解決與操作該新技術(shù)有關(guān)的廣泛風(fēng)險(xiǎn)。這也將為未來的天體物理學(xué)任務(wù)所需的更大陣列奠定基礎(chǔ)。圍繞新興熱星團(tuán)的結(jié)構(gòu)劃分

M33是一個(gè)螺旋盤狀星系，上面散布著大量熾熱的恒星，這些恒星在過去的幾百萬年中是由坍塌的冷氣和塵埃的初生云層形成的。為了研究這些明亮的星團(tuán)，它們發(fā)出大量的紫外波長的光，F(xiàn)ORTIS望遠(yuǎn)鏡將首先使用其成像儀定位最明亮的星團(tuán)，并且動(dòng)態(tài)瞄準(zhǔn)算法將關(guān)閉所有微小的快門，除了那些與明亮的目標(biāo)一致的快門之外。

這將使光流向光譜儀，在光譜儀中將其分解為組件波長，以揭示有關(guān)簇及其周圍材料的物理?xiàng)l件的詳細(xì)信息。

微快門技術(shù)使科學(xué)家能夠一次產(chǎn)生多個(gè)光譜。此功能可提高兩次探空火箭任務(wù)(僅提供六分鐘的觀測(cè)時(shí)間)或大型天基觀測(cè)站(這可能需要長達(dá)一周的時(shí)間才能觀察微弱而遙遠(yuǎn)的物體并收集足夠的光線以獲得良好的光譜)的生產(chǎn)率。珍貴的觀察時(shí)間，一次收集來自多個(gè)物體的光線的能力至關(guān)重要。

Webb計(jì)劃于2021年發(fā)射，將采用NASA的第一代微快門技術(shù)-四個(gè)365×172的微快門陣列，總計(jì)25萬個(gè)快門。它們將使Webb同時(shí)獲得數(shù)百個(gè)物體的光譜。

FORTIS上的下一代陣列與Webb上的下一代陣列的區(qū)別在于百葉窗的打開和關(guān)閉方式。韋伯的陣列采用了一塊大磁鐵，可以掃過百葉窗來激活它們。但是，與所有機(jī)械零件一樣，磁體會(huì)占用空間并增加重量。此外，磁激活陣列不容易按比例放大。結(jié)果，這種較舊的技術(shù)不利于支持比Webb更大的未來太空望遠(yuǎn)鏡。

消磁

為了適應(yīng)未來的任務(wù)，戈達(dá)德的微快門開發(fā)團(tuán)隊(duì)淘汰了磁鐵。飛行員128 x 64陣列中的百葉窗將通過靜電相互作用在FORTIS上打開和關(guān)閉。通過向放置在微快門前側(cè)的電極施加交流電壓，快門可以打開。為了鎖存所需的快門，將直流電壓施加到背面的電極上。

在沒有磁鐵的情況下，下一代陣列的規(guī)模可以大大擴(kuò)大，而這正是團(tuán)隊(duì)正在努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。特別是，Greenhouse和Li正在使用先進(jìn)的制造技術(shù)來創(chuàng)建更大的840×420陣列，配備352,800個(gè)微快門，從而極大地增加了儀器的視野。

格林豪斯說：“在FORTIS上飛行的陣列是大型陣列的技術(shù)開發(fā)原型。”

其他科學(xué)可能會(huì)受益

下一代天體物理學(xué)任務(wù)并不是無磁鐵陣列的唯一潛在受益者。物理學(xué)家莎拉·瓊斯(Sarah Jones)正在考慮在名為“通過極光微爆雨造成的損失”或LAMP的探空火箭任務(wù)中實(shí)施FORTIS型陣列。LAMP將首次直接測(cè)量脈動(dòng)極光中的微爆，七彩的光顯示出在地球上方60英里處圍繞磁極的環(huán)中發(fā)生的現(xiàn)象。

該技術(shù)還可以極大地幫助科學(xué)家更好地理解太陽對(duì)地球的影響。瓊斯說，通過一次打開一個(gè)百葉窗，她可以測(cè)量地球高層大氣中的粒子速度，并確定高層大氣向哪個(gè)方向吹?？茖W(xué)家對(duì)獲得這些測(cè)量值感興趣，因?yàn)檫@些風(fēng)會(huì)在低地球軌道衛(wèi)星上產(chǎn)生大氣阻力。