منذ إنتاجها لأول مرة ، تمكنت الأنابيب النانوية الكربونية من إثارة إثارة ضجة في المجتمع العلمي. مع التطبيقات التي تتراوح من معالجة المياه والإلكترونيات إلى الطب الحيوي والبناء ، لا ينبغي أن يكون هذا مفاجئًا. لكن فريقًا من مهندسي وكالة ناسا من مركز جودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت بولاية ماريلاند ، كان رائدًا في استخدام الأنابيب النانوية الكربونية لغرض آخر - التلسكوبات الفضائية.
باستخدام أنابيب الكربون النانوية ، قام فريق جودارد - بقيادة الدكتور ثيودور كوستيوك من مختبر أنظمة الكواكب وقسم استكشاف النظام الشمسي التابع لوكالة ناسا - بإنشاء نوع ثوري جديد من مرايا التلسكوب. سيتم نشر هذه المرايا كجزء من CubeSat ، والتي قد تمثل سلالة جديدة من التلسكوبات الفضائية منخفضة التكلفة والفعالة للغاية.
يستفيد هذا الابتكار الأخير أيضًا من مجال آخر شهد الكثير من التطور في الآونة الأخيرة. لعبت CubeSats ، مثل الأقمار الصناعية الصغيرة الأخرى ، دورًا متزايد الأهمية في السنوات الأخيرة. على عكس الأقمار الصناعية الأكبر والأكثر حجمًا في العام الماضي ، تعد الأقمار الصناعية المصغرة منصة منخفضة التكلفة لإجراء المهام الفضائية والبحث العلمي.
بالإضافة إلى وكالات الفضاء الفيدرالية مثل وكالة ناسا ، فإنها توفر أيضًا للشركات الخاصة ومؤسسات البحث الفرصة لإجراء الاتصالات والبحث والمراقبة من الفضاء. علاوة على ذلك ، فهي أيضًا طريقة منخفضة التكلفة لإشراك الطلاب في جميع مراحل بناء الأقمار الصناعية ونشرها والبحوث الفضائية.
من المؤكد أن البعثات التي تعتمد على الأقمار الصناعية المصغرة ليس من المرجح أن تولد نفس القدر من الاهتمام أو البحث العلمي مثل العمليات واسعة النطاق مثل مهمة جونو أو مسبار الفضاء نيو هورايزونز. ولكن يمكنهم تقديم معلومات حيوية كجزء من مهام أكبر ، أو العمل في مجموعات لجمع كميات أكبر من البيانات.
وبمساعدة تمويل من برنامج جودارد للبحث والتطوير الداخلي ، أنشأ الفريق مقعدًا بصريًا مختبريًا مكونًا من مكونات منتظمة جاهزة لاختبار التصميم العام للتلسكوب. يتكون هذا المقعد من سلسلة من مقاييس الطيف المصغرة التي تم ضبطها على أطوال الموجات فوق البنفسجية ، المرئية ، والقريبة من الأشعة تحت الحمراء ، والتي ترتبط بالحزمة المركزة لمرايا الأنبوب النانوي عبر كابل بصري.
باستخدام هذا المقعد ، يقوم الفريق باختبار المرايا الضوئية ، ورؤية كيفية مواجهتها لأطوال موجية مختلفة من الضوء. بيتر تشين - رئيس شركة تلسكوبات خفيفة الوزن ومقرها ميريلاند - هو أحد المقاولين الذين يعملون مع فريق Goddard لإنشاء تلسكوب CubeSat. كما نُقل عنه قوله في بيان صحفي صادر عن وكالة ناسا:
"لم يتمكن أحد من صنع مرآة باستخدام راتينج أنابيب الكربون النانوية. هذه تقنية فريدة متاحة حاليًا فقط في Goddard. إن التكنولوجيا جديدة جدًا بحيث لا تستطيع الطيران في الفضاء ، ويجب أولاً أن تمر عبر المستويات المختلفة للتقدم التكنولوجي. ولكن هذا ما يحاول زملاؤنا في غودارد (Kostiuk و Tilak Hewagama و John Kolasinski) تحقيقه من خلال برنامج CubeSat.
على عكس المرايا الأخرى ، تم تصنيع المرآة التي أنشأها فريق الدكتور كوستيوك من الأنابيب النانوية الكربونية المضمنة في راتنجات الايبوكسي. وبطبيعة الحال ، توفر الأنابيب النانوية الكربونية مجموعة واسعة من المزايا ، ليس أقلها القوة الهيكلية والخصائص الكهربائية الفريدة والتوصيل الفعال للحرارة. لكن فريق Goddard اختار هذه المادة أيضًا لعدساتها لأنها توفر خيارًا خفيف الوزن ومستقرًا للغاية ويمكن استنساخه بسهولة لإنشاء مرايا تلسكوب.
علاوة على ذلك ، لا تتطلب المرايا المصنوعة من الأنابيب النانوية الكربونية تلميعًا ، وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة عندما يتعلق الأمر بالتلسكوبات الفضائية. يأمل الفريق أن تثبت هذه الطريقة الجديدة أنها مفيدة في إنشاء فئة جديدة من المقاريب الفضائية منخفضة التكلفة ، CubeSat ، وكذلك المساعدة في تقليل التكاليف عندما يتعلق الأمر بالتلسكوبات الأرضية والفضائية الأكبر.
ستكون مثل هذه المرايا مفيدة بشكل خاص في المقاريب التي تستخدم قطاعات مرآة متعددة (مثل مرصد كيك في ماونا كيا وتلسكوب جيمس ويب الفضائي). وستكون هذه المرايا بمثابة قطع حقيقي للتكلفة حيث يمكن إنتاجها بسهولة وستلغي الحاجة إلى تلميع وطحن باهظ الثمن.
وتشمل التطبيقات المحتملة الأخرى الاتصالات في الفضاء البعيد والإلكترونيات المحسنة والمواد الهيكلية للمركبات الفضائية. حاليا ، إنتاج الأنابيب النانوية الكربونية محدود جدا. ولكن مع انتشارها على نطاق واسع ، يمكننا أن نتوقع أن هذه المادة المعجزة تشق طريقها إلى جميع جوانب استكشاف الفضاء والبحث.
