Hiilinanoputket ovat ensimmäisestä tuotannostaan lähtien onnistuneet saamaan aikaan kiihkeän jännityksen tiedeyhteisössä. Sovelluksissa, jotka vaihtelevat vedenkäsittelystä ja elektroniikasta lääketieteeseen ja rakentamiseen, tämän ei pitäisi tulla yllätyksenä. Mutta ryhmä NASA: n insinöörejä Goddardin avaruuslentokeskuksesta Greenbeltissä, Marylandissa, on edelläkävijä hiilinanoputkien käytön vielä toiseen tarkoitukseen - avaruuspohjaisiin kaukoputkiin.
Hiilinanoputkien avulla Goddard-tiimi - jota johtaa tohtori Theodor Kostiuk NASAn Planeettajärjestelmien laboratoriosta ja aurinkokunnan tutkimusosastosta - ovat luoneet vallankumouksellisen uuden tyyppisen kaukoputkipeilin. Nämä peilit otetaan käyttöön osana CubeSatia, joka voi edustaa uudenlaista edullista, erittäin tehokasta avaruuspohjaista kaukoputkea.
Tämä viimeisin innovaatio hyödyntää myös toista alaa, joka on nähnyt paljon kehitystä myöhässä. CubeSats, kuten muutkin pienet satelliitit, on ollut yhä tärkeämpi rooli viime vuosina. Toisin kuin isoimmissa, entisissä vakituisen vuoden satelliiteissa, pienoissatelliitit ovat edullisia alustoja avaruusoperaatioiden ja tieteellisen tutkimuksen suorittamiseksi.
NASA: n kaltaisten liittovaltion avaruusjärjestöjen lisäksi ne tarjoavat myös yksityisille yrityksille ja tutkimuslaitoksille mahdollisuuden harjoittaa viestintää, tutkimusta ja havainnointia avaruudesta. Lisäksi ne ovat myös edullinen tapa saada opiskelijat mukaan kaikkiin satelliittien rakentamisen, käyttöönoton ja avaruustutkimuksen vaiheisiin.
Pientenkin satelliittien varassa olevat tehtävät eivät todennäköisesti tuota yhtä paljon kiinnostusta tai tieteellistä tutkimusta kuin suurten operaatioiden, kuten Juno-operaation tai New Horizonsin avaruuskoetin. Mutta he voivat tarjota elintärkeää tietoa osana suurempia operaatioita tai työskennellä ryhmissä kerätäkseen suurempia määriä tietoa.
Goddardin sisäisen tutkimus- ja kehitysohjelman rahoituksella ryhmä loi optisen laboratoriopenkin, joka oli valmistettu säännöllisistä myymäläkomponenteista, teleskoopin kokonaissuunnittelun testaamiseksi. Tämä penkki koostuu sarjasta pienoispektrometrejä, jotka on viritetty ultravioletti-, näkyvälle ja lähellä infrapuna-aallonpituudelle ja jotka on kytketty nanoputkien peilien keskitettyyn säteen optisen kaapelin kautta.
Tätä penkkiä käyttämällä ryhmä testaa optisia peilejä ja näkee kuinka ne kestävät erilaisia valon aallonpituuksia. Peter Chen - Marylandissa sijaitsevan kevyiden teleskooppien presidentti - on yksi Goddard-tiimin kanssa työskentelevistä urakoitsijoista CubeSat-kaukoputken luomiseksi. NASA: n tuoreessa lehdistötiedotteessa hän sanoi:
”Kukaan ei ole pystynyt valmistamaan peiliä hiili-nanoputkikuituhartsilla. Tämä on ainutlaatuinen tekniikka, jota tällä hetkellä on saatavana vain Goddardissa. Teknologia on liian uusi avaruudessa lentämiseen, ja sen on ensin käydyttävä läpi teknisen kehityksen eri tasot. Mutta tämän Goddard-kollegani (Kostiuk, Tilak Hewagama ja John Kolasinski) yrittävät saavuttaa CubeSat-ohjelman kautta.
Toisin kuin muut peilit, tohtori Kostiukin tiimin luoma peili valmistettiin hiilinanoputkista, jotka oli upotettu epoksihartsiin. Hiilinanoputkilla on luonnollisesti laaja valikoima etuja, joista vähiten mainittakoon rakenteellinen lujuus, ainutlaatuiset sähköominaisuudet ja tehokas lämmönjohtavuus. Mutta Goddard-joukkue valitsi tämän materiaalin myös objektiivilleen, koska se tarjoaa kevyt, erittäin vakaa ja helposti toistettava vaihtoehto kaukoputkipeilien luomiseen.
Hiilinanoputkista valmistetut peilit eivät myöskään vaadi kiillotusta, mikä on aikaa vievä ja kallis prosessi, kun kyse on avaruusoptioista. Ryhmä toivoo, että tämä uusi menetelmä osoittautuu hyödylliseksi uuden luokan edullisten, CubeSat-avaruusoteleskooppien luomisessa, ja auttaa vähentämään kustannuksia, kun kyse on suuremmista maa- ja avaruuspohjaisista kaukoputkista.
Tällaiset peilit olisivat erityisen hyödyllisiä teleskoopeissa, joissa käytetään useita peilisegmenttejä (kuten Mack Kean observatorio ja James Webbin avaruusteleskooppi). Tällaiset peilit olisivat todellinen kustannussäästö, koska ne voidaan helposti valmistaa ja poistaisivat tarpeen kallista kiillotusta ja hiontaa varten.
Muita mahdollisia sovelluksia ovat syväavaruusviestintä, parannettu elektroniikka ja avaruusalusten rakennemateriaalit. Hiilinanoputkien tuotanto on tällä hetkellä melko rajallista. Mutta kun se lisääntyy, voimme odottaa, että tämä ihmeaineisto on matkalla kaikkiin avaruustutkimuksen ja -tutkimuksen osa-alueisiin.
