Siitä lähtien, kun tähtitieteilijät alkoivat ensin käyttää kaukoputkia saadaksesi paremman kuvan taivaasta, he ovat kamppailleet perussovituksen kanssa. Suurennuksen lisäksi kaukoputkien on pystyttävä selvittämään myös objektin pienet yksityiskohdat, jotta voimme ymmärtää niitä paremmin. Tämän tekeminen vaatii suurempien ja suurempien valoa kerättävien peilien rakentamisen, mikä vaatii suurempia, kustannuksiltaan ja monimutkaisuusinstrumentteja.
NASA Goddardin avaruuslentokeskuksessa työskentelevät tutkijat työskentelevät kuitenkin edullisen vaihtoehdon parissa. Sen sijaan, että luottaisi isoihin ja epäkäytännöllisiin suuren aukon omaaviin teleskoopeihin, he ovat ehdottaneet laitetta, joka pystyy ratkaisemaan pienet yksityiskohdat samalla kun se on murto-osa kooltaan. Se tunnetaan fotoniseulana, ja sitä kehitetään erityisesti tutkimaan Auringon koronaa ultraviolettivalossa.
Pohjimmiltaan, fotoniseula on variaatio Fresnel-vyöhykelevyssä, eräänlainen optiikka, joka koostuu tiiviisti sijoitetuista rengasryhmistä, jotka vuorottelevat läpinäkyvän ja läpinäkymättömän välillä. Toisin kuin kaukoputket, jotka keskittyvät valoon taittumisen tai heijastuksen kautta, nämä levyt aiheuttavat valon diffraktiota läpinäkyvien aukkojen läpi. Toisella puolella valo päällekkäin ja kohdistetaan sitten tiettyyn pisteeseen - luodaan kuva, joka voidaan tallentaa.
Fotoniseula toimii samoilla perusperiaatteilla, mutta hieman hienostuneemmalla kierteellä. Ohuiden aukkojen (ts. Fresnel-vyöhykkeiden) sijasta seula koostuu pyöreästä piin linssistä, jossa on miljoonia pieniä reikiä. Vaikka tällainen laite olisi potentiaalisesti hyödyllinen kaikilla aallonpituuksilla, Goddard-joukkue kehittää erityisesti fotoniseulaa vastaamaan 50-vuotiaan kysymykseen auringosta.
Pohjimmiltaan he toivovat tutkivan Auringon koronaa nähdäkseen, mikä mekanismi kuumentaa sitä. Jo jonkin aikaa tutkijat ovat tienneet, että Auringon ilmakehän korona ja muut kerrokset (kromosfääri, siirtymäalue ja heliosfääri) ovat huomattavasti kuumempia kuin sen pinta. Miksi tämä on, on edelleen pysynyt salaisuutena. Mutta ehkä, ei paljon kauemmin.
Kuten Goddard-ryhmän johtaja Doug Rabin sanoi NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Tämä on jo menestys… Yli 50 vuoden ajan aurinkokoronatieteen keskeinen vastauskysymys on ollut ymmärtää, kuinka alhaalta kuljetettu energia pystyy kuumentamaan koronan. Nykyisten instrumenttien spatiaalinen resoluutio on noin 100 kertaa suurempi kuin ominaisuudet, joita on noudatettava prosessin ymmärtämiseksi. "
Goddardin tutkimus- ja kehitysohjelman tuella ryhmä on jo valmistanut kolme seulaa, joiden kaikkien halkaisija on 7,62 cm (3 tuumaa). Jokainen laite sisältää 16 miljoonalla reikällä varustetun piikiekon, joiden koko ja sijainti määritettiin käyttämällä fotolitografiaksi kutsuttua valmistustekniikkaa - jossa valoa käytetään siirtämään geometrinen kuvio valomaskista pinnalle.
Pitkällä tähtäimellä he kuitenkin haluavat luoda seulan, jonka halkaisija on 1 metri (3 jalkaa). Tämän koon instrumentilla he uskovat pystyvänsä saavuttamaan jopa 100 kertaa paremman kulmatarkkuuden ultraviolettiliuoksessa kuin NASA: n korkean resoluution avaruusteleskooppi - Solar Dynamics Observatory. Tämä riittää vasta, kun alat saada vastauksia Auringon koronasta.
Sillä välin joukkue suunnittelee aloittavansa testauksen, jotta voidaanko seula toimia avaruudessa. Prosessin tulisi kestää alle vuosi. Tähän sisältyy se, pystyykö se selviytymään avaruuteen laukaisun voimakkaista g-voimista tai avaruuden äärimmäisestä ympäristöstä. Muita suunnitelmia ovat avioliitto tekniikan suhteen CubeSats-sarjaan, jotta kahden avaruusaluksen muodostumista lentävä operaatio voitaisiin asentaa tutkimaan Auringon koronaa.
Sen lisäksi, että se valaisee auringon mysteerejä, onnistunut fotoniseula voi vallankumouksen optiikan sellaisena kuin me sen tiedämme. Sen sijaan, että pakko lähettää massiivisia ja kalliita laitteita 'avaruuteen (kuten Hubble-avaruusteleskooppi tai James Webbin teleskooppi), tähtitieteilijät voisivat saada kaikki tarvitsemansa korkearesoluutioiset kuvat laitteista, jotka ovat riittävän pieniä pysyäkseen satelliitissa, joka mittaa enintään muutama neliömetri.
Tämä avasi uusia avaruustutkimuspaikkoja, jolloin yksityiset yritykset ja tutkimuslaitokset voivat ottaa yksityiskohtaisia valokuvia kaukaisista tähtiistä, planeetoista ja muista taivaallisista esineistä. Se olisi myös uusi ratkaiseva askel kohti avarustutkimuksen tekemistä kohtuuhintaiseksi ja saatavana.
