В космосе находится огромное число загадочных объектов, которые мы можем исследовать, лишь наблюдая их излучение – причем, излучение не только оптического диапазона. Для космических телескопов, таких как инфракрасная обсерватория «Гершель» Европейского космического агентства, миссия которой состоит в наблюдениях излучения в дальнем инфракрасном диапазоне, охлаждение инструментов имеет большое значение, так как эти инструменты не должны испускать мешающее наблюдениям собственное инфракрасное излучение. Зеркала таких телескопов, которые используются при температурах ниже -190 градусов Цельсия, изготовляются из специальной, сверхстабильной керамики, такой как карбид кремния. Для того чтобы точно спроектировать размеры элементов оборудования, даже при таких низких температурах, ученым требуется знать температурные коэффициенты расширения материалов.
В рамках недавно завершенного проекта, курируемого ЕКА, ученые из Национального института метрологии Германии во главе с Томасом Миддельманом измерили тепловое расширение этих керамических материалов, а также тепловое расширение монокристалла кремния в температурном интервале от -266 до 20 градусов Цельсия с высокой точностью. В значительных частях исследованного температурного интервала достигнутая измерениями ученых точность соответствовала относительному изменению длины примерно на одну миллиардную долю в расчете на каждый градус Цельсия. Эти исследования также продемонстрировали, что значения теплового расширения монокристалла кремния, ранее использовавшиеся исследователями в качестве опорных значений, должны быть скорректированы.
Результаты этого проекта представляют большую ценность для будущих космических миссий, которые уже спланированы в настоящее время, например, таких как космический телескоп «Джеймс Уэбб», который будет работать при температурах ниже -220 градусов Цельсия, или Космический инфракрасный телескоп для космологических и астрофизических исследований (Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics, SPICA), для которого планируются даже ещё более низкие температуры.
В рамках недавно завершенного проекта, курируемого ЕКА, ученые из Национального института метрологии Германии во главе с Томасом Миддельманом измерили тепловое расширение этих керамических материалов, а также тепловое расширение монокристалла кремния в температурном интервале от -266 до 20 градусов Цельсия с высокой точностью. В значительных частях исследованного температурного интервала достигнутая измерениями ученых точность соответствовала относительному изменению длины примерно на одну миллиардную долю в расчете на каждый градус Цельсия. Эти исследования также продемонстрировали, что значения теплового расширения монокристалла кремния, ранее использовавшиеся исследователями в качестве опорных значений, должны быть скорректированы.
Результаты этого проекта представляют большую ценность для будущих космических миссий, которые уже спланированы в настоящее время, например, таких как космический телескоп «Джеймс Уэбб», который будет работать при температурах ниже -220 градусов Цельсия, или Космический инфракрасный телескоп для космологических и астрофизических исследований (Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics, SPICA), для которого планируются даже ещё более низкие температуры.
Для осуществления астрономических наблюдений с помощью космических телескопов, необходимо учитывать собственное тепловое излучение инструмента, чтобы отделить его от наблюдаемого инфракрасного излучения, как это происходит на космическом телескопе "Гершель". Для этого производятся специальные исследования материалов. Зеркала для таких телескопов, работающих при температурах около минус 200 градусов по Цельсию, делаются из специальной сверхстабильной керамики.
ОтветитьУдалить