211service.com
MEMS per la visualizzazione di galassie lontane
Gli sforzi per scrutare in profondità nell'universo primordiale sono importanti per comprendere la sua formazione, ma ciò richiede la raccolta di luce infrarossa molto debole, il che è difficile perché gli oggetti più vicini e più luminosi sopraffanno i segnali degli oggetti più scuri che sono più lontani. Ora gli ingegneri della NASA hanno progettato un dispositivo altamente sensibile con otturatori di 62.000 micrometri che consentono agli scienziati di scegliere gli oggetti che desiderano studiare e bloccare la luce da altri oggetti.
Un gruppo di microotturatore sviluppato dalla NASA sarà uno dei dispositivi più recenti a bordo del James Webb Space Telescope. Si siederà in cima a una telecamera, chiamata Near Infrared Spectrograph. Uno degli elementi chiave, il quadrato marrone scuro, è un array di microotturatore delle dimensioni di un francobollo. Contiene più di 62.000 minuscoli otturatori utilizzati per bloccare o consentire il passaggio della luce per la visualizzazione selettiva di oggetti, come galassie e stelle.
Il nuovo sistema di microotturatore è destinato al Telescopio spaziale James Webb , programmato per sostituire il telescopio spaziale Hubble nel 2013. Inizia con un pezzo di silicio appositamente realizzato che include un'area di persiane di 38 x 38 millimetri che si trova in cima a una telecamera, chiamata Near Infrared Spectrograph, costruita dalla Agenzia spaziale europea (QUELLO).
Gli scienziati guideranno l'apertura e la chiusura dei microotturatori esaminando prima le immagini scattate da una telecamera a infrarossi a bordo del telescopio, afferma Harvey Moseley, il ricercatore principale del microotturatore. Gli scienziati che visualizzano le immagini selezioneranno gli oggetti distanti che desiderano spettrografare. Un sistema informatico con mappa digitale coordinerà l'apertura e la chiusura delle persiane. È un po' come guidare verso ovest al tramonto e abbassare la visiera della macchina, dice Moseley. Rimuovi molta luce dal tuo sistema di rilevamento [campo visivo] e migliora notevolmente la sensibilità. Questa è la motivazione alla base dei microotturatori: l'eliminazione di tutta la luce non necessaria.
I microotturatori consentiranno agli scienziati di scrutare più lontano che mai nello spazio, bloccando completamente i segnali degli oggetti luminosi. L'obiettivo è osservare queste primissime galassie e farsi un'idea di tutti i processi che hanno permesso la formazione di queste galassie, afferma Moseley. Inoltre, speriamo di ottenere un'immagine migliore di come si passa da un universo disordinato con piccole galassie irregolari alle galassie a spirale piuttosto grandi dell'universo di oggi.
Lo sforzo è stato forgiato da Goddard Space Flight Center della NASA utilizzando la tecnologia micromeccanica per produrre il sottosistema microotturatore. Le minuscole serrande, o botole, erano realizzate in nitruro di silicio e fissate al wafer di silicio tramite cerniere, spiega Murzy Jhabvala, ingegnere capo della Goddard Instrument Technology and Systems Division.
Il team di Moseley ha progettato le persiane per aprirsi e chiudersi in risposta a un campo magnetico. I ricercatori hanno depositato del materiale magnetico sulla superficie delle persiane e hanno posizionato un magnete sotto per aprirle. La rimozione del magnete consente alle ante di richiudersi a scatto. Per tenerli aperti, gli ingegneri applicano una tensione: una tensione positiva sull'otturatore stesso e una tensione negativa sulla parete di fondo. Gli strati metallici fungono da elettrodi sulla parte anteriore e posteriore dell'array.
La tensione positiva e negativa mantiene l'otturatore aperto, e quando il magnete si allontana l'otturatore rimarrà aperto, dice Jhabvala, e poi lasciamo che la tensione vada a quegli otturatori che vogliamo chiudere. In questo modo, possiamo aprire o chiudere in modo specifico una o cento delle persiane che desideriamo, noto come indirizzamento ad accesso casuale.
I microotturatori competono con un approccio alternativo chiamato microspecchi. Questo approccio utilizza una serie di riquadri; inclinando gli specchi delle piastrelle, la luce viene deviata, dice Jhabvala. Sebbene questa sia un'ottima tecnologia sviluppata per i sistemi di proiezione televisiva, uno dei nostri requisiti chiave è bloccare completamente tutta la luce. Non ci possono essere perdite che danneggino il segnale. Gli specchi deviano solo la luce da qualche altra parte, lasciando la possibilità che la luce possa tornare nel sistema. Le persiane lo bloccano completamente, dice.
Nei prossimi sei-nove mesi, prima che i microshutter vengano spediti all'ESA, gli ingegneri continueranno a mettere a punto il dispositivo. Ma finora ha funzionato bene; la tecnologia ha dimostrato che può sopravvivere ai rigori del lancio nello spazio e funziona bene a basse temperature (-388 ° F).
Anche se è troppo presto per dire se questo MEMS spaziale di fascia alta sarà mai commercializzato, Moseley afferma che i vantaggi del controllo assoluto della luce potrebbero avere rilevanza per l'imaging medico e altre applicazioni di imaging. La capacità offerta da questa tecnologia è eccezionale. Se molte persone potessero ottenerlo, molte persone lo vorrebbero. Ma per renderlo utile per altre applicazioni di imaging tecnico... dobbiamo essere in grado di ridimensionarle fino a dimensioni maggiori.