Поиск пригодных для жизни миров за пределами нашей звездной системы сопряжен с колоссальными техническими трудностями. Яркость родительской звезды в миллиарды раз превосходит слабое свечение вращающейся вокруг неё планеты. Астрономы проводят аналогию: обнаружить такую планету — всё равно что разглядеть крошечного комара, кружащего возле мощного прожектора с расстояния в несколько километров. Чтобы увидеть «насекомое», свет прожектора необходимо полностью заблокировать.
Для решения этой задачи NASA проектирует Starshade («Звёздный экран») — масштабную космическую конструкцию в форме цветка, диаметр которой сопоставим с половиной футбольного поля. Аппарат должен располагаться на значительном удалении перед телескопом, точно закрывая собой диск далекой звезды, чтобы в поле зрения прибора остались лишь планеты системы.
Эффективность экрана напрямую зависит от остроты его границ, которые должны быть доведены практически до бритвенной тонкости — порядка 300 нанометров. Однако даже при таких параметрах солнечные лучи частично рассеиваются на краях, формируя нежелательный «световой ореол», мешающий качеству наблюдений.
Ранее предложенные решения оказались неэффективными: покрытия на основе углеродных нанотрубок и прочие «сверхчерные» материалы обладали избыточной толщиной (несколько микрон). Они неизбежно скругляли рабочую кромку экрана, что приводило к обратному результату — усилению светорассеяния вместо его поглощения.
Основатель ZeCoat Дэвид Шейх предложил принципиально иную концепцию. Вместо использования «ворсистого» углеродного слоя он применил технологию физического осаждения паров, позволившую создать сложный композитный сэндвич из металлических и стеклянных прослоек.
Разработанное покрытие в сто раз тоньше всех предыдущих аналогов. Механизм его работы отличается элегантностью: свет, проникая в наноразмерные полости между слоями, оказывается заблокированным. Используя принцип резонатора Фабри — Перо, фотоны резонируют внутри структуры, подобно стоячей волне в лазере, и практически полностью поглощаются металлической основой.
Испытания, проведенные в Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) с использованием лазерного сканирометра, подтвердили эффективность новинки: она снижает уровень отраженного света в 20 раз. Этого показателя достаточно для того, чтобы телескоп смог успешно отсечь ослепляющий свет звезды и зафиксировать четкое изображение экзопланеты.
Технология уже готова к промышленному внедрению: специалисты ZeCoat освоили нанесение покрытия методом «рулон к рулону» на широкоформатные полотна полиимидной пленки. Это позволит экранировать не только кромки, но и всю площадь лепестков солнечного экрана.
В ZeCoat уверены в широком потенциале ультрачерной пленки. Ее можно использовать для снижения яркости спутниковых группировок (например, Starlink), чтобы уменьшить их негативное влияние на наземную астрономию, или для борьбы с бликами в оптике современных смартфонов. Тем не менее ключевым проектом остается Обсерватория обитаемых миров (Habitable Worlds Observatory): NASA планирует интегрировать покрытие в конструкцию флагманского телескопа, что также поможет в защите приборов от перегрева и микрометеороидов.
Благодаря этой нанотехнологии астрономы рассчитывают вскоре заменить размытые точки на снимках детальными изображениями настоящих миров, где, возможно, существуют океаны и атмосфера.
Источник: iXBT
