Lige siden de blev produceret første gang har carbon nanorør været i stand til at udskyde en gnistrende spænding i det videnskabelige samfund. Med applikationer, der spænder fra vandbehandling og elektronik, til biomedicin og konstruktion, skulle dette ikke komme som nogen overraskelse. Men et team af NASA-ingeniører fra Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, har været banebrydende for brugen af kulstofnanorør til endnu et formål - rumbaserede teleskoper.
Ved hjælp af nanorør af kulstof har Goddard-teamet - som ledes af Dr. Theodor Kostiuk fra NASA's afdeling for planetariske systemer og efterforskning af solsystemer - skabt en revolutionerende ny type teleskopspejl. Disse spejle vil blive anvendt som en del af en CubeSat, en, der kan repræsentere en ny race med lave omkostninger, meget effektive pladsbaserede teleskoper.
Denne seneste innovation drager også fordel af et andet felt, der har oplevet meget udvikling sent. CubeSats har som andre små satellitter spillet en stadig vigtigere rolle i de senere år. I modsætning til de større, bulkere satellitter i går, er miniatyrsatellitter en billig platform til udførelse af rummissioner og videnskabelig forskning.
Ud over føderale rumfartsbureauer som NASA tilbyder de også private forretnings- og forskningsinstitutioner mulighed for at udføre kommunikation, forskning og observation fra rummet. Dertil kommer, at de også er en billig måde at engagere studerende på i alle faser af satellitkonstruktion, installation og rumbaseret forskning.
Indrømmet, at missioner, der er afhængige af miniatyrsatellitter, ikke sandsynligvis skaber den samme mængde interesse eller videnskabelig forskning som store operationer som Juno-missionen eller New Horizons-rumsonden. Men de kan give vigtig information som en del af større missioner eller arbejde i grupper for at indsamle større mængder data.
Ved hjælp af finansiering fra Goddards interne forsknings- og udviklingsprogram oprettede teamet en laboratorieoptisk bænk lavet af regelmæssige hyldekomponenter for at teste teleskopets overordnede design. Denne bænk består af en række miniatyrspektrometre, der er indstillet til de ultraviolette, synlige og næsten infrarøde bølgelængder, som er forbundet til den fokuserede stråle af nanorørspejle via et optisk kabel.
Ved hjælp af denne bænk tester teamet de optiske spejle og ser, hvordan de står op til forskellige bølgelængder af lys. Peter Chen - præsidenten for Lightweight Telescopes, et Maryland-baseret firma, er en af de entreprenører, der arbejder med Goddard-teamet for at oprette CubeSat-teleskopet. Som han blev citeret for at sige ved en nylig pressemeddelelse fra NASA:
”Ingen har været i stand til at fremstille et spejl ved hjælp af en carbon-nanotube harpiks. Dette er en unik teknologi, der i øjeblikket kun findes hos Goddard. Teknologien er for ny til at flyve i rummet og skal først gennemgå de forskellige niveauer af teknologisk udvikling. Men det er, hvad mine Goddard-kolleger (Kostiuk, Tilak Hewagama og John Kolasinski) prøver at opnå gennem CubeSat-programmet.
I modsætning til andre spejle, blev den, der blev oprettet af Dr. Kostiuk's team, fremstillet af carbon nanorør indlejret i en epoxyharpiks. Naturligvis tilbyder carbon nanorør en lang række fordele, ikke mindst af dem er strukturstyrke, unikke elektriske egenskaber og effektiv ledning af varme. Men Goddard-teamet valgte også dette materiale til deres linser, fordi det tilbyder en let, meget stabil og let reproducerbar mulighed for at skabe teleskopspejle.
Derudover kræver spejle lavet af carbon-nanorør ikke polering, hvilket er en tidskrævende og dyr proces, når det kommer til rumbaserede teleskoper. Holdet håber, at denne nye metode kan vise sig at være nyttig til at skabe en ny klasse af CubeSat-rumteleskoper til lave omkostninger samt hjælpe med at reducere omkostningerne, når det kommer til større jordbaserede og rumbaserede teleskoper.
Sådanne spejle ville være specielt nyttige i teleskoper, der bruger flere spejlsegmenter (som Keck-observatoriet ved Mauna Kea og James Webb-rumteleskopet). Sådanne spejle ville være en reel omkostningsskærer, da de let kan fremstilles og ville fjerne behovet for dyre polering og slibning.
Andre potentielle anvendelser inkluderer kommunikation i rummet, forbedret elektronik og strukturelle materialer til rumfartøjer. I øjeblikket er produktionen af carbon nanorør ganske begrænset. Men efterhånden som det bliver mere udbredt, kan vi forvente, at dette mirakelmateriale er ved at gøre vej ind i alle aspekter af rumforskning og forskning.
