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    Novos espelhos de raios-X leves da NASA prontos para testes no espaço
    p O cientista de Goddard, Will Zhang, segura segmentos de espelho feitos de silício. Essas ópticas de raios-X foram definidas como base para o proposto Observatório de raios-X Lynx. Créditos:Chris Gunn / NASA

    p Testes recentes mostraram que super fino, espelhos de raio-X leves feitos de um material comumente usado para fazer chips de computador podem atender aos rigorosos requisitos de imagem dos observatórios de raio-X de última geração. p Como resultado, a tecnologia de espelho de raios-X que está sendo desenvolvida por Will Zhang e sua equipe no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, foi elaborado para a missão de referência de design do Observatório de raios-X Lynx conceitual - uma das quatro missões potenciais que os cientistas avaliaram como atividades valiosas sob a Pesquisa Decadal de Astrofísica de 2020.

    p Se selecionado e finalmente lançado na década de 2030, O Lynx poderia literalmente carregar dezenas de milhares de segmentos de espelho de Zhang, que ofereceria um salto de duas ordens de magnitude em sensibilidade sobre o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o Telescópio Avançado para Astrofísica de Alta Energia da Agência Espacial Europeia, ou Atenas. O próprio Chandra ofereceu um salto significativo em capacidade quando foi lançado em 1999. Ele pode observar fontes de raios-X - estrelas explodidas, aglomerados de galáxias, e matéria ao redor dos buracos negros - 100 vezes mais tênue do que aqueles observados por telescópios de raios-X anteriores.

    p Em outro desenvolvimento, Zhang e sua equipe garantiram uma oportunidade de voo de curto prazo a bordo de uma missão de foguete de sondagem programada para 2021. Isso representaria a primeira demonstração da tecnologia no espaço.

    p Esforço de desenvolvimento de sete anos

    p O esforço para desenvolver a nova óptica começou sete anos atrás, quando Zhang começou a fazer experiências com monocristalino - um silício monocristalino que nunca tinha sido usado antes para criar espelhos de raios-X. Essas ópticas especialmente fabricadas devem ser curvas e aninhadas dentro de um recipiente de formato cilíndrico, de modo que fótons de raios-X altamente energéticos roçam suas superfícies e se desviem para os instrumentos de um observatório, em vez de passar por eles.

    p Esse feixe de partículas dá brilho à superfície de uma nova óptica de raios-X feita de silício. Créditos:Chris Gunn / NASA

    p Seu objetivo - dado o custo de construção de observatórios espaciais, que só aumentava de preço à medida que ficavam maiores e mais pesados ​​- era para desenvolver facilmente reproduzível, leve, espelhos superfinos, sem sacrificar a qualidade.

    p "O que fizemos é mostrado a partir de uma perspectiva científica e empiricamente que essas ópticas podem ser construídas" usando um método barato, material abundantemente disponível que é imune às tensões internas que podem mudar a forma dos espelhos de raios-X feitos de vidro, o material de fabricação de espelho mais tradicional, Zhang disse.

    p Avaliações conduzidas por um painel comissionado pela NASA de 40 especialistas consideraram que a ótica de Zhang feita de frágeis, materiais de silício altamente estáveis ​​são capazes da mesma qualidade de imagem que os quatro pares de espelhos maiores e mais pesados ​​voando no Chandra. O painel também considerou duas outras tecnologias - espelhos full-shell e óptica ajustável - como sendo capazes de cumprir os requisitos do Observatório Lynx conceitual.

    p Os espelhos de Zhang não só podiam fornecer resolução de 0,5 segundo de arco - comparável à qualidade de imagem oferecida pela televisão de ultra-alta definição - mas também atendiam aos requisitos de baixa massa de Zhang. Eles são 50 vezes mais leves e finos que os do Chandra, Zhang disse. Isso significa que futuros observatórios podem carregar muito mais espelhos, criando uma área de coleta maior para capturar os raios-X que emanam de fenômenos de alta energia no universo.

    p Agora a parte difícil começa

    p Mas Zhang disse que ele e sua equipe ainda estão "longe, longe de voar nossa ótica. "

    p Ele e sua equipe de engenharia agora precisam descobrir como ligar esses frágeis segmentos de espelho dentro da caixa, que protege todo o conjunto do espelho durante o lançamento de um foguete e mantém seu alinhamento aninhado.

    p "Temos muito a fazer, e não muito tempo para fazer isso, "Zhang disse." Este é agora um desafio de engenharia. "

    p Tempo é essencial, ele adicionou. Daqui a apenas dois anos, A equipe de Zhang deve entregar um conjunto de espelho de 288 segmentos para Randall McEntaffer, um professor da Pennsylvania State University em State College que está desenvolvendo uma missão de foguete chamada Off-plane Grating Rocket Experiment, ou OGRE, espera-se que seja lançado da Wallops Flight Facility em 2021. Além dos espelhos, OGRE levará um espectrógrafo desenvolvido pela universidade equipado com redes de difração de raios-X de última geração usadas para dividir a luz de raios-X em suas cores ou comprimentos de onda componentes para revelar a temperatura de um objeto, maquiagem química, e outras propriedades físicas.

    p OGRE fará muito para avançar a montagem do espelho, Zhang acrescentou. A missão ajudará a determinar se o projeto da equipe pode proteger o frágil ninho de espelhos das forças extremas de lançamento experimentadas durante a decolagem e ascensão pela atmosfera da Terra.

    p Outras oportunidades disponíveis

    p Zhang prevê um futuro brilhante para a ótica da equipe. Mesmo que o Lynx não seja escolhido para desenvolvimento pela Pesquisa Decadal de 2020, outras missões propostas podem se beneficiar, Zhang disse. Isso inclui alguns observatórios de raios-X agora sendo investigados como possíveis missões astrofísicas da classe Probe e outro agora sendo considerado pelos japoneses.

    p "Cinco anos atrás, as pessoas disseram que não poderia ser feito, mas provamos nossas ideias, "Zhang disse." Minha equipe é grata ao programa de Pesquisa e Desenvolvimento Interno de Goddard por nos dar o dinheiro inicial. Não poderíamos ter alcançado isso sem ele.


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