Banebrydende røntgenoptik vil muliggøre fremtidige observatorier

Et røntgenteleskop er karakteriseret ved fire parametre:vinkelopløsning, effektivt område, masse, og produktionsomkostninger. Forskere ved NASA GSFC har udviklet en ny røntgenspejlteknologi, der forventes at forbedre en eller flere af disse parametre med mindst en størrelsesorden, sammenlignet med de spejle, der i øjeblikket anvendes på missioner som Chandra X-ray Observatory og Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR).

Denne spejlteknologi kombinerer en poleringsproces, der bruges til at fremstille optik af højeste kvalitet, med brug af monokrystallinsk silicium - et materiale, der bruges i halvlederindustrien. Monokrystallinsk silicium er fri for indre belastninger og muliggør derved udvikling af ekstremt tynde (mindre end 1 mm) og lette (arealdensitet mindre end 2,5 kg/m2) spejle. GSFC-teamet har arbejdet på at perfektionere denne teknologi siden 2011, og i 2016 udviklede de en proces til at gøre Wolter-I (parabolske eller hyperbolske) spejle så tynde som 0,5 mm med figurkvalitet bedre end 3 buesekunder – en tidoblet forbedring i forhold til NuSTAR-spejlene. Parallelt, holdet udviklede en bindingsproces, der bevarer figuren og justeringen af ​​disse tynde spejle, samtidig med at de sætter dem i stand til at opretholde et typisk rumlanceringsvibrationsmiljø.

Denne spejlteknologi vil muliggøre observation og undersøgelse af supermassive sorte huller, galaksehobe, og centrene for nærliggende galakser, hvor myriader af stjernernes binære filer, der indeholder kompakte objekter som neutronstjerner og sorte huller, befinder sig. Denne monokrystallinske silicium spejlteknologi har potentiale til at muliggøre et kvantespring i kapacitet med en masse og produktionsomkostninger, der kan sammenlignes med nutidens teknologi. Den modulære karakter af denne spejlteknologi, hvor en stor spejlkonstruktion er konstrueret af mange små spejlsegmenter, gør det meget egnet til parallel- og masseproduktion, som begge er afgørende for at opfylde tidsplan og omkostningskrav for fremtidige missioner. Ligeledes, denne teknologi er også velegnet til fremstilling af spejlsamlinger til missioner af alle størrelser.

Holdet vil forfine spejlfremstillings- og limningsprocesserne for at forbedre figurkvaliteten med mindst en størrelsesorden i de næste fem til ti år, så teknologien vil være klar til at blive implementeret på et større røntgenobservatorium i 2020'erne.