超黑薄膜涂层可应用于航空航天和光学领域 为下一代望远镜创造可能

超黑薄膜涂层可应用于航空航天和光学领域 为下一代望远镜创造可能 在 AIP 出版社出版的《真空科技 A》杂志上,上海理工大学和中国科学院的研究人员开发出了一种用于航空航天级镁合金的超黑薄膜涂层。他们的涂层能吸收 99.3% 的光线,同时经久耐用,足以在恶劣条件下生存。对于在真空空间中运行的望远镜或在极端环境中使用的光学设备来说,现有的涂层往往是不够的。"现有的黑色涂层,如垂直排列的碳纳米管或黑硅,都受到易碎性的限制,"作者曹韫真博士说。"许多其他镀膜方法也很难在管内或其他复杂结构上进行镀膜。这对于它们在光学设备中的应用非常重要,因为它们通常具有明显的曲率或复杂的形状。"为了解决这些问题,研究人员转而采用原子层沉积(ALD)技术。利用这种基于真空的制造技术,将目标放置在真空室中,然后依次接触特定类型的气体,这些气体会以薄层形式附着在物体表面。曹说:"ALD方法的一大优势在于其出色的阶跃覆盖能力,这意味着我们可以在圆柱、支柱和沟槽等非常复杂的表面上获得均匀的薄膜覆盖。"为了制作超黑涂层,研究小组交替使用了掺铝碳化钛(TiAlC)和氮化硅(SiO2)。这两种材料共同作用,几乎可以阻止所有光线从涂层表面反射出来。"TiAlC作为吸收层,而SiO2则用于创建抗反射结构。因此,几乎所有的入射光都被截留在多层薄膜中,实现了高效的光吸收。在测试中,研究小组发现,从 400 纳米的紫外线到 1000 纳米的近红外线,各种波长光的平均吸收率为 99.3%。通过使用特殊的阻隔层,他们甚至可以将涂层应用到镁合金上,镁合金通常用于航空航天领域,但很容易被腐蚀。此外,这种薄膜在恶劣环境中表现出超强的稳定性,足以承受摩擦、高温、潮湿环境和极端温度变化。作者希望他们的涂层能用于增强在最极端条件下工作的太空望远镜和光学硬件,并正在努力进一步提高其性能。曹说:"现在,这种薄膜可以吸收 99.3% 以上的入射可见光,我们希望进一步扩大它的光吸收范围,将紫外线和红外线区域也包括在内。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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下一代望远镜可以通过仔细观察附近系外行星的大气层来寻找地外生命 研究发现,对于这对邻近世界比邻星 b和GJ 887 b,这些望远镜非常善于探测潜在生物特征的存在。研究结果表明,只有比邻半人马座b存在二氧化碳时,这些机器才能探测到。虽然目前还没有发现任何系外行星与地球早期的生命条件完全吻合,但这项工作表明,如果对这些独特的超级地球比地球质量大但比海王星小的行星进行更详细的研究,它们可能会成为未来研究任务的合适目标。为了进一步寻找宜居行星,该研究的第一作者、俄亥俄州立大学天文学大四学生张惠浩和他的同事们还试图确定詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)等专业成像仪器以及欧洲极大型望远镜、三十米望远镜和巨型麦哲伦望远镜等其他极大型望远镜(ELT)直接成像系外行星的效果。张说:"并不是每颗行星都适合直接成像,但这就是为什么模拟能让我们大致了解ELT会带来什么结果,以及它们建成后要实现的承诺。"为系外行星成像的直接方法是使用日冕仪或星荫遮挡主恒星的光线,使科学家能够捕捉到轨道上新世界的模糊图像。但是,由于用这种方法确定系外行星的位置既困难又耗时,研究人员希望了解 ELT 望远镜在应对这一挑战时的表现。为此,他们测试了每台望远镜的仪器在检测生物特征时将普遍背景噪声与他们想要捕捉的行星噪声区分开来的能力;这种能力被称为信噪比,信噪比越高,行星的波长就越容易被检测和分析。结果表明,欧洲 ELT 的一台仪器(称为中红外 ELT 成像仪和摄谱仪)的直接成像模式在识别三颗行星(GJ 887 b、比邻星 b 和天狼星 1061 c)是否存在甲烷、二氧化碳和水方面表现较好,而其高角度分辨率整体光学和近红外积分场摄谱仪可以探测到甲烷、二氧化碳、氧气和水,但需要更多的曝光时间。此外,由于这些结论所涉及的仪器必须透过地球大气层的化学迷雾才能窥探到宇宙生命,因此要与JWST目前的外太空能力进行比较。他说:"很难说太空望远镜是否比地面望远镜更好,因为它们是不同的。它们有不同的环境、不同的位置,它们的观测也有不同的影响因素。"在这种情况下,研究结果表明,虽然 GJ 887 b 是最适合 ELT 直接成像的目标之一,因为它的位置和大小导致特别高的信噪比,但对于某些凌日行星,如 TRAPPIST-1 系统,JWST 的行星大气研究技术比地球上的 ELT 直接成像更适合探测它们。由于这项研究对数据做了较为保守的假设,未来天文工具的真正功效仍可能令科学家们大吃一惊。这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学天文学助理教授王吉(音译)说,撇开性能上的微妙对比不谈,这些强大的技术有助于拓宽我们对宇宙的认识,而且是相辅相成的,这就是为什么像这样评估这些技术局限性的研究是必要的。"模拟的重要性,尤其是对于耗资数十亿美元的任务来说,怎么强调都不为过,"王说。"人们不仅要建造硬件,还要非常努力地模拟性能,为取得那些辉煌的成果做好准备。"很有可能,由于 ELT 要到本世纪末才能完成,研究人员的下一步工作将围绕模拟未来的 ELT 仪器如何很好地调查我们星球上肆虐的生命证据的复杂性展开。"我们想看看我们能在多大程度上对我们的大气层进行细致入微的研究,以及我们能从中提取多少信息,"王说。"因为如果我们不能用地球的大气层回答宜居性问题,那么我们就不可能开始回答其他行星周围的这些问题。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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中国首个行星际闪烁监测望远镜正式建成 采用一座主站、两座辅站的协同联测方式,分别是内蒙古锡林郭勒盟的明安图主站、伊和高勒辅站、乌日根塔拉辅站,三座台站之间的两两连线近似组成等边三角形,站与站间距离约200公里。IPS望远镜主站拥有目前我国最大的抛物柱面射电望远镜,由三排长140米、宽40米的抛物柱面天线组成,其天线口径、噪声温度、探测灵敏度均处于国际领先水平。IPS望远镜可以在327兆赫兹、654兆赫兹及1400兆赫兹3个频段上实现宇宙极弱瞬变射电信号的高灵敏度捕捉。IPS望远镜系统基于东、西机械扫描与南、北电扫描的混合设计,采用相控阵馈源数字多波束接收技术,实现了宽视场和大天区的连续覆盖。项目建设团队突破了巨型可动抛物柱面天线的高精度同步控制、数字混合波束合成架构下的高稳定性幅相接收等核心关键技术。此次工艺测试表明,IPS望远镜具备了对行星际闪烁信号的连续探测能力,一主站、两辅站的各项技术指标均达到或优于初步设计要求。它将是国际上在这个领域最先进的专门用于行星际闪烁监测的望远镜,对我国空间天气研究将发挥重要作用。 ... PC版: 手机版:

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