منذ أن بدأ الفلكيون لأول مرة باستخدام التلسكوبات لإلقاء نظرة أفضل على السماوات ، واجهوا معضلة أساسية. بالإضافة إلى التكبير ، تحتاج التلسكوبات أيضًا إلى أن تكون قادرة على حل التفاصيل الصغيرة للكائن من أجل مساعدتنا على فهمها بشكل أفضل. يتطلب القيام بذلك بناء مرايا أكبر وأكبر لجمع الضوء ، الأمر الذي يتطلب أدوات ذات حجم أكبر وتكلفة وتعقيد.
ومع ذلك ، فإن العلماء الذين يعملون في مركز رحلات الفضاء التابع لناسا جودارد يعملون على بديل غير مكلف. وبدلاً من الاعتماد على مقاريب ذات فتحة كبيرة وغير عملية ، فقد اقترحوا جهازًا يمكنه حل التفاصيل الدقيقة أثناء كونه جزءًا من الحجم. يُعرف باسم منخل الفوتون ، ويتم تطويره خصيصًا لدراسة هالة الشمس في الأشعة فوق البنفسجية.
في الأساس ، غربال الفوتون هو اختلاف على لوحة منطقة فريسنل ، وهو شكل من البصريات يتكون من مجموعات متقاربة من الحلقات تتناوب بين الشفاف وغير الشفاف. على عكس التلسكوبات التي تركز الضوء من خلال الانكسار أو الانعكاس ، تتسبب هذه اللوحات في انحراف الضوء من خلال الفتحات الشفافة. على الجانب الآخر ، يتداخل الضوء ثم يتم التركيز على نقطة معينة - مما يخلق صورة يمكن تسجيلها.
يعمل منخل الفوتون على نفس المبادئ الأساسية ، ولكن مع تطور أكثر تعقيدًا قليلاً. بدلاً من الفتحات الرقيقة (أي مناطق فرينل) ، يتكون المنخل من عدسة سليكون دائرية تتخللها ملايين الثقوب الصغيرة. على الرغم من أن مثل هذا الجهاز قد يكون مفيدًا على الأرجح في جميع الأطوال الموجية ، إلا أن فريق جودارد يطور منخل الفوتون خصيصًا للإجابة على سؤال عمره 50 عامًا حول الشمس.
بشكل أساسي ، يأملون في دراسة هالة الشمس لمعرفة الآلية التي تسخنها. لبعض الوقت ، عرف العلماء أن الهالة وطبقات أخرى من الغلاف الجوي للشمس (الغلاف الجوي ، المنطقة الانتقالية ، والغلاف الشمسي) أكثر سخونة من سطحها. لماذا ظل هذا لغزا. ولكن ربما ، ليس لفترة أطول.
كما قال دوج رابين ، قائد فريق جودارد ، في بيان صحفي لوكالة ناسا:
"لقد حقق هذا نجاحًا بالفعل ... لأكثر من 50 عامًا ، كان السؤال المركزي الذي لم تتم الإجابة عليه في علم التاجي الشمسي هو فهم كيفية قدرة الطاقة المنقولة من الأسفل على تسخين الهالة. الأدوات الحالية لها قرارات مكانية أكبر بحوالي 100 مرة من الميزات التي يجب مراعاتها لفهم هذه العملية. "
بدعم من برنامج جودارد للأبحاث والتطوير ، قام الفريق بالفعل بتلفيق ثلاثة غرابيل ، يبلغ قطرها 7.62 سم (3 بوصات). يحتوي كل جهاز على رقاقة السيليكون التي تحتوي على 16 مليون حفرة ، تم تحديد أحجامها ومواقعها باستخدام تقنية تصنيع تسمى الطباعة الحجرية الضوئية - حيث يتم استخدام الضوء لنقل نمط هندسي من قناع ضوئي إلى سطح.
ومع ذلك ، على المدى الطويل ، يأملون في إنشاء منخل يبلغ قطره 1 متر (3 أقدام). باستخدام أداة بهذا الحجم ، يعتقدون أنهم سيكونون قادرين على تحقيق دقة زاوية تصل إلى 100 مرة أفضل في الأشعة فوق البنفسجية من التلسكوب الفضائي عالي الدقة التابع لناسا - مرصد الديناميكيات الديناميكية. سيكون هذا كافيًا لبدء الحصول على بعض الإجابات من هالة الشمس.
في غضون ذلك ، يخطط الفريق لبدء الاختبار لمعرفة ما إذا كان الغربال يمكن أن يعمل في الفضاء ، وهي عملية يجب أن تستغرق أقل من عام. سيشمل ذلك ما إذا كان بإمكانه البقاء على قيد الحياة من قوى g المكثفة لإطلاق الفضاء ، بالإضافة إلى البيئة القاسية للفضاء. وتشمل الخطط الأخرى تزويج التكنولوجيا إلى سلسلة من CubeSats حتى يمكن تركيب مهمة تحليق مكونة من مركبتين فضائيتين لدراسة هالة الشمس.
بالإضافة إلى تسليط الضوء على أسرار الشمس ، فإن غربال الفوتون الناجح يمكن أن يحدث ثورة في البصريات كما نعرفها. بدلاً من إجبارهم على إرسال أجهزة ضخمة ومكلفة "إلى الفضاء (مثل تلسكوب هابل الفضائي أو تلسكوب جيمس ويب) ، يمكن للفلكيين الحصول على جميع الصور عالية الدقة التي يحتاجونها من أجهزة صغيرة بما يكفي للالتصاق بقمر صناعي لا يزيد قياسه عن بضعة أمتار مربعة.
سيؤدي هذا إلى فتح أماكن جديدة لأبحاث الفضاء ، مما يسمح للشركات الخاصة ومؤسسات البحث بالقدرة على التقاط صور مفصلة للنجوم البعيدة والكواكب والأجرام السماوية الأخرى. كما أنها ستشكل خطوة حاسمة أخرى نحو جعل استكشاف الفضاء ميسور التكلفة ويمكن الوصول إليه.
