Από την πρώτη τους παραγωγή, οι νανοσωλήνες άνθρακα κατάφεραν να πυροδοτήσουν έναν ενθουσιασμό στην επιστημονική κοινότητα. Με εφαρμογές που κυμαίνονται από επεξεργασία νερού και ηλεκτρονικά, βιοϊατρική και κατασκευές, αυτό δεν πρέπει να αποτελεί έκπληξη. Αλλά μια ομάδα μηχανικών της NASA από το Goddard Space Flight Center στο Greenbelt, Maryland, πρωτοστάτησε στη χρήση νανοσωλήνων άνθρακα για έναν ακόμη σκοπό - τα διαστημικά τηλεσκόπια.
Χρησιμοποιώντας νανοσωλήνες άνθρακα, η ομάδα του Goddard - η οποία διευθύνεται από τον Δρ. Theodor Kostiuk από το Εργαστήριο Πλανητικών Συστημάτων της NASA και το Τμήμα Εξερεύνησης Ηλιακού Συστήματος - δημιούργησαν έναν επαναστατικό νέο τύπο καθρέφτη τηλεσκοπίου. Αυτοί οι καθρέφτες θα αναπτυχθούν ως μέρος ενός CubeSat, που μπορεί να αντιπροσωπεύει μια νέα φυλή, χαμηλού κόστους, εξαιρετικά αποτελεσματικών διαστημικών τηλεσκοπίων.
Αυτή η τελευταία καινοτομία εκμεταλλεύεται επίσης έναν άλλο τομέα που έχει σημειώσει μεγάλη ανάπτυξη αργά. Τα CubeSats, όπως και άλλοι μικροί δορυφόροι, διαδραματίζουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο τα τελευταία χρόνια. Σε αντίθεση με τους μεγαλύτερους, μεγαλύτερους δορυφόρους του προηγούμενου έτους, οι μικροσκοπικοί δορυφόροι είναι μια πλατφόρμα χαμηλού κόστους για τη διεξαγωγή διαστημικών αποστολών και επιστημονικής έρευνας.
Πέρα από τα ομοσπονδιακά διαστημικά γραφεία όπως η NASA, προσφέρουν επίσης στις ιδιωτικές επιχειρήσεις και τα ερευνητικά ιδρύματα την ευκαιρία να διεξάγουν επικοινωνίες, έρευνα και παρατήρηση από το διάστημα. Επιπλέον, είναι επίσης ένας τρόπος χαμηλού κόστους για να προσελκύσουν τους μαθητές σε όλες τις φάσεις της κατασκευής δορυφόρων, της ανάπτυξης και της διαστημικής έρευνας.
Βεβαίως, οι αποστολές που βασίζονται σε μικροσκοπικούς δορυφόρους δεν είναι πιθανό να δημιουργήσουν το ίδιο ενδιαφέρον ή επιστημονική έρευνα με επιχειρήσεις μεγάλης κλίμακας όπως η αποστολή Juno ή ο διαστημικός ανιχνευτής New Horizons. Μπορούν όμως να παρέχουν ζωτικές πληροφορίες ως μέρος μεγαλύτερων αποστολών ή να εργάζονται σε ομάδες για τη συλλογή μεγαλύτερων ποσοτήτων δεδομένων.
Με τη βοήθεια χρηματοδότησης από το πρόγραμμα εσωτερικής έρευνας και ανάπτυξης του Goddard, η ομάδα δημιούργησε ένα εργαστήριο οπτικού πάγκου κατασκευασμένο από κανονικά εξαρτήματα εκτός ραφιού για να δοκιμάσει τη συνολική σχεδίαση του τηλεσκοπίου. Αυτός ο πάγκος αποτελείται από μια σειρά μικροσκοπικών φασματόμετρων συντονισμένων στα υπεριώδη, ορατά και σχεδόν υπέρυθρα μήκη κύματος, τα οποία συνδέονται με την εστιασμένη δέσμη των καθρεπτών νανοσωλήνων μέσω ενός οπτικού καλωδίου.
Χρησιμοποιώντας αυτόν τον πάγκο, η ομάδα δοκιμάζει τους οπτικούς καθρέφτες, βλέποντας πώς αντέχουν σε διαφορετικά μήκη κύματος φωτός. Ο Peter Chen - ο πρόεδρος της Lightweight Telescopes μιας εταιρείας που εδρεύει στο Μέριλαντ - είναι ένας από τους εργολάβους που συνεργάζονται με την ομάδα Goddard για τη δημιουργία του τηλεσκοπίου CubeSat. Όπως αναφέρθηκε σε πρόσφατο δελτίο τύπου της NASA:
«Κανείς δεν μπόρεσε να κάνει έναν καθρέφτη χρησιμοποιώντας μια ρητίνη νανοσωλήνα άνθρακα. Πρόκειται για μια μοναδική τεχνολογία που διατίθεται προς το παρόν μόνο στο Goddard. Η τεχνολογία είναι πολύ νέα για να πετάξει στο διάστημα και πρώτα πρέπει να περάσει από τα διάφορα επίπεδα τεχνολογικής προόδου. Αλλά αυτό προσπαθούν να επιτύχουν οι συνάδελφοί μου του Goddard (Kostiuk, Tilak Hewagama και John Kolasinski) μέσω του προγράμματος CubeSat.
Σε αντίθεση με τους άλλους καθρέφτες, αυτός που δημιουργήθηκε από την ομάδα του Δρ. Kostiuk κατασκευάστηκε από νανοσωλήνες άνθρακα ενσωματωμένους σε εποξική ρητίνη. Φυσικά, οι νανοσωλήνες άνθρακα προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων, μεταξύ των οποίων και η δομική αντοχή, οι μοναδικές ηλεκτρικές ιδιότητες και η αποτελεσματική αγωγή θερμότητας. Ωστόσο, η ομάδα Goddard επέλεξε επίσης αυτό το υλικό για τους φακούς του, επειδή προσφέρει μια ελαφριά, εξαιρετικά σταθερή και εύκολα αναπαραγώγιμη επιλογή για τη δημιουργία καθρεφτών τηλεσκοπίου.
Επιπλέον, οι καθρέφτες από νανοσωλήνες άνθρακα δεν απαιτούν στίλβωση, κάτι που είναι χρονοβόρα και δαπανηρή διαδικασία όταν πρόκειται για διαστημικά τηλεσκόπια. Η ομάδα ελπίζει ότι αυτή η νέα μέθοδος θα αποδειχθεί χρήσιμη για τη δημιουργία μιας νέας κατηγορίας διαστημικών τηλεσκοπίων CubeSat χαμηλού κόστους, καθώς και για τη μείωση του κόστους όταν πρόκειται για μεγαλύτερα τηλεσκόπια εδάφους και διαστήματος.
Τέτοιοι καθρέφτες θα ήταν ιδιαίτερα χρήσιμοι σε τηλεσκόπια που χρησιμοποιούν πολλαπλά τμήματα καθρεπτών (όπως το Παρατηρητήριο Keck στο Mauna Kea και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb). Τέτοιοι καθρέφτες θα ήταν πραγματικοί κόπτες κόστους, δεδομένου ότι μπορούν εύκολα να παραχθούν και θα εξαλείψουν την ανάγκη δαπανηρών στίλβωσης και λείανσης.
Άλλες πιθανές εφαρμογές περιλαμβάνουν επικοινωνίες βαθιού διαστήματος, βελτιωμένα ηλεκτρονικά και δομικά υλικά για διαστημόπλοια. Επί του παρόντος, η παραγωγή νανοσωλήνων άνθρακα είναι αρκετά περιορισμένη. Όμως, καθώς γίνεται πιο διαδεδομένο, μπορούμε να περιμένουμε αυτό το θαυμαστικό υλικό να φτάσει σε όλες τις πτυχές της εξερεύνησης και της έρευνας του διαστήματος.
