Από τότε που οι αστρονόμοι άρχισαν να χρησιμοποιούν τηλεσκόπια για να ρίξουν μια καλύτερη ματιά στους ουρανούς, αγωνίστηκαν με ένα βασικό αίνιγμα. Εκτός από τη μεγέθυνση, τα τηλεσκόπια πρέπει επίσης να είναι σε θέση να επιλύσουν τις μικρές λεπτομέρειες ενός αντικειμένου για να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα αυτά. Για να γίνει αυτό απαιτείται η κατασκευή μεγαλύτερων και μεγαλύτερων καθρεπτών συλλογής φωτός, κάτι που απαιτεί όργανα μεγαλύτερου μεγέθους, κόστους και πολυπλοκότητας.
Ωστόσο, οι επιστήμονες που εργάζονται στο διαστημικό κέντρο πτήσης της NASA Goddard εργάζονται σε μια φθηνή εναλλακτική λύση. Αντί να βασίζονται σε μεγάλα και μη πρακτικά τηλεσκόπια μεγάλου ανοίγματος, έχουν προτείνει μια συσκευή που θα μπορούσε να επιλύσει μικροσκοπικές λεπτομέρειες ενώ είναι ένα κλάσμα του μεγέθους. Είναι γνωστό ως κόσκινο φωτονίων και αναπτύσσεται ειδικά για να μελετήσει την κορώνα του Ήλιου στην υπεριώδη ακτινοβολία.
Βασικά, το κόσκινο φωτονίων είναι μια παραλλαγή στην πλάκα ζώνης Fresnel, μια μορφή οπτικών που αποτελείται από στενά σετ δαχτυλιδιών που εναλλάσσονται μεταξύ του διαφανούς και του αδιαφανή. Σε αντίθεση με τα τηλεσκόπια που εστιάζουν το φως μέσω διάθλασης ή ανάκλασης, αυτές οι πλάκες προκαλούν διάθλαση του φωτός μέσω διαφανών ανοιγμάτων. Από την άλλη πλευρά, το φως επικαλύπτεται και στη συνέχεια εστιάζεται σε ένα συγκεκριμένο σημείο - δημιουργώντας μια εικόνα που μπορεί να εγγραφεί.
Το κόσκινο φωτονίων λειτουργεί με τις ίδιες βασικές αρχές, αλλά με ελαφρώς πιο περίπλοκη συστροφή. Αντί για λεπτά ανοίγματα (δηλαδή ζώνες Fresnel), το κόσκινο αποτελείται από έναν κυκλικό φακό πυριτίου που είναι διάστικτος με εκατομμύρια μικροσκοπικές τρύπες. Παρόλο που μια τέτοια συσκευή θα ήταν δυνητικά χρήσιμη σε όλα τα μήκη κύματος, η ομάδα Goddard αναπτύσσει ειδικά το κόσκινο φωτονίων για να απαντήσει σε μια ερώτηση 50 ετών σχετικά με τον Ήλιο.
Ουσιαστικά, ελπίζουν να μελετήσουν την κορώνα του Ήλιου για να δουν τι μηχανισμό το θερμαίνει. Για αρκετό καιρό, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι η κορώνα και άλλα στρώματα της ατμόσφαιρας του Ήλιου (η χρωμόσφαιρα, η περιοχή μετάβασης και η ηλιόσφαιρα) είναι σημαντικά θερμότερα από την επιφάνειά του. Γιατί αυτό παραμένει μυστήριο. Αλλά ίσως, όχι για πολύ περισσότερο.
Όπως είπε ο Doug Rabin, ο αρχηγός της ομάδας Goddard σε δελτίο τύπου της NASA:
«Αυτό είναι ήδη μια επιτυχία… Για περισσότερα από 50 χρόνια, το κεντρικό αναπάντητο ερώτημα στην επιστήμη των ηλιακών στεφανιαίων ήταν να καταλάβει πώς η ενέργεια που μεταφέρεται από κάτω είναι ικανή να θερμάνει την κορώνα. Τα τρέχοντα όργανα έχουν χωρικές αναλύσεις περίπου 100 φορές μεγαλύτερες από τις δυνατότητες που πρέπει να παρατηρηθούν για την κατανόηση αυτής της διαδικασίας. "
Με την υποστήριξη του προγράμματος έρευνας και ανάπτυξης του Goddard, η ομάδα έχει ήδη κατασκευάσει τρία κόσκινα, τα οποία έχουν διάμετρο 7,62 cm (3 ίντσες). Κάθε συσκευή περιέχει μια γκοφρέτα πυριτίου με 16 εκατομμύρια τρύπες, τα μεγέθη και οι τοποθεσίες των οποίων προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατασκευής που ονομάζεται φωτολιθογραφία - όπου χρησιμοποιείται φως για τη μεταφορά ενός γεωμετρικού μοτίβου από μια φωτομασάζ σε μια επιφάνεια.
Ωστόσο, μακροπρόθεσμα, ελπίζουν να δημιουργήσουν ένα κόσκινο που θα έχει διάμετρο 1 μέτρο (3 πόδια). Με ένα όργανο αυτού του μεγέθους, πιστεύουν ότι θα μπορούν να επιτύχουν έως και 100 φορές καλύτερη γωνιακή ανάλυση στο υπεριώδες από το διαστημικό τηλεσκόπιο υψηλής ανάλυσης της NASA - το Παρατηρητήριο Ηλιακής Δυναμικής. Αυτό θα ήταν αρκετό για να αρχίσετε να λαμβάνετε μερικές απαντήσεις από την κορώνα του Ήλιου.
Εν τω μεταξύ, η ομάδα σχεδιάζει να ξεκινήσει τις δοκιμές για να δει αν το κόσκινο μπορεί να λειτουργήσει στο διάστημα, μια διαδικασία που θα διαρκέσει λιγότερο από ένα χρόνο. Αυτό θα περιλαμβάνει εάν μπορεί ή όχι να επιβιώσει τις έντονες δυνάμεις g μιας διαστημικής εκτόξευσης, καθώς και το ακραίο περιβάλλον του διαστήματος. Άλλα σχέδια περιλαμβάνουν το γάμο της τεχνολογίας με μια σειρά CubeSats, ώστε να μπορεί να τοποθετηθεί μια αποστολή σχηματισμού δύο διαστημικών σκαφών για να μελετήσει την κορώνα του Ήλιου.
Εκτός από το να ρίχνουμε φως στα μυστήρια του Ήλιου, ένα επιτυχημένο κόσκινο φωτονίων θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στα οπτικά όπως το γνωρίζουμε. Αντί να αναγκάζονται να στείλουν τεράστιες και ακριβές συσκευές στο διάστημα (όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble ή το Τηλεσκόπιο James Webb), οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να πάρουν όλες τις εικόνες υψηλής ανάλυσης που χρειάζονται από συσκευές αρκετά μικρές για να κολλήσουν πάνω σε έναν δορυφόρο που να μετρά όχι περισσότερο από λίγα τετραγωνικά μέτρα.
Αυτό θα ανοίξει νέους χώρους για διαστημική έρευνα, επιτρέποντας σε ιδιωτικές εταιρείες και ερευνητικά ιδρύματα τη δυνατότητα να τραβήξουν λεπτομερείς φωτογραφίες από μακρινά αστέρια, πλανήτες και άλλα ουράνια αντικείμενα. Θα αποτελούσε επίσης ένα άλλο κρίσιμο βήμα προς την προσιτή και προσιτή εξερεύνηση του διαστήματος.
