NASA的新观星技术拥有成千上万的微小百叶窗

自1990年代詹姆斯·韦伯（James Webb）太空望远镜最初开发以来，戈达德（Goddard）开发的微快门阵列技术就得到了发展。这是其各种化身的图像。下一代微快门阵列将于2019年10月27日首次在太空飞行。学分：美国宇航局

NASA的科学家计划展示一种革命性的技术，该技术可以同时研究数百个恒星和星系，这是最初为NASA的James Webb太空望远镜创建的一项新功能。

这项名为下一代微快门阵列（NGMSA）的技术将于2019年10月27日首次在远紫外罗兰圆成像和光谱望远镜或FORTIS上飞行。该阵列包括8,125个微小的百叶窗，每个百叶窗大约与人类的头发宽度相同，可以根据需要打开和关闭以聚焦在特定的天体上。

在约翰霍普金斯大学教授史蒂芬·麦坎迪斯（Stephan McCandliss）的带领下，FORTIS将从新墨西哥州的白沙导弹靶场（White Sands Missile Range）发射一枚黑布兰特IX（Black Brant IX）探空火箭，以研究形成恒星的星系，梅西尔33或M33。M33位于距离地球约300万光年的Triangulum星座中，是包括我们自己的银河系和仙女座星系在内的本地星系组的第三大成员。

“ FORTIS需要我们的新型微快门技术用于科学。我们从测试平台中受益，可以提高这种设计在太空中的使用就绪性。这是巨大的协同作用。”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家马特·格林豪斯（Matt Greenhouse）说。Greenhouse及其同事Goddard技术专家Mary Li在NASA的战略天体物理学技术（SAT）计划的支持下正在推动这项技术的发展。

火箭探测任务有望解决与操作这项新技术相关的各种风险。这也将为未来的天体物理学任务所需的更大阵列奠定基础。

围绕新兴热星团的结构划分

M33是一个螺旋盘状星系，上面散布着大量炽热的恒星，这些恒星在过去的几百万年中是从坍塌的冷气和尘埃的初生云层中出现的。为了研究这些明亮的团簇，这些团簇在紫外线波长下会发出大量的光，FORTIS望远镜将首先使用其成像仪定位最明亮的团簇，并且动态瞄准算法将关闭所有微小的百叶窗，除了那些与明亮的目标相吻合的快门之外。 。

这将使光流向光谱仪，在光谱仪中将其分解为组件波长，以揭示有关簇及其周围材料的物理条件的详细信息。

微快门技术使科学家能够一次产生多个光谱。此功能可提高两次探空火箭任务（仅提供六分钟的观测时间）或大型天基观测站（这可能需要长达一周的时间才能观察微弱而遥远的物体并收集足够的光线以获得良好的光谱）的生产率。珍贵的观察时间，一次收集来自多个物体的光线的能力至关重要。

Webb计划于2021年发射，将采用NASA的第一代微快门技术-四个365×172的微快门阵列，总计25万个快门。它们将使Webb同时获得数百个物体的光谱。

FORTIS上的下一代阵列与Webb上的下一代阵列的区别在于百叶窗的打开和关闭方式。韦伯的阵列采用了一块大磁铁，可以扫过百叶窗来激活它们。但是，与所有机械零件一样，磁体会占用空间并增加重量。此外，磁激活阵列很难轻易扩大规模。结果，这种较旧的技术不利于支持比Webb更大的未来太空望远镜。

消磁

为了适应未来的任务，戈达德的微快门开发团队淘汰了磁铁。飞行员128 x 64阵列中的百叶窗将通过静电相互作用在FORTIS上打开和关闭。通过向放置在微快门前侧的电极施加交流电压，快门可以打开。为了锁存所需的快门，将直流电压施加到背面的电极上。

在没有磁铁的情况下，下一代阵列的规模可以大大扩大，而这正是团队正在努力实现的目标。特别是，Greenhouse和Li正在使用先进的制造技术来创建更大的，由840×420阵列组成的阵列，并配备352,800个微快门，从而极大地增加了仪器的视野。

格林豪斯说：“在FORTIS上飞行的阵列是大型阵列的技术开发原型。”

其他科学可能会受益

下一代天体物理学任务并不是无磁铁阵列的唯一潜在受益者。物理学家莎拉·琼斯（Sarah Jones）正在考虑在名为“通过极光微爆雨造成的损失”或LAMP的探空火箭任务中实施FORTIS型阵列。LAMP首次将直接测量脉动极光中的微爆，七彩的光显示出在地球上方60英里处围绕磁极的环中发生的现象。

该技术还可以极大地帮助科学家更好地理解太阳对地球的影响。琼斯说，通过一次打开一个百叶窗，她可以测量地球高层大气中的粒子速度，并确定高层大气向哪个方向吹。科学家对获得这些测量值感兴趣，因为这些风会在低地球轨道卫星上产生大气阻力。

琼斯说：“我们希望尽快使用这项技术，对此感到很兴奋。”“我们已经30年没有直接测量过这些风了。”

格林斯说，琼斯的热情是可以理解的。他说：“每个人都需要这项技术。”