В рамках проекта GSTP, возглавляемого компанией Ametek в Финляндии, были созданы высокоэффективные оптические фильтры, которые будут использоваться в одной из крупнейших предстоящих миссий ЕКА.
Для успеха миссии «Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics» (Athena) необходимы большие оптические фильтры, но до недавнего времени в Европе не производились высокоэффективные фильтры, подобные тем, которые необходимы.
По словам Алессандры Чаппони, инженера ЕКА, возглавляющей проект, нынешние фильтры поступают из-за пределов Европы. Но было бы хорошо иметь европейскую альтернативу. И если к моменту запуска миссии в 2027 году будут готовы фильтры европейского производства, то их и будут использовать.
Эти фильтры помещаются в прибор для блокировки частиц, электронов и фотонов, которые выходят за пределы желаемого диапазона энергий (в данном случае рентгеновских лучей), обеспечивая при этом высокий коэффициент пропускания рентгеновских лучей, а также устойчивые температуры и условия перепада давления, соответствующие эксплуатации на космический корабль.
Разработка этих фильтров началась очень давно с исследования различных возможных материалов для тонкой мембраны, которая устанавливается на металлическую сетку и вместе становится фильтром, например полимид и нитрид кремния.
«Полимид подходил в качестве базового материала и продемонстрировал хорошую масштабируемость, но были высказаны некоторые опасения при внедрении технологии для производства очень больших и очень тонких фильтров. Они потребуют дальнейшего совершенствования. Для нитрида кремния была обнаружена явная проблема в его масштабируемости до больших площадей. Поэтому вместо этого мы начали исследовать углеродные нанотрубки в качестве материала», — говорит Чаппони.
Испытания на вибрацию показали, что потенциальная точка разрушения мембраны связана с креплением металлической сетки к тонкой мембране из углеродных нанотрубок.
«Если мы заменим металлическую сетку материалом из углеродных нанотрубок, а также мембрану, это снова улучшит пропускание и сопротивление фильтров вибрации», уточняет Чаппони. Работа продолжается, и это также является целью второго контракта.
Миссия «Афина» будет оснащена двумя приборами: рентгеновским комплексным полевым блоком (X-ray Integral Field Unit, X-IFU) и широкоугольным имидж-сканером (Wide field Imager, WFI). Полноразмерные испытательные фильтры из углеродных нанотрубок были созданы для соответствия некоторым целевым фильтрам ATHENA различных форм, включая оптический блокирующий фильтр для WFI.
