Karbon nanotüpleri ilk üretildiklerinden beri bilim camiasında telaşlı bir heyecan yaratmayı başardılar. Su arıtma ve elektronik, biyotıp ve inşaat gibi uygulamalarda, bu hiç de şaşırtıcı olmamalıdır. Ancak Greenbelt, Maryland'deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden NASA mühendislerinden oluşan bir ekip, karbon nanotüplerin başka bir amaç için - uzay tabanlı teleskoplar kullanılmasına öncülük etti.
Karbon nanotüpleri kullanarak, NASA Gezegensel Sistemler Laboratuvarı ve Güneş Sistemi Keşif Bölümü'nden Dr. Theodor Kostiuk liderliğindeki Goddard ekibi devrim niteliğinde yeni bir teleskop aynası yarattı. Bu aynalar, CubeSat'ın bir parçası olarak konuşlandırılacak, bu da düşük maliyetli, oldukça etkili uzay tabanlı teleskopların yeni bir cinsini temsil edebilir.
Bu son yenilik aynı zamanda geç gelişme gösteren bir başka alandan da yararlanıyor. CubeSats, diğer küçük uydular gibi, son yıllarda giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Daha eski, daha büyük uyduların aksine, minyatür uydular uzay misyonları ve bilimsel araştırmalar yapmak için düşük maliyetli bir platformdur.
NASA gibi federal uzay ajanslarının ötesinde, özel işletme ve araştırma kurumlarına uzaydan iletişim, araştırma ve gözlem yapma fırsatı da sunuyorlar. Bunun da ötesinde, öğrencileri uydu inşası, konuşlandırması ve mekana dayalı araştırmaların tüm aşamalarına dahil etmenin düşük maliyetli bir yoludur.
Minyatür uydulara dayanan görevlerin, Juno misyonu veya Yeni Ufuklar uzay sondası gibi büyük ölçekli operasyonlarla aynı miktarda ilgi veya bilimsel araştırma üretmesi olası değildir. Ancak daha büyük görevlerin bir parçası olarak hayati bilgiler sağlayabilir veya daha fazla miktarda veri toplamak için gruplar halinde çalışabilirler.
Goddard’ın Dahili Araştırma ve Geliştirme programından sağlanan fon sayesinde ekip, teleskopun genel tasarımını test etmek için düzenli kullanıma hazır bileşenlerden oluşan bir laboratuvar optik tezgahı oluşturdu. Bu tezgah, bir optik kablo aracılığıyla nanotüp aynalarının odaklanmış ışınına bağlanan ultraviyole, görünür ve kızılötesine yakın dalga boylarına ayarlanmış bir dizi minyatür spektrometreden oluşur.
Bu tezgahı kullanan ekip, optik aynaları test ediyor ve farklı ışık dalga boylarında nasıl durduklarını görüyor. Maryland merkezli bir şirket olan Lightweight Telescope'un başkanı olan Peter Chen, CubeSat teleskopunu oluşturmak için Goddard ekibi ile çalışan müteahhitlerden biridir. Yakın tarihli bir NASA basın açıklamasında söylediği gibi:
“Hiç kimse karbon nanotüp reçine kullanarak ayna yapamadı. Bu, şu anda yalnızca Goddard'da bulunan benzersiz bir teknolojidir. Teknoloji uzayda uçmak için çok yenidir ve önce çeşitli teknolojik ilerlemelerden geçmelidir. Ancak Goddard meslektaşlarım (Kostiuk, Tilak Hewagama ve John Kolasinski) CubeSat programı aracılığıyla bunu başarmaya çalışıyorlar.
Diğer aynaların aksine, Dr.Kostiuk’un ekibi tarafından yaratılan ayna epoksi reçinesine gömülmüş karbon nanotüplerden üretildi. Doğal olarak, karbon nanotüpleri, en azından yapısal mukavemet, benzersiz elektriksel özellikler ve ısının verimli iletimi olmayan çok çeşitli avantajlar sunar. Ancak Goddard ekibi, lensleri için bu malzemeyi de seçti çünkü teleskop aynaları oluşturmak için hafif, son derece stabil ve kolayca tekrar üretilebilir bir seçenek sunuyor.
Dahası, karbon nanotüplerden yapılmış aynalar parlatma gerektirmez, bu da uzay tabanlı teleskoplar söz konusu olduğunda zaman alıcı ve pahalı bir işlemdir. Ekip, bu yeni yöntemin yeni bir düşük maliyetli CubeSat uzay teleskopları oluşturmanın yanı sıra daha büyük yer tabanlı ve uzay tabanlı teleskoplar söz konusu olduğunda maliyetleri azaltmaya yardımcı olacağını umuyor.
Bu tür aynalar özellikle birden fazla ayna segmenti kullanan teleskoplarda (Mauna Kea'daki Keck Gözlemevi ve James Webb Uzay Teleskobu gibi) faydalı olacaktır. Bu tür aynalar, kolayca üretilebildiği ve pahalı parlatma ve taşlama ihtiyacını ortadan kaldıracağı için gerçek bir maliyet kesici olacaktır.
Diğer potansiyel uygulamalar arasında derin uzay iletişimi, geliştirilmiş elektronikler ve uzay aracı için yapısal malzemeler bulunur. Şu anda, karbon nanotüplerin üretimi oldukça sınırlıdır. Ancak, daha yaygın hale geldikçe, bu mucize malzemenin uzay araştırmaları ve araştırmalarının tüm yönlerine girmesini bekleyebiliriz.
