Ces images prises avec un microscope électronique à balayage montrent les détails d'un nouvel absorbeur qui permet des observations par la caméra aéroportée à large bande haute résolution-plus, ou HAWC+, un nouvel instrument SOFIA. Les "pointes" ont été inspirées par la structure de l'œil d'un papillon de nuit. Crédit :NASA
La nature, et plus particulièrement un oeil de papillon, a inspiré la technologie qui permet à une nouvelle caméra développée par la NASA de créer des images d'objets astronomiques avec une sensibilité bien plus grande qu'auparavant.
L'idée est simple. Lorsqu'on l'examine de près, l'œil d'un papillon contient un très beau tableau de petites protubérances cylindriques effilées. Leur travail consiste à réduire la réflexion, permettant à ces créatures nocturnes d'absorber autant de lumière que possible afin qu'elles puissent naviguer même dans l'obscurité.
Le même concept de technologie d'absorbeur, lorsqu'il est appliqué à un absorbeur d'infrarouge lointain, résulte en une structure de silicium contenant des milliers d'éléments étroitement emballés, pointes micro-usinées ou protubérances cylindriques pas plus hautes qu'un grain de sable. C'est un élément essentiel des quatre 1, Réseaux de détecteurs de bolomètres de 280 pixels qu'une équipe de scientifiques et de technologues du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, créé pour la caméra large bande aéroportée haute résolution-plus, ou HAWC+.
La NASA vient de terminer la mise en service de HAWC+ à bord de l'Observatoire stratosphérique d'astronomie infrarouge, ou SOFIA, une joint-venture entre la NASA et le Centre aérospatial allemand, ou DLR. Cet avion 747SP fortement modifié transporte avec lui un télescope de huit pieds et six instruments à des altitudes suffisamment élevées pour ne pas être obscurci par l'eau dans l'atmosphère terrestre, qui bloque la plupart des rayonnements infrarouges des sources célestes.
L'appareil photo amélioré fait non seulement des images, mais mesure aussi la lumière polarisée issue de l'émission de poussière dans notre galaxie. Avec cet instrument, les scientifiques pourront étudier les premiers stades de la formation des étoiles et des planètes, et, avec le polarimètre de HAWC+, cartographier les champs magnétiques dans l'environnement autour du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.
La NASA a récemment terminé la mise en service d'une nouvelle caméra aéroportée sur l'avion SOFIA de la NASA. Cette image montre HAWC+ sur le télescope de SOFIA. Crédit :NASA/AFRC
Avec un tel système, jamais utilisé auparavant en astronomie, même des variations infimes de la fréquence et de la direction de la lumière peuvent être mesurées. « Cela permet au détecteur d'être utilisé sur une bande passante plus large. Cela rend le détecteur beaucoup plus sensible, en particulier dans l'infrarouge lointain, " a déclaré le scientifique de Goddard Ed Wollack, qui a travaillé avec Christine Jhabvala, experte en détecteurs Goddard, pour concevoir et fabriquer les absorbeurs micro-usinés essentiels aux détecteurs bolomètres développés par Goddard.
Les bolomètres sont couramment utilisés pour mesurer le rayonnement infrarouge ou thermique, et sont, en substance, thermomètres très sensibles. Lorsque le rayonnement est focalisé et frappe un élément absorbant, généralement un matériau avec un revêtement résistif, l'élément est chauffé. Un capteur supraconducteur mesure alors le changement de température qui en résulte, révélant l'intensité de la lumière infrarouge incidente.
Ce bolomètre particulier est une variante d'une technologie de détection appelée capteur sous-grille backshort, ou BUGS, utilisé maintenant sur un certain nombre d'autres instruments sensibles à l'infrarouge. Dans cette application particulière, les structures optiques réfléchissantes, appelées backshorts, sont remplacées par des absorbeurs micro-usinés qui arrêtent et absorbent la lumière.
L'équipe avait expérimenté des nanotubes de carbone comme absorbeur potentiel. Cependant, les tubes de forme cylindrique maintenant utilisés pour une variété d'applications de vols spatiaux se sont avérés inefficaces pour absorber les longueurs d'onde de l'infrarouge lointain. À la fin, Wollack a considéré le papillon de nuit comme une solution possible.
"Vous pouvez être inspiré par quelque chose dans la nature, mais vous devez utiliser les outils à portée de main pour le créer, " a déclaré Wollack. " C'était vraiment le rassemblement de gens, Machines, et matériaux. Maintenant, nous avons une nouvelle capacité que nous n'avions pas auparavant. C'est ça l'innovation."
