Wie werden Microshutter-Arrays in James Webb und zukünftigen Weltraumteleskopen verwendet?

Frage: Wie werden Microshutter-Arrays in James Webb und zukünftigen Weltraumteleskopen verwendet? Funktionieren sie als eine Art bewegliches Loch oder Schlitz, oder ist das Muster komplizierter, wie bei einem Teleskop mit codierter Apertur ? Ich kann mir jedoch nicht vorstellen, dass das funktionieren würde, da die Anwendung anscheinend eher Spektroskopie als nur Bildrekonstruktion umfasst.

Die NASA Goddard-Nachricht NASA to Demonstrate New Star-Watching Technology with Thousands of Tiny Shutters sagt:

Die als Next-Generation Microshutter Array (NGMSA) bezeichnete Technologie wird am 27. Oktober erstmals auf der Mission Far-ultraviolet Off Rowland-circle Telescope for Imaging and Spectroscopy, kurz FORTIS, fliegen. Das Array umfasst 8.125 winzige Blendenverschlüsse . jedes etwa so breit wie ein menschliches Haar, die sich nach Bedarf öffnen und schließen, um bestimmte Himmelsobjekte zu fokussieren.

Und

Die Microshutter-Technologie gibt Wissenschaftlern die Möglichkeit, mehrere Spektren gleichzeitig zu erzeugen. Diese Fähigkeit verbessert die Produktivität sowohl bei Höhenforschungsraketenmissionen, die nur sechs Minuten Beobachtungszeit bieten, als auch bei großen weltraumgestützten Observatorien, die bis zu einer Woche brauchen können, um schwache, weit entfernte Objekte zu beobachten und genug Licht zu sammeln, um gute Spektren zu erhalten. Da die Beobachtungszeit knapp ist, ist die Fähigkeit, Licht von mehreren Objekten gleichzeitig zu sammeln, von größter Bedeutung.

Webb, dessen Start für 2021 geplant ist, wird die Microshutter-Technologie der ersten Generation der NASA tragen – vier 365-mal-172-Microshutter-Arrays, die zusammen 250.000 Shutter umfassen. Sie werden es Webb ermöglichen, Spektren von Hunderten von Objekten gleichzeitig zu erhalten.

Was das Array der nächsten Generation auf FORTIS von dem auf Webb unterscheidet, ist die Art und Weise, wie die Rollläden geöffnet und geschlossen werden. Die Arrays von Webb verwenden einen großen Magneten, der über die Fensterläden streicht, um sie zu aktivieren. Wie alle mechanischen Teile nimmt der Magnet jedoch Platz ein und erhöht das Gewicht. Darüber hinaus können magnetisch aktivierte Arrays nicht einfach in der Größe skaliert werden. Infolgedessen ist diese ältere Technologie für die Unterstützung zukünftiger Weltraumteleskope, die größer als Webb sind, im Nachteil.

Magnet beseitigt

Um zukünftigen Missionen gerecht zu werden, eliminierte Goddards Microshutter-Entwicklungsteam den Magneten. Die Rollläden in der 128-mal-64-Pilotanordnung, die auf FORTIS fliegen wird, öffnen und schließen sich durch elektrostatische Wechselwirkungen. Durch Anlegen einer Wechselspannung an Elektroden auf der Vorderseite der Mikroverschlüsse schwingen die Verschlüsse auf. Um die gewünschten Verschlüsse zu verriegeln, wird eine Gleichspannung an Elektroden auf der Rückseite angelegt.

Ohne einen Magneten kann das Array der nächsten Generation dramatisch vergrößert werden – und genau das versucht das Team zu erreichen. Insbesondere verwenden Greenhouse und Li fortschrittliche Fertigungstechniken, um ein viel größeres 840 x 420-Array zu schaffen, das mit 352.800 Mikroverschlüssen ausgestattet ist und das Sichtfeld eines Instruments dramatisch vergrößert.

„Das Array, das auf FORTIS fliegt, ist ein Technologieentwicklungsprototyp für den Großen“, sagte Greenhouse.