NASA tìm ra vật liệu mới hỗ trợ việc quan sát thiên văn

Một nghiên cứu mới được công bố tại Hội nghị quang tử toàn cầu. NASA đã nghiên cứu ra vật liệu mới giúp hấp thụ các tia sáng, nhờ đó các tín hiệu chuyển về Trái Đất mạnh mẽ hơn. Đây là một bước ngoặt lớn trong việc nghiên cứu vũ trụ và chế tạo các thiết bị thiên văn học mới.

Khi thực hiện nghiên cứu về các vật thể ở rất xa trong vũ trụ, dù là các chùm tia sáng rải rác nhỏ nhất cũng có thể tàn phá các máy dò nhạy cảm và các thiết bị thiên văn học khác. Hiện nay, các nhà khoa học đang sử dụng lớp sơn màu đen trên vách ngăn và các bộ phận giúp ngăn ngừa các tia sáng chiếu trực tiếp lên bề mặt, tuy nhiên phương pháp này chỉ giúp kiểm soát được 90% chùm sáng chiếu tới. Các kỹ sư của NASA đã phát triển một công nghệ mới cho phép hấp thụ hơn 99% tia cực tím, tia hồng ngoại và các tia sáng khác. Điều này mở ra cơ hội nghiên cứu và áp dụng các thiết bị mới giúp rút gọn khoảng cách không gian và Trái Đất.

Các vật liệu “siêu đen” mới được phát triển tại Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard của NASA thực chất là một lớp phủ ngoài lên màng mỏng của các ống nano carbon đa vách được đặt theo chiều dọc trên các chất liệu khác nhau, giống như một tấm thảm dày. Sử dụng một lớp sắt xúc tác, nhóm nghiên cứu đã phát triển các ống nano ở lớp dưới các vật liệu thường được sử dụng trong các thí nghiệm khoa học không gian, bao gồm silicon, titan, thép không gỉ.

Các khoảng nhỏ li ti giữa các sợi nano carbon khiến vật liệu
mới trông giống như một tấm thảm dày.

Một nhược điểm của lớp sơn đen đang được sử dụng hiện nay là chúng không còn giữ được màu đen khi ở nhiệt độ đông lạnh, thay vào đó, chúng trở trên sáng bóng, hơi bạc. Khi đó, khả năng hấp thụ ánh sáng bị giảm đi. Nhà khoa học Ed Wollack Goddard cho biết để thu thập được các tín hiệu hồng ngoại mờ nhạt phát ra từ các vật thể ở rất xa trong vũ trụ, các thiết bị phải hoạt động trong điều kiện cực lạnh. Nhiệt độ càng thấp, các thiết bị càng nhạy cảm với các tín hiệu.

Các thí nghiệm và kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu mới có khả năng hấp thụ tới 99,5% ánh sáng cực tím, những tia sáng có thể nhìn thấy được và 98% đối với các tia sáng xa hơn hoặc các tia hồng ngoại. Điều này có thể đạt được bởi vì những khoảng trống nhỏ giữa các ống nano hấp thụ và ngăn chặn các tia sáng phản chiếu lên bề mặt và hạn chế các tác động của chúng.

"Với công nghệ này, khả năng hấp thụ của vật liệu được tăng lên gấp 50 lần. Vật liệu mà chúng tôi nghiên cứu gần như là hoàn hảo khi đi qua các dải sáng đa dạng, từ tia cực tím tới các tia hồng ngoại bước sóng dài". John Hagopian, trưởng nhóm nghiên cứu chia sẻ. "Chưa một vật liệu nào trước đó đạt được kết quả này". Công nghệ này có thể áp dụng trong việc chế tạo tàu vũ trụ. Các bộ phận hồng ngoại, cảm ứng nhiệt sẽ hoạt động hiệu quả hơn.

Các thử nghiệm được thực hiện trên vật liệu mới.

Lợi ích mà kết quả nghiên cứu này mang lại là rất to lớn. Nó giúp các nhà thiên văn học quan sát tốt các vật thể ở xa, chẳng hạn như hành tinh quay quanh các ngôi sao trong dải Thiên hà. Bên cạnh đấy, các nhà khoa học nghiên cứu đại dương và khí quyển Trái Đất cũng sẽ được hưởng lợi. Hiện nay hơn 90% các thiết bị nghiên cứu khí quyển Trái Đất đều hoạt động dựa vào luồng ánh sáng thu thập được, trong đó có quá nhiều tín hiệu yếu không thể phân tích. Các nhà khoa học hy vọng sẽ có thể lấy được các tín hiệu này.

Các nhà khoa học đang nghiên cứu để có thể hoàn thiện hơn trước khi áp dụng vào các thiết bị. "Đây là một vật liệu mới đầy triển vọng", Wollack phát biểu. "Nó hoạt động mạnh mẽ, trọng lượng nhẹ, và tốt hơn những vật liệu trước đó". Nghiên cứu này được báo cáo tại Hội nghị quang tử toàn cầu SPIE.