Vantablack 310 が天文学者の光害を削減するのに役立つ

Scientists from Surrey NanoSystems have successfully created the blackest black ever. The new paint, called Vantablack, is capable of eliminating light pollution in sensitive space equipment, such as telescopes and cryogenic chambers. Here’s how the blackest black could help astronomers better understand and explore the universe.

衛星と宇宙デブリからの光害

Have you noticed that it has become much harder to observe the night sky in your area? Many factors could be contributing to this scenario, including light pollution. When you think of light pollution, you may consider light created by the cities and other earthly items as the main culprit.

しかし、衛星による光害は天文学者にとって頭痛の種となる重大な問題です。衛星は高性能望遠鏡の画像にストリークやその他の光害を残すことがあります。これらの装置は数百万ドルの費用がかかるため、天文学者はこの状況に対処する手段が必要です。

出典 – Vantablack

残念ながら、過去5年間に宇宙へ投入された衛星の数は、これまでの総数を上回るほど増加しています。現在、衛星は日常の移動からエンターテイメント、そして防衛に至るまで、あらゆる分野で重要な役割を果たしています。

This dependency on space-borne technology will only increase in the coming years, leading analysts to predict that the light pollution problem will worsen, restricting the returns achieved from high-end telescope projects like the  James Webb or Vera Rubin telescope. Both of which cost taxpayers millions to put into orbit. Sadly, some reports claim as much as 40% of the image will contain light pollution.

光を吸収する黒塗料の活用

While there have been many sciences employed to attempt to reduce the effects of light pollution on these devices, the most effective has turned out to be special black paint designed to absorb light waves.

Companies like SpaceX (SPCX ) have experimented with dark paint as a way to prevent light pollution problems with limited success. The main problem with the SpaceX attempt was that it began to overheat due to all the added light radiation it absorbed.

Surrey NanoSystems in the UK has been pivotal in boosting the effectiveness of black paint. Their previous work helped to demonstrate the effectiveness of super black paint to reduce light pollution.

The main drawback with this product at the time was that it couldn’t be handled without damaging the carbon nanotube surface. Recognizing the need to continue their research, the team has made some adjustments to improve their results.

Vantablack の研究

Surrey NanoSystems のエンジニアは、低温チャンバー内の光害を低減するために炭素ナノチューブコーティング Vantablack を開発しました。これらのチャンバーは、深宇宙で動作する部品のテストに最適です。

エンジニアは、部品が数百万マイル離れた宇宙へ送られる前に潜在的な問題を特定でき、失敗がミッション全体を危険にさらすことを防げます。Vantablack コーティングは炭素ナノチューブを利用し、フーリエ変換分光モジュール内で -269°C において光の抑制を実現します。

エンジニアはさらに Vantablack 310 塗料を発表しました。このコーティングは従来の設計をいくつかの重要な点で改良した、黒よりも黒い宇宙用塗料です。その厚みから「すすのような」と表現されています。さらに、このコーティングは特殊なバインダーを組み込んでおり、前世代よりもはるかに頑丈で耐久性があります。

Vantablack 310 で深宇宙をシミュレートする

Vantablack 310 をテストするため、エンジニアは軌道をシミュレートできる特殊チャンバーを作成しました。チームは低温チャンバーを用いて深宇宙での3年間をシミュレートしました。テスト段階で、エンジニアは光子漏れを記録しました。
科学者は低温遠赤外（FIR）フーリエ変換分光スキャン機構（FTSM）を利用し、測定が極めて高感度で光害のごくわずかな量さえも検出できるようにしました。特筆すべきは、テストがカナダ宇宙庁とレザーブリッジ大学で実施されたことです。

Vantablack 310 の低温テストでの性能

Vantablack 宇宙塗料のテスト結果は、従来バージョンに比べて画期的な向上を示しました。天体の光度（明るさ）を測定した際、Vantablack は全スペクトルで光の98％を吸収しました。これは、従来のコーティングが約95％の光を吸収していたのに比べ、顕著な改善です。

結果は、Vantablack が入射角すべてから光を吸収し、その能力を高めていることを示しました。さらに、この塗料は最初から環境に配慮して設計されており、将来の炭素削減目標を満たすことが可能です。

テスト結果は、Vantablack 310 が競合製品よりも耐久性が高いことも示しました。このコーティングは取り扱いが容易で、衛星やその他の宇宙機器に簡単に適用できます。この追加の耐久性により、コスト効果が向上し、深宇宙の過酷な環境に耐える塗料の能力が向上します。

Vantablack の利点

Vantablack が市場で成功する多くの利点があります。まず、衛星を肉眼や高性能望遠鏡の画像から見えにくくすることができます。この成果により、天文学者は最新の最先端機器を最大限に活用でき、将来の発見への道が開かれます。

Vantablack が向上した光学性能を提供する

Vantablack の主な利点の一つは、望遠鏡やその他の宇宙機器の光学性能を向上させることです。これらの高度に感度の高い天文学測定装置は数十億ドルの費用がかかり、打ち上げも高価で、科学的取り組みにとって重要です。したがって、性能を向上させるものは成功に不可欠です。

温度変化に対する耐性

宇宙で動作するためには、装置は氷点下から高熱へシームレスに移行できなければなりません。衛星は軌道上で、太陽側と極寒側が数年にわたって交互に向くことがあります。Vantablack はこれらの条件に耐え、将来の宇宙船に最適なソリューションです。

Vantablack が製造コストを削減する

Vantablack 310 が市場にもたらす追加の耐久性は、ゲームチェンジャーです。この素材はメーカーが自社で衛星に適用でき、コストや出荷遅延を削減し、全体の組立プロセスを迅速化します。さらに、耐久性のあるコーティングは、光害低減を目指す代替手段に比べてはるかにシンプルです。

Vantablack 研究者

黒よりも黒い塗料の研究は、Surrey NanoSystems とサリー大学の共同事業です。特筆すべきは、同社が大学からスピンオフした企業で、黒よりも黒いコーティングのさらなる研究資金を得るために設立されました。開始以来、プロジェクトはイノベーションの評価を得て、航空宇宙コーティングや宇宙光学などの先駆けとなっています。

Vantablack の応用

Vantablack は航空宇宙、軍事、科学研究分野で多くの応用があります。光害を除去できることは、センサーをより正確かつ容易に構築できる大きな利点です。以下は Vantablack の潜在的な応用例です。

望遠鏡コーティング

Vantablack は天文学者の光学性能向上に貢献することが期待されています。このコーティングは、超高性能装置からの衛星ストリーミングやその他の光害を低減するために使用されます。これらの衛星望遠鏡の多くは軌道上に配置され、Vantablack の耐久性向上により寿命が延び、精度が向上するでしょう。

低温チャンバー

低温チャンバーの利用は増加しています。これらの装置は、量子コンピュータなどでアイテムを氷点以下に保つために使用されます。場合によっては、光放射が極めて少ない深宇宙をシミュレートするために低温技術が利用されます。
エンジニアは、Vantablack S-IR を内部光学表面に適用することで、レーザー式低温 FIR FTSM 位置フィードバックモジュールを含む低温装置の性能が向上したことを指摘しました。

Vantablack の未来

Vantablack の将来は有望です。同社の最新バージョンである Vantablack 310 は、学生衛星 Jovian 1 に搭載され、展開型太陽電池パネルのコーティングとして宇宙へ送られます。
特筆すべきは、この低軌道衛星がレーザーで追跡され、軌道に沿ってコーティングの反射率と性能がモニタリングされることです。科学者はこのデータを活用して Vantablack 系列をさらに改良します。

航空宇宙コーティングへの投資

航空宇宙コーティング分野は、現代技術において重要な要素です。これらの企業は材料科学の限界に挑み、独自の機能を持つ新素材の組み合わせを発見し、深宇宙探査などの任務に最適です。以下は、航空宇宙コーティング市場でイノベーションの評価を得ている企業の一例です。

Howmet Aerospace Inc.

Howmet Aerospace (HWM ) は、1926 年に全く異なる事業領域で Austenal という名前で市場に参入しました。当時は歯科製品を提供していましたが、第一次世界大戦後に事業が転換し、航空機エンジン用スーパーチャージャーの製造に進出しました。
1965 年に多数の買収とペンシルベニア州ピッツバーグへの新本社設立を経て、同社は名称を Howmet に変更し、精密金属製品に注力しました。現在、Howmet Aerospace は市場に多くの重要部品とコーティングを提供しています。

最新の Howmet Aerospace Inc. (HWM) 株式ニュースと開発情報

Vantablack – 空の光害を消し去る

Vantablack とそのバリエーションは、より効果的な天文学への扉を開きます。このコーティングは、膨大な熱を発生させることなく、当たる光放射の大部分を吸収する技術を利用しています。この特性により、将来の宇宙ミッションに最適な選択肢となります。そのため、次世代の電気自動車のディスプレイから宇宙船内部に至るまで、Vantablack が見られるようになるでしょう。

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