Vantablack 310 hjälper astronomer att minska ljusföroreningar

Forskare vid Surrey NanoSystems har utvecklat beläggningen Vantablack, som reflekterar extremt lite ljus. Materialet kan minska ströljus och de störningar det orsakar i känslig rymdutrustning, som teleskop och kryogena kammare. Här ser vi på hur denna mycket svarta beläggning kan hjälpa astronomer att observera och förstå universum bättre.

Ljusföroreningar från satelliter och rymdskrot

Har du märkt att det har blivit mycket svårare att observera natthimlen i ditt område? Många faktorer kan bidra till detta scenario, inklusive ljusföroreningar. När du tänker på ljusföroreningar kanske du betraktar ljus som skapas av städer och andra jordiska föremål som huvudorsaken.

Dock är ljusförorening från satelliter ett stort problem som fortsätter att ge astronomer huvudvärk. Satelliter kan lämna streck och annan ljusförorening på högkvalitativa teleskopbilder. Eftersom dessa enheter kostar miljoner, behöver astronomer ett sätt att bekämpa situationen.

Källa – Vantablack

Tyvärr har satellituppskjutningar ökat, med fler enheter levererade till rymden under de senaste fem åren än under hela historien. Idag spelar satelliter en avgörande roll i allt från dina dagliga resor till underhållning och försvar.

Detta beroende av rymdburen teknik kommer bara att öka under de kommande åren, vilket får analytiker att förutsäga att problemet med ljusföroreningar kommer att förvärras och begränsa avkastningen från högkvalitativa teleskopprojekt som James Webb- eller Vera Rubin-teleskopet. Båda kostade skattebetalarna miljoner för att sättas i omloppsbana. Tyvärr hävdar vissa rapporter att så mycket som 40 % av bilden kan innehålla ljusföroreningar.

Användning av svart färg för att absorbera ljusföroreningar

Även om många vetenskaper har använts för att försöka minska effekterna av ljusföroreningar på dessa enheter, har den mest effektiva visat sig vara speciell svart färg som är designad för att absorbera ljusvågor.

Företag som SpaceX (SPCX ) har experimenterat med mörk färg för att förhindra problem med ljusföroreningar med begränsad framgång. Huvudproblemet med SpaceX:s försök var att den började överhettas på grund av all den extra ljusradiation den absorberade.

Surrey NanoSystems i Storbritannien har varit avgörande för att öka effektiviteten hos svart färg. Deras tidigare arbete bidrog till att demonstrera effektiviteten av supersvart färg för att minska ljusföroreningar.

Den största nackdelen med den produkten vid den tiden var att den inte kunde hanteras utan att skada kolnanotrörsytan. Genom att inse behovet av att fortsätta sin forskning har teamet gjort några justeringar för att förbättra sina resultat.

Vantablack‑studie

Ingenjörer på Surrey NanoSystems utvecklade kolnanotrörbeläggningen Vantablack för att minska ljusföroreningar i kryogena kamrar. Dessa kamrar är idealiska för att testa föremål som ska fungera i djup rymd.

De gör det möjligt för ingenjörer att identifiera eventuella problem innan komponenterna skickas miljontals mil bort i rymden, där deras fel kan äventyra hela uppdraget. Vantablack‑beläggningen använder kolnanotrör för att uppnå ljusundertryckning vid -269 °C i en Fouriertransform‑spektroskopimodul.

Ingenjörerna släppte också färgen Vantablack 310. Denna beläggning är en svartare‑än‑svart rymdfärg som förbättrar tidigare designer på ett par viktiga sätt. Den har beskrivits som “rökliknande” på grund av sin tjocka natur. Dessutom integrerar denna beläggning speciella bindemedel som gör den mycket mer robust och hållbar än sin föregångare.

Simulering av djup rymd med Vantablack 310

För att testa Vantablack 310 skapade ingenjörerna en speciell kammare som kunde simulera omloppsbanor. Teamet simulerade tre år i djup rymd med hjälp av en kryogen kammare. Under testfasen dokumenterade ingenjörerna eventuell fotonläckage.

Forskaren använde en kryogen fjärrinfraröd (FIR) Fouriertransform‑spektroskopi‑skanningsmekanism (FTSM) för att säkerställa att deras mätningar var hyperkänsliga och kunde fånga även den minsta mängden ljusförorening. Noterbart är att testerna utfördes vid den kanadensiska rymdstyrelsen och vid University of Lethbridge.

Hur Vantablack 310 presterade i kryogena tester

Resultaten från Vantablack‑rymdfärgtesterna visade monumentala förbättringar jämfört med tidigare versioner. Vid mätning av magnitud (ljusstyrka hos astronomiska objekt) absorberade Vantablack 98 % av ljuset över hela spektrumet. Detta innebär en betydande förbättring jämfört med tidigare beläggningar, som vanligtvis absorberade omkring 95 % av ljuset.

Resultaten visade att Vantablack absorberar ljus från alla infallsvinklar, vilket ytterligare förbättrar dess kapacitet. Dessutom designades färgen från dag ett för att vara miljövänlig, vilket gör att den kan uppfylla framtida koldioxidmål.

Testresultatet visade också att Vantablack 310 var mer hållbar än konkurrenterna. Denna beläggning kan hanteras och enkelt appliceras på satelliter och annan rymdutrustning. Den extra motståndskraften gör den mer kostnadseffektiv och förbättrar färgens förmåga att stå emot de intensiva miljöerna i djup rymd.

Vantablack‑fördelar

Det finns många fördelar som gör Vantablack till en vinnare på marknaden. För det första kommer den att hjälpa till att göra satelliter osynliga för blotta ögat och för högkvalitativ teleskopavbildning. Detta resultat gör det möjligt för astronomer att få ut det mesta av den senaste toppmoderna utrustningen, vilket öppnar dörren för framtida upptäckter.

Vantablack levererar förbättrad optisk prestanda

En av de främsta fördelarna med Vantablack är att den kan förbättra den optiska prestandan hos teleskop och annan rymdutrustning. Dessa mycket känsliga astronomiska mätinstrument kan kosta miljarder, är dyra att skjuta upp och är kritiska för vetenskapliga insatser. Följaktligen är allt som ökar deras prestanda avgörande för framgång.

Motståndskraftig mot temperaturförändringar

För att fungera i rymden måste en enhet kunna gå sömlöst från under fryspunkten till intensiv värme. När satelliter kretsar kan de ofta ha en sida vänd mot solen och den andra mot extrem kyla i åratal. Vantablack klarar av dessa förhållanden, vilket gör den till den ideala lösningen för framtida rymdfarkoster.

Vantablack minskar tillverkningskostnader

Den extra motståndskraft som Vantablack 310 ger marknaden är en spelväxlare. Detta material kan appliceras på satelliter av tillverkare internt, vilket minskar kostnader, leveransförseningar och påskyndar hela monteringsprocessen. Dessutom är den hållbara beläggningen mycket mindre komplex än alternativa metoder som syftar till att minska ljusföroreningar.

Vantablack‑forskare

Studien av den svartare‑än‑svarta färgen är ett gemensamt projekt mellan Surrey NanoSystems och University of Surrey. Noterbart är att företaget är en avknoppning från universitetet som skapades för att få finansiering för vidare forskning om svartare‑än‑svarta beläggningar. Sedan lanseringen har projektet byggt upp ett rykte för innovation och hjälpt till att bana väg för rymdbeläggningar, rymdoptik och mer.

Vantablack‑tillämpningar

Det finns många tillämpningar för Vantablack inom flyg- och rymdsektorn, militären och den vetenskapliga forskningen. Förmågan att eliminera ljusföroreningar är en stor fördel som kommer att göra sensorer mer exakta och enklare att bygga. Här är några potentiella tillämpningar för Vantablack.

Teleskopbeläggning

Vantablack är avsedd att förbättra astronomers optik. Denna beläggning kommer att användas för att minska satellitströmning och andra former av ljusföroreningar från ultrahögkvalitativa enheter. Många av dessa satellitteleskop kommer att placeras i omloppsbana, där Vantablacks extra hållbarhet bör förlänga deras livslängd och förbättra noggrannheten.

Kryogena kamrar

Användningen av kryogena kamrar ökar. Dessa enheter används för att hålla föremål under fryspunkten, exempelvis i kvantdatorer. I vissa fall används kryogenik för att simulera djup rymd där ljusradiation är minimal.

Ingenjörerna noterade att applicering av Vantablack S‑IR på interna optiska ytor förbättrade prestandan hos kryogena enheter, inklusive laserbaserade kryogena FIR‑FTSM‑positionsåterkopplingsmoduler.

Vantablack‑framtiden

Vantablacks framtid ser lovande ut. Företagets senaste version, Vantablack 310, kommer att skickas ut i rymden på student‑satelliten Jovian 1, där den kommer att fungera som en beläggning för den utfällbara solpanelen.

Noterbart är att denna låg‑jord‑satellit kommer att spåras av en laser som övervakar beläggningens reflekterande egenskaper och prestanda när den följer sin bana. Forskaren kommer att använda dessa data för att ytterligare förbättra sin Vantablack‑serie.

Investering i rymdbeläggningar

Sektorn för rymdbeläggningar är en avgörande komponent i dagens teknik. Dessa företag driver gränserna för materialvetenskap genom att upptäcka nya kombinationer av material med unika egenskaper, vilket gör dem idealiska för uppgifter som djup rymdutforskning. Här är ett företag som har byggt upp ett rykte för innovation på marknaden för rymdbeläggningar.

Howmet Aerospace Inc.

Howmet Aerospace (HWM ) gick in på marknaden 1926 under namnet Austenal med ett helt annat fokus. På den tiden erbjöd företaget tandvårdsprodukter. Detta förändrades efter första världskriget, då företaget började tillverka flygmotorsupersurrare.

1965, efter ett flertal förvärv och ett nytt huvudkontor i Pittsburgh, PA, ändrade företaget sitt namn till Howmet och fokuserade på precisionsmetallprodukter. För närvarande erbjuder Hemet Aerospace många kritiska komponenter och beläggningar på marknaden.

Howmet Aerospace har starka strategiska partnerskap med företag som Lockheed Martin (LMT ), där de levererar viktiga komponenter för jaktflygplan. Företagets verksamhet har vuxit tillsammans med sina erbjudanden. Idag har företaget kontor och kunder över Nordamerika, Europa, Sydamerika och Asien.

Senaste nyheter och utvecklingar för Howmet Aerospace Inc. (HWM) aktie

Vantablack – Raderar ljusföroreningar från himlen

Vantablack och dess varianter öppnar dörren till mer effektiv astronomi. Beläggningen använder teknik för att absorbera majoriteten av den ljusradiation som träffar den utan att generera stora mängder värme. Denna förmåga gör den till det ideala valet för framtida rymdoperationer. På så sätt kan du se Vantablack på allt från insidan av rymdfarkoster till skärmen i din nästa elbil.

Läs om andra spännande rymdframsteg här.