北京
下一次太阳爆发剧烈活动、可能烧毁地球电网时，发出警告的或许会是一个微型装置。
加州大学圣迭戈分校的工程师研制出一种用于望远镜的微型光学元件，直径仅6毫米。该元件与BAE系统公司太空与任务系统分部合作开发，有望简化太空探测硬件，在大幅降低任务成本的同时，极大提升监测危险空间天气的能力。
微型超表面技术
超表面是一种先进的纳米技术，由经过微纳结构设计的平面光学元件构成。
利用这些纳米结构，该装置能够以传统玻璃透镜和反射镜在物理上无法实现的方式操控光线，例如同时分离并控制光的偏振通道。
此前，这项技术多半只是学术上的小把戏。“绝大多数关于超表面的学术研究仍停留在概念验证阶段，”该研究的资深作者、加州大学圣迭戈分校工程学教授诺亚·鲁宾说。
鲁宾的团队将这一概念带出了实验室。他们的产业合作伙伴BAE系统公司让这块微型透镜经历了严酷的振动和极端温度测试。它顺利通过，这项纳米技术正式获得太空认证。
“能够将我们的技术部署到太空，我们感到很兴奋，”鲁宾说，“我认为这是一个很好的例子，说明基础学术研究确实能转化为对太空探索和科学具有真正潜力的东西。”
太阳磁场常被用来预测大规模太阳爆发，比如向地球抛射带电粒子的日冕物质抛射。为此，需要分析偏振，即入射太阳光的振动方向。现有的太空望远镜采用不同的方法：先拍摄一张图像，再机械旋转光学元件拍摄另一张图像，然后用数字手段将它们拼接起来。
这一过程不仅缓慢，而且极易受到最轻微抖动的影响。当航天器振动时，哪怕曝光之间一次微小的晃动，都可能使精细的太阳数据彻底模糊。为防止这种情况，NASA不得不建造极其复杂、昂贵的稳定系统。“这些系统的成本常常远超望远镜本身，”鲁宾指出。
而这款新的6毫米超表面彻底消除了运动部件。它将入射太阳光在同一时间分成若干不同的偏振路径。望远镜不再需要拍摄一系列缓慢的照片，而是在一次快照中同时捕获所有磁场数据。
“凭借更快的帧率，我们可以观测到以往仪器因速度太快而无法捕捉的现象，”该研究的第一作者丽莎·李说。
绘制磁场图
为了证明该装置确实能从事真正的科学研究，研究人员将其集成到一台定制望远镜中，并前往新墨西哥州的邓恩太阳望远镜进行测试。
这套装置形成了极具反差的对比：太阳光照射到136英尺高塔顶部的反射镜，再传输至地下228英尺处，然后被反射回地面。在那里，光线穿过该团队6毫米的微型元件。
这个微型透镜成功绘制出了活跃太阳黑子内部的强磁场。当团队将数据与NASA庞大的在轨太阳动力学天文台的观测结果进行比对时，两者几乎完全相同。微型透镜的表现与巨型卫星不相上下。
如今，该团队已把目光投向发射台。经过五年的研发以及NASA的资助，研究人员已正式提交了任务概念研究提案。一旦入选，他们这个6毫米的微型“眼睛”或许很快就能搭乘火箭进入太空——证明有时最重大的突破，恰恰来自最小的封装。
该论文于6月10日发表在《科学进展》上。
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