加州大學聖地牙哥分校的工程師們研發出一種僅有六毫米直徑的小型光學元件，專為望遠鏡設計。此設備由 BAE 系統的太空與任務系統部門共同開發，可望簡化太空探索硬件。它承諾能顯著降低任務成本，同時大幅提升監測危險太空天氣的能力。這一元件集成了超表面技術，標誌著光學科技的一次重大進步。
新型光學元件顯著提升太空探索能力
超表面是一種先進的納米技術，包含一個平坦的光學元件，內部設計有微觀納米結構。利用這些納米結構，該設備能以獨特方式操控光線，例如同時分離和控制其極化通道，這是傳統玻璃鏡片和鏡子無法實現的。至今，此技術大多仍停留在學術概念階段。研究的高級作者、加州大學聖地牙哥分校的工程學教授諾亞·魯賓（Noah Rubin）表示：「大多數關於超表面的學術研究仍停留在概念驗證階段。」
魯賓的團隊將這一概念帶出實驗室，並與 BAE 系統的行業合作夥伴進行了徹底的測試，包括強烈的振動和極端的温度條件，最終通過了測試，這項納米技術正式獲得了太空資格。
魯賓表示：「我們對能夠在太空中部署我們的技術感到興奮。我認為這是一個很好的例子，展示了基礎學術研究如何轉化為具有真正潛力的太空探索與科學。」太陽的磁場通常被研究以預測大規模的太陽噴發，例如日冕物質拋射，這些現象會向地球發送帶電粒子。為此，需要分析太陽光的極化，即來自陽光的振動方向。現有的太空望遠鏡使用不同的方法來進行這一分析，通常需要拍攝一張影像，機械旋轉光學元件，再拍攝另一張影像，然後將這兩張影像數字拼接在一起。
這一過程緩慢且容易受到微小振動的影響。
隨著太空船的振動，即使是微小的晃動也可能完全模糊脆弱的太陽數據。為了防止這種情況，NASA 需要建造極為複雜且昂貴的穩定系統。魯賓指出：「這些系統的成本往往遠高於望遠鏡本身。」而這款新型的六毫米超表面則完全消除了移動部件的需求。它能在同一時間內將進入的陽光分成多個不同的極化路徑。望遠鏡不再需要緩慢的拍攝序列，而是能在單一快照中同時捕捉所有的磁數據。該研究的第一作者莉莎·李（Lisa Li）表示：「憑藉這些更快的幀率，我們可以觀察到以前儀器無法捕捉的快速現象。」
小型鏡頭或將改變太空觀測方式
為了證明該設備實際上能進行科學研究，研究人員將其集成到一台定製的望遠鏡中，並前往新墨西哥州的鄧恩太陽望遠鏡進行實地測試。此次設置形成了巨大的對比：陽光照射在一個 136 英尺高的塔頂鏡子上，然後沿著 228 英尺的地下通道反射回地面，最終經過該團隊的小型六毫米元件。這顆微型鏡頭成功繪製了活躍太陽黑子內部強烈的磁場。當團隊將其數據與 NASA 的巨大軌道太陽動力觀測衞星的觀察結果進行對比時，結果幾乎完全相同。
這顆小型鏡頭的性能與大型衞星相當。
目前，團隊正將目光投向發射平台。在五年的開發和 NASA 的資金支持下，研究人員已提交了一份正式的任務概念研究提案。如果該提案獲選，他們的小型六毫米鏡頭可能很快會搭乘火箭進入太空，證明有時最大的突破來自最小的設備。該研究論文已於 6 月 10 日發表於《科學進展》期刊。
