Da quando sono stati prodotti per la prima volta, i nanotubi di carbonio sono riusciti a scatenare un'entusiasmo nella comunità scientifica. Con applicazioni che vanno dal trattamento delle acque all'elettronica, dalla biomedicina all'edilizia, questo non dovrebbe sorprendere. Ma un team di ingegneri della NASA del Goddard Space Flight Center di Greenbelt, nel Maryland, ha aperto la strada all'uso dei nanotubi di carbonio per un altro scopo: i telescopi spaziali.
Utilizzando i nanotubi di carbonio, il team di Goddard - guidato dal Dr. Theodor Kostiuk del Planetary Systems Laboratory della NASA e dalla divisione di esplorazione del sistema solare - ha creato un nuovo rivoluzionario tipo di specchio per telescopio. Questi specchi saranno installati come parte di un CubeSat, uno che potrebbe rappresentare una nuova generazione di telescopi spaziali a basso costo e altamente efficaci.
Quest'ultima innovazione sfrutta anche un altro campo che ha visto molti sviluppi negli ultimi tempi. CubeSats, come altri piccoli satelliti, ha svolto un ruolo sempre più importante negli ultimi anni. A differenza dei satelliti più grandi e voluminosi di una volta, i satelliti in miniatura sono una piattaforma a basso costo per condurre missioni spaziali e ricerca scientifica.
Oltre alle agenzie spaziali federali come la NASA, offrono anche alle imprese private e agli istituti di ricerca l'opportunità di condurre comunicazioni, ricerche e osservazioni dallo spazio. Inoltre, rappresentano anche un modo economico per coinvolgere gli studenti in tutte le fasi della costruzione satellitare, della distribuzione e della ricerca spaziale.
Certo, le missioni che si basano su satelliti in miniatura non generano probabilmente lo stesso interesse o ricerca scientifica delle operazioni su larga scala come la missione Juno o la sonda spaziale New Horizons. Ma possono fornire informazioni vitali come parte di missioni più grandi o lavorare in gruppo per raccogliere maggiori quantità di dati.
Con l'aiuto del finanziamento del programma di ricerca e sviluppo interno di Goddard, il team ha creato un banco ottico da laboratorio composto da componenti standard già pronti per testare il design complessivo del telescopio. Questo banco è costituito da una serie di spettrometri in miniatura sintonizzati sulle lunghezze d'onda ultraviolette, visibili e del vicino infrarosso, che sono collegati al fascio focalizzato degli specchi di nanotubi tramite un cavo ottico.
Usando questa panchina, il team sta testando gli specchi ottici, vedendo come resistono a diverse lunghezze d'onda della luce. Peter Chen - il presidente di Lightweight Telescopes, una società con sede nel Maryland - è uno degli appaltatori che lavorano con il team Goddard per creare il telescopio CubeSat. Come citato da un recente comunicato stampa della NASA:
“Nessuno è stato in grado di realizzare uno specchio usando una resina di nanotubi di carbonio. Questa è una tecnologia unica attualmente disponibile solo su Goddard. La tecnologia è troppo nuova per volare nello spazio e per prima cosa deve passare attraverso i vari livelli di avanzamento tecnologico. Ma questo è ciò che i miei colleghi Goddard (Kostiuk, Tilak Hewagama e John Kolasinski) stanno cercando di realizzare attraverso il programma CubeSat.
A differenza di altri specchi, quello creato dal team del Dr. Kostiuk è stato fabbricato con nanotubi di carbonio incorporati in una resina epossidica. Naturalmente, i nanotubi di carbonio offrono una vasta gamma di vantaggi, non da ultimo la resistenza strutturale, le proprietà elettriche uniche e la conduzione efficiente del calore. Ma il team di Goddard ha anche scelto questo materiale per i suoi obiettivi perché offre un'opzione leggera, altamente stabile e facilmente riproducibile per la creazione di specchi telescopici.
Inoltre, gli specchi realizzati con nanotubi di carbonio non richiedono lucidatura, che è un processo che richiede tempo e denaro quando si tratta di telescopi spaziali. Il team spera che questo nuovo metodo si rivelerà utile nella creazione di una nuova classe di telescopi spaziali CubeSat a basso costo, oltre a contribuire a ridurre i costi quando si tratta di telescopi terrestri e spaziali più grandi.
Tali specchi sarebbero particolarmente utili nei telescopi che utilizzano più segmenti di specchi (come l'Osservatorio Keck di Mauna Kea e il James Webb Space Telescope). Tali specchi sarebbero una vera riduzione dei costi in quanto possono essere facilmente prodotti ed eliminerebbero la necessità di costose operazioni di lucidatura e rettifica.
Altre potenziali applicazioni includono comunicazioni nello spazio profondo, elettronica migliorata e materiali strutturali per veicoli spaziali. Attualmente, la produzione di nanotubi di carbonio è piuttosto limitata. Ma man mano che diventa più diffuso, possiamo aspettarci che questo materiale miracoloso si stia facendo strada in tutti gli aspetti dell'esplorazione e della ricerca spaziale.
