Ngay từ khi chúng được sản xuất lần đầu tiên, các ống nano carbon đã có thể tạo ra sự phấn khích trong cộng đồng khoa học. Với các ứng dụng từ xử lý nước và điện tử, đến y sinh và xây dựng, điều này sẽ không gây ngạc nhiên. Nhưng một nhóm các kỹ sư của NASA từ Trung tâm bay không gian Goddard ở Greenbelt, Maryland, đã tiên phong trong việc sử dụng ống nano carbon cho một mục đích khác - kính viễn vọng dựa trên không gian.
Sử dụng ống nano carbon, nhóm Goddard - đứng đầu là Tiến sĩ Theodor Kostiuk thuộc Phòng thí nghiệm Hệ thống hành tinh và thám hiểm hệ mặt trời của NASA - đã tạo ra một loại gương kính viễn vọng mới mang tính cách mạng. Những chiếc gương này sẽ được triển khai như một phần của CubeSat, một chiếc gương có thể đại diện cho một loại kính viễn vọng dựa trên không gian hiệu quả cao, chi phí thấp.
Sự đổi mới mới nhất này cũng tận dụng lợi thế của một lĩnh vực khác đã chứng kiến rất nhiều sự phát triển muộn. CubeSats, giống như các vệ tinh nhỏ khác, đã đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong những năm gần đây. Không giống như các vệ tinh lớn hơn, cồng kềnh của năm qua, các vệ tinh thu nhỏ là một nền tảng chi phí thấp để thực hiện các nhiệm vụ không gian và nghiên cứu khoa học.
Ngoài các cơ quan không gian liên bang như NASA, họ cũng cung cấp cho các tổ chức nghiên cứu và kinh doanh tư nhân cơ hội để thực hiện liên lạc, nghiên cứu và quan sát từ không gian. Trên hết, chúng cũng là một cách chi phí thấp để thu hút sinh viên trong tất cả các giai đoạn xây dựng vệ tinh, triển khai và nghiên cứu trên không gian.
Được cho phép, các nhiệm vụ dựa trên các vệ tinh thu nhỏ không có khả năng tạo ra cùng một lượng quan tâm hoặc nghiên cứu khoa học như các hoạt động quy mô lớn như nhiệm vụ Juno hoặc tàu thăm dò không gian New Horizons. Nhưng họ có thể cung cấp thông tin quan trọng như một phần của các nhiệm vụ lớn hơn hoặc làm việc theo nhóm để thu thập lượng dữ liệu lớn hơn.
Với sự giúp đỡ tài trợ từ chương trình Nghiên cứu và Phát triển Nội bộ của Goddard, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một băng ghế quang trong phòng thí nghiệm được làm bằng các bộ phận ngoài kệ thông thường để kiểm tra thiết kế tổng thể của kính viễn vọng. Băng ghế này bao gồm một loạt các quang phổ thu nhỏ được điều chỉnh theo các bước sóng tử ngoại, khả kiến và cận hồng ngoại, được kết nối với chùm tia hội tụ của gương ống nano thông qua cáp quang.
Sử dụng băng ghế này, nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm các gương quang học, xem cách chúng đứng trước các bước sóng ánh sáng khác nhau. Peter Chen - chủ tịch của Kính thiên văn hạng nhẹ, một công ty có trụ sở tại Maryland - là một trong những nhà thầu làm việc với nhóm Goddard để tạo ra kính viễn vọng CubeSat. Như ông được trích dẫn bởi một thông cáo báo chí gần đây của NASA:
Không ai có thể làm gương bằng nhựa carbon-ống nano. Đây là một công nghệ độc đáo hiện chỉ có tại Goddard. Công nghệ này còn quá mới để bay trong không gian, và trước tiên phải trải qua các cấp độ tiến bộ công nghệ khác nhau. Nhưng đây là những gì mà các đồng nghiệp Goddard của tôi (Kostiuk, Tilak Hewagama và John Kolasinski) đang cố gắng thực hiện thông qua chương trình CubeSat.
Không giống như những chiếc gương khác, chiếc gương được tạo ra bởi nhóm của Tiến sĩ Kostiuk, được chế tạo từ các ống nano carbon được nhúng trong nhựa epoxy. Đương nhiên, ống nano carbon cung cấp một loạt các lợi thế, không kém phần quan trọng là cường độ cấu trúc, tính chất điện độc đáo và dẫn nhiệt hiệu quả. Nhưng nhóm Goddard cũng chọn vật liệu này cho ống kính của họ vì nó cung cấp tùy chọn nhẹ, ổn định cao và dễ tái tạo để tạo gương kính viễn vọng.
Hơn nữa, những chiếc gương làm từ ống nano carbon không cần đánh bóng, đây là một quá trình tốn kém thời gian và tốn kém khi nói đến kính viễn vọng trên không gian. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng phương pháp mới này sẽ hữu ích trong việc tạo ra một loại kính viễn vọng không gian CubeSat chi phí thấp mới, cũng như giúp giảm chi phí khi sử dụng kính thiên văn trên mặt đất và trên không gian lớn hơn.
Những chiếc gương như vậy sẽ đặc biệt hữu ích trong các kính viễn vọng sử dụng nhiều phân đoạn gương (như Đài thiên văn Keck tại Mauna Kea và Kính viễn vọng Không gian James Webb). Những chiếc gương như vậy sẽ là một công cụ cắt giảm chi phí thực sự vì chúng có thể dễ dàng sản xuất và sẽ loại bỏ nhu cầu đánh bóng và mài đắt tiền.
Các ứng dụng tiềm năng khác bao gồm thông tin liên lạc không gian sâu, thiết bị điện tử cải tiến và vật liệu cấu trúc cho tàu vũ trụ. Hiện nay, việc sản xuất ống nano carbon khá hạn chế. Nhưng khi nó trở nên phổ biến rộng rãi hơn, chúng ta có thể hy vọng vật liệu kỳ diệu này sẽ được đưa vào tất cả các khía cạnh của nghiên cứu và nghiên cứu không gian.
