Helt siden astronomer først begynte å bruke teleskoper for å få et bedre blikk på himmelen, har de slitt med en grunnleggende conundrum. I tillegg til forstørrelse, må teleskoper også være i stand til å løse de små detaljene i et objekt for å hjelpe oss å få en bedre forståelse av dem. For å gjøre dette krever bygging av større og større lyssamlingsspeil, noe som krever instrumenter av større størrelse, pris og kompleksitet.
Imidlertid jobber forskere som jobber ved NASA Goddard's Space Flight Center, på et billig alternativ. I stedet for å stole på store og upraktiske teleskoper med stor blenderåpning, har de foreslått en enhet som kan løse små detaljer samtidig som den er en brøkdel av størrelsen. Det er kjent som fotonsilen, og den utvikles spesielt for å studere solens korona i det ultrafiolette.
I utgangspunktet er fotonsilen en variasjon på Fresnel-sone-platen, en form for optikk som består av tett anordnede sett med ringer som veksler mellom det transparente og det ugjennomsiktige. I motsetning til teleskoper som fokuserer lys gjennom brytning eller refleksjon, får disse platene lys til å spre seg gjennom gjennomsiktige åpninger. På den andre siden overlapper lyset og fokuseres deretter på et bestemt punkt - og skaper et bilde som kan tas opp.
Fotonsilen fungerer på samme grunnleggende prinsipper, men med en litt mer sofistikert vri. I stedet for tynne åpninger (dvs. Fresnel-soner) består silen av en sirkulær silisiumlinse som er oversådd med millioner av ørsmå hull. Selv om en slik enhet vil være potensielt nyttig på alle bølgelengder, utvikler Goddard-teamet spesielt fotonsiktet for å svare på et 50 år gammelt spørsmål om Solen.
I hovedsak håper de å studere solens korona for å se hvilken mekanisme som varmer opp den. I noen tid har forskere visst at koronaen og andre lag av solens atmosfære (kromosfæren, overgangsregionen og heliosfæren) er betydelig varmere enn overflaten. Hvorfor dette er har forblitt et mysterium. Men kanskje ikke så mye lenger.
Som Doug Rabin, lederen av Goddard-teamet, sa i en pressemelding fra NASA:
“Dette er allerede en suksess… I mer enn 50 år har det sentrale ubesvarte spørsmålet innen koronal vitenskap om solen vært å forstå hvordan energi som transporteres nedenfra kan varme opp koronaen. Aktuelle instrumenter har romlige oppløsninger som er omtrent 100 ganger større enn funksjonene som må overholdes for å forstå denne prosessen. "
Med støtte fra Goddards forsknings- og utviklingsprogram har teamet allerede produsert tre sikter, som alle måler 7,62 cm (3 tommer) i diameter. Hver enhet inneholder en silisiumskive med 16 millioner hull, hvis størrelse og plassering ble bestemt ved bruk av en fremstillingsteknikk kalt fotolitografi - der lys brukes til å overføre et geometrisk mønster fra en fotomask til en overflate.
På lang sikt håper de imidlertid å lage en sil som vil måle 1 meter (3 fot) i diameter. Med et instrument av denne størrelsen tror de at de vil være i stand til å oppnå opptil 100 ganger bedre vinkeloppløsning i det ultrafiolette enn NASAs høyoppløselige romteleskop - Solar Dynamics Observatory. Dette vil være akkurat nok til å begynne å få noen svar fra solens korona.
I mellomtiden planlegger teamet å begynne å teste for å se om silen kan operere i verdensrommet, en prosess som bør ta mindre enn ett år. Dette vil omfatte hvorvidt den kan overleve de intense g-kreftene fra en romskyting, eller det ekstreme miljøet i rommet. Andre planer inkluderer å gifte seg med teknologien til en serie CubeSats slik at et formasjonsflygende oppdrag med to romskip kan monteres for å studere solens korona.
I tillegg til å kaste lys over Solens mysterier, kan en vellykket fotonsikt revolusjonere optikken slik vi kjenner den. I stedet for å bli tvunget til å sende massive og dyre apparater ut i verdensrommet (som Hubble-romteleskopet eller James Webb-teleskopet), kunne astronomer få alle bilder med høy oppløsning de trenger fra enheter som er små nok til å stikke ombord i en satellitt som ikke måler mer enn noen få kvadratmeter.
Dette ville åpne for nye arenaer for romforskning, slik at private selskaper og forskningsinstitusjoner kunne ta detaljerte bilder av fjerne stjerner, planeter og andre himmelobjekter. Det vil også utgjøre et annet avgjørende skritt i retning av å gjøre romutforskning overkommelig og tilgjengelig.