Natura, e più in particolare l'occhio di una falena, ha ispirato la tecnologia che consente a una nuova fotocamera sviluppata dalla NASA di creare immagini di oggetti astronomici con una sensibilità molto maggiore di quanto fosse possibile in precedenza.

L'idea è semplice. Se esaminata da vicino, l'occhio di una falena contiene una serie molto fine di piccole protuberanze cilindriche affusolate. Il loro compito è ridurre la riflessione, permettendo a queste creature notturne di assorbire quanta più luce possibile in modo da poter navigare anche al buio.

Lo stesso concetto di tecnologia degli assorbitori, quando applicato a un assorbitore di infrarossi lontani, si traduce in una struttura di silicio contenente migliaia di punte microlavorate o protuberanze cilindriche non più alte di un granello di sabbia. È un componente critico dei quattro 1, Array di rivelatori bolometrici da 280 pixel che un team di scienziati e tecnici del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, creato per la fotocamera a banda larga Airborne ad alta risoluzione-plus, o HAWC+.

La NASA ha appena completato la messa in servizio di HAWC+ a bordo dello Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, o SOFIA, una joint venture che coinvolge la NASA e il Centro aerospaziale tedesco, o DLR. Questo aereo 747SP pesantemente modificato porta con sé un telescopio di otto piedi e sei strumenti ad altitudini abbastanza elevate da non essere oscurato dall'acqua nell'atmosfera terrestre, che blocca la maggior parte della radiazione infrarossa proveniente da sorgenti celesti.

La fotocamera aggiornata non solo crea immagini, ma misura anche la luce polarizzata dall'emissione di polvere nella nostra galassia. Con questo strumento, gli scienziati potranno studiare le prime fasi della formazione di stelle e pianeti, e, con il polarimetro di HAWC+, mappare i campi magnetici nell'ambiente attorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.

Con un tale sistema, mai usato prima in astronomia, è possibile misurare anche minime variazioni nella frequenza e nella direzione della luce. "Ciò consente di utilizzare il rilevatore su una larghezza di banda più ampia. Rende il rilevatore molto più sensibile, specialmente nel lontano infrarosso, " ha detto lo scienziato di Goddard Ed Wollack, che ha lavorato con l'esperta di rilevatori Goddard Christine Jhabvala per ideare e costruire gli assorbitori microlavorati fondamentali per i rilevatori bolometrici sviluppati da Goddard.

I bolometri sono comunemente usati per misurare la radiazione infrarossa o termica, e sono, in sostanza, termometri molto sensibili. Quando la radiazione è focalizzata e colpisce un elemento assorbente, tipicamente un materiale con un rivestimento resistivo, l'elemento è riscaldato. Un sensore superconduttore misura quindi la variazione di temperatura risultante, rivelando l'intensità della luce infrarossa incidente.

Questo particolare bolometro è una variazione di una tecnologia di rilevamento chiamata sensore sotto-griglia backshort, o BUG, utilizzato ora su una serie di altri strumenti sensibili agli infrarossi. In questa particolare applicazione, le strutture ottiche riflettenti, i cosiddetti backshorts, vengono sostituite con degli assorbitori microlavorati che fermano e assorbono la luce.

Il team aveva sperimentato i nanotubi di carbonio come potenziale assorbitore. Però, i tubi di forma cilindrica ora utilizzati per una varietà di applicazioni di volo spaziale si sono rivelati inefficaci nell'assorbire le lunghezze d'onda dell'infrarosso lontano. Alla fine, Wollack ha considerato la falena come una possibile soluzione.

"Puoi essere ispirato da qualcosa in natura, ma è necessario utilizzare gli strumenti a portata di mano per crearlo, " ha detto Wollack. "E 'stato davvero l'incontro di persone, macchine, e materiali. Ora abbiamo una nuova capacità che prima non avevamo. Questo è l'innovazione".