Natur, och i synnerhet en malars öga, inspirerat tekniken som gör att en ny NASA-utvecklad kamera kan skapa bilder av astronomiska objekt med mycket större känslighet än vad som tidigare varit möjligt.

Tanken är enkel. När man undersöker på nära håll, ett malöga innehåller ett mycket fint utbud av små avsmalnande cylindriska utstick. Deras jobb är att minska reflektion, tillåta dessa nattliga varelser att absorbera så mycket ljus som möjligt så att de kan navigera även i mörkret.

Samma absorbatorteknologikoncept, när den appliceras på en långt infraröd absorbator, resulterar i en kiselstruktur som innehåller tusentals tätt packade, mikrobearbetade spikar eller cylindriska utsprång som inte är högre än ett sandkorn. Det är en kritisk komponent i de fyra 1, 280-pixlar bolometerdetektormatriser som ett team av forskare och teknologer vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, skapad för den högupplösta Airborne Wideband Camera-plus, eller HAWC+.

NASA har just avslutat driftsättningen av HAWC+ ombord på Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, eller SOFIA, ett joint venture som involverar NASA och German Aerospace Center, eller DLR. Detta kraftigt modifierade 747SP-flygplan bär med sig ett åtta fots teleskop och sex instrument till tillräckligt höga höjder för att inte skymmas av vatten i jordens atmosfär, som blockerar det mesta av den infraröda strålningen från himmelska källor.

Den uppgraderade kameran gör inte bara bilder, men mäter också det polariserade ljuset från utsläpp av damm i vår galax. Med detta instrument, forskare kommer att kunna studera de tidiga stadierna av stjärn- och planetbildning, och, med HAWC+s polarimeter, kartlägga magnetfälten i miljön runt det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan.

Med ett sådant system – som aldrig tidigare använts inom astronomi – kan till och med små variationer i ljusets frekvens och riktning mätas. "Detta möjliggör att detektorn kan användas över en bredare bandbredd. Det gör detektorn mycket känsligare - särskilt i det långt infraröda, " sa Goddard-forskaren Ed Wollack, som arbetade med Goddard-detektorexperten Christine Jhabvala för att utveckla och bygga de mikrobearbetade absorbatorerna som är avgörande för de Goddard-utvecklade bolometerdetektorerna.

Bolometrar används vanligtvis för att mäta infraröd eller värmestrålning, och är, i huvudsak, mycket känsliga termometrar. När strålningen är fokuserad och träffar ett absorberande element, typiskt ett material med en resistiv beläggning, elementet värms upp. En supraledande sensor mäter sedan den resulterande temperaturförändringen, avslöjar intensiteten av det infallande infraröda ljuset.

Denna speciella bolometer är en variant av en detektorteknologi som kallas backshort under-grid sensor, eller BUGGAR, används nu på ett antal andra infrarödkänsliga instrument. I den här specifika applikationen, de reflekterande optiska strukturerna – de så kallade backshortsna – ersätts med de mikrobearbetade absorbatorerna som stoppar och absorberar ljuset.

Teamet hade experimenterat med kolnanorör som en potentiell absorbator. Dock, de cylindriskt formade rören som nu används för en mängd olika rymdflygstillämpningar visade sig vara ineffektiva för att absorbera långt infraröda våglängder. I slutet, Wollack såg på malen som en möjlig lösning.

"Du kan bli inspirerad av något i naturen, men du måste använda verktygen till hands för att skapa den, " sa Wollack. "Det var verkligen sammankomsten av människor, maskiner, och material. Nu har vi en ny förmåga som vi inte hade tidigare. Det är vad innovation handlar om."