Kredit:ESA/cosine Research
Denna "spegelmodul" - bildad av 140 industriella silikonspegelplattor, staplade ihop av ett sofistikerat robotsystem – är avsett att utgöra en del av det optiska systemet i ESA:s röntgenobservatorium Athena.
På grund av lansering 2031, Athena kommer att sondera 10 till 100 gånger djupare in i kosmos än tidigare röntgenuppdrag, att observera det allra hetaste, himlaobjekt med hög energi. För att uppnå detta krävs helt ny röntgenoptikteknik.
Energiska röntgenstrålar beter sig inte som typiska ljusvågor:de reflekteras inte i en vanlig spegel. Istället kan de bara reflekteras i ytliga vinklar, som stenar som skummar längs vattnet. Så flera speglar måste staplas ihop för att fokusera dem:ESA:s 1999 lanserade XMM-Newton har tre uppsättningar med 58 guldpläterade nickelspeglar, var och en inbäddad i varandra. Men för att se vidare, Athena behöver tiotusentals tätt packade spegelplattor.
En ny teknik måste uppfinnas:"kiselporoptik", baserat på att stapla ihop spegelplattor gjorda av industriella kiselwafers, som normalt används för att tillverka silikonchips.
Den utvecklades vid ESA:s tekniska center ESTEC i Nederländerna, och patenterad av ESA, uppfunnet av en ESA-anställd med grundaren av cosine Research, det holländska företaget som leder ett europeiskt konsortium som utvecklar Athenas optik.
Tekniken förfinades genom en serie ESA FoU-projekt, och alla processsteg har visat sig vara lämpliga för industriell produktion. Rånorna har skåror i dem, lämnar förstyvande revben för att bilda "porerna" som röntgenstrålningen kommer att passera genom. De får en lätt krökning, avsmalnande mot en önskad punkt så att hela flygspegeln kan fokusera röntgenbilder.
"Vi har producerat hundratals stackar med hjälp av en trio av automatiserade stackningsrobotar, " förklarar ESA:s optikingenjör Eric Wille. "Att stapla spegelplattorna är ett avgörande steg, sker i renrumsmiljö för att undvika dammförorening, inriktning på en tusendels millimeters skala precision. Vår vinkelupplösning förbättras kontinuerligt."
"Pågående chock- och andra miljötester säkerställer att modulerna uppfyller Athenas krav, och modulerna testas regelbundet med olika röntgenanläggningar."
Athenas flygspegel – som består av hundratals av dessa spegelmoduler – ska färdigställas tre till fyra år före lansering, för att möjliggöra testning och integration.
Varje nytt ESA Science-uppdrag observerar universum på ett annat sätt än det före det, kräver en stadig ström av ny teknik år före lanseringen. Det är där ESA:s forsknings- och utvecklingsaktiviteter kommer in, att tidigt förutse sådana behov, för att se till att rätt teknik är tillgänglig vid rätt tidpunkt för uppdrag som kommer.
Långsiktig planering är avgörande för att förverkliga uppdragen som undersöker grundläggande vetenskapliga frågor, och att säkerställa den fortsatta utvecklingen av innovativ teknik, inspirera nya generationer av europeiska forskare och ingenjörer.