最新测试表明，超薄、轻便的x射线镜可以满足下一代x射线天文台的严格成像要求，这种材料通常用于制造计算机芯片。因此，威尔·张和马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的团队，正在开发x射线镜技术，已被确定为概念Lynx x射线天文台设计参考任务的基础，这是科学家们在《天体物理学2020年十年调查》中审查的四项有价值潜在任务之一。如果被选中并最终在本世纪30年代发射，Lynx将携带着数以万计张的反射镜片。
这将使灵敏度比美国宇航局钱德拉x射线天文台和欧洲航天局的高级高能天体物理望远镜(雅典娜)高出两个数量级。钱德拉在1999年推出时，自身的能力也有了重大飞跃。它可以观测x射线源（爆炸的恒星、星系团和黑洞周围的物质）比以前的x射线望远镜观测能力强100倍。在另一项进展中，研究团队获得了一个在2021年发射探测火箭的短期飞行机会，这将是该技术在太空中的首次展示。
七年的开发工作
研发这种新型光学材料的努力始于7年前，当时威尔·张开始用单晶硅进行实验，这种单晶硅以前从未用于制作x射线镜。这些特别制作的光学元件必须弯曲并嵌套在一个圆柱形的容器内，这样高能的x射线光子才能擦过它们的表面，并偏转到天文台的仪器上，而不是穿过仪器。目标是在不牺牲质量的前提下，开发出易复制、重量轻、超薄的镜子。所做的是从科学角度和经验上证明，这些光学元件可以用一种廉价、大量可用的材料制成。
这种材料不受内应力的影响，而内应力会改变由玻璃制成的x射线镜形状，玻璃是更传统的镜子制作材料。由美国宇航局委托的40名专家组成的小组进行评估认为，威尔·张的光学系统由易碎、高度稳定的硅材料制成，其成像质量可以与钱德拉上四对更大更重的镜子媲美。该小组还认为，其他两项技术（全壳镜和可调光学）能够满足概念Lynx天文台的要求。
威尔·张的反光镜不仅能提供0.5弧秒的分辨率(相当于超高清电视的图像质量)，还能满足低质量要求，重量和厚度是钱德拉太空望远镜的五十分之一倍。这意味着未来天文台可以携带更多的镜子，从而创造出一个更大的收集区域来捕捉宇宙中高能现象发出的x射线。
困难的部分开始了
但是研究团队离放飞光学系统还有很远很远的距离。工程团队现在必须弄清楚如何将这些脆弱的镜子碎片粘在罐子里，罐子在火箭发射时保护整个镜子组件，并保持它们的嵌套对齐。所以有很多事情要做，但没有很多时间，这现在是一个工程上的挑战。时间是至关重要的，再过两年，研究团队就必须把一个288段的反射镜组件交给宾西法尼亚州立大学教授兰德尔·姆森特费尔(Randall McEntaffer)。
除了镜子，还将携带一台大学研发的光谱仪，该光谱仪配备了下一代x射线衍射光栅，用于将x射线分解成其组成部分的颜色或波长，以揭示物体的温度、化学成分和其他物理特性。这一任务将有助于确定该团队的设计是否能够保护脆弱反射镜巢不受极端发射力量的影响。
其他机会
展望了团队光学的光明未来，即使Lynx在2020年的十年调查中没有被选中进行开发，其他拟议的任务也可能受益，其中包括两个x射线天文台，目前正在作为潜在的天体物理学探测级任务进行研究，另一个正在被日本考虑。
五年前，人们说这是不可能的，但我们证明了我们的想法，研究团队非常感谢戈达德的内部研发项目为我们提供了种子基金，没有它，也不可能做到这一点。
博科园｜研究/来自：美国宇航局戈达德太空飞行中心
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