தொலைதூர அகச்சிவப்பு விண்வெளி தொலைநோக்கிகளுக்கான 60 போலோமீட்டர்கள்

ஆழமான விண்வெளியில் இருந்து சப்-மில்லிமீட்டர் மற்றும் தொலைதூர அகச்சிவப்பு அலைநீளங்கள் கொண்ட ஒளி நீண்ட தூரம் பயணித்து, தூசி மேகங்கள் வழியாக நேரடியாக ஊடுருவி, பிரபஞ்சத்தின் வரலாறு மற்றும் விண்மீன் திரள்கள், நட்சத்திரங்கள் மற்றும் கிரகங்களின் தோற்றம் பற்றிய தகவல்களை நமக்குக் கொண்டு வர முடியும். இருப்பினும், நீண்ட பயணம் இந்த சமிக்ஞைகளை பலவீனப்படுத்தியுள்ளது, மேலும் ஒரு விண்வெளி கருவியில் மில்லிகெல்வின் வெப்பநிலையில் செயல்படும் உணர்திறன் கண்டறிதல்கள் தேவை.

Transition Edge Sensor (TES) போலோமீட்டர்கள் மீக்கடத்தி டிடெக்டர்கள். அவை மீக்கடத்தி நிலையின் சரிவைப் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றன, எனவே அதன் வெப்பநிலை சிறிதளவு அதிகரிக்கும் போது அவற்றின் எதிர்ப்பும் அதிகரிக்கிறது. எனவே, ஒளியிலிருந்து வெப்பமூட்டும் சக்தியால் ஏற்படும் வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கு அவற்றின் எதிர்ப்பு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது. உள்வரும் ஃபோட்டான்களால் சூடாக்கப்படும் போது, ​​வெப்பநிலையின் சிறிய மாற்றம் கண்டறிதலில் அளவிடக்கூடிய தற்போதைய பதில்களை உருவாக்க முடியும்.

விண்வெளிப் பயணங்களில் பயன்படுத்தப்படும் TES தொழில்நுட்பத்தின் சவால்கள் இந்த உணர்திறன் மட்டுமல்ல, ஒரே நேரத்தில் பல பிக்சல்களைப் படிப்பதும் ஆகும். மல்டிபிளெக்சிங் என்று அழைக்கப்படாமல், பல பிக்சல்களிலிருந்து சிக்னல்களை ஒரு ஜோடி கம்பியாக இணைத்தல்-ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் அவற்றின் இணைக்கும் கம்பிகள் அதிக வெப்பத்தை உருவாக்கும்.  இதனால் டிடெக்டர்களை தேவையான வெப்பநிலையில் முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் வைத்திருக்க முடியாது.

கெர்ட் டி லாங்கே தலைமையிலான SRON-இல் Pourya Khosropanah மற்றும் SAFARI-FDM குழுவின் மற்ற உறுப்பினர்களுடன் நெருக்கமாகப் பணிபுரியும் Qian Wang, ஒரே நேரத்தில் 60 TES போலோமீட்டர்களைப் படிக்கக்கூடிய அதிர்வெண் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (FDM- frequency division multiplexing) அமைப்பை நிரூபித்துள்ளார். SRON மற்றும் பிற ஆய்வகங்களில் அறிக்கையிடப்பட்ட முந்தைய வேலைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​0.45 aW/ÖHz இரைச்சல் உபகரண சக்திக்குக் கீழே வாசிப்பு இரைச்சல் குறைவாக உள்ளது. மல்டிபிளெக்சிங் வேலைப் பயன்முறையில் அளவிடப்படும் உணர்திறன்கள் ஒற்றை பிக்சல் பயன்முறையில் உள்ளதைப் போலவே இருக்கும். தற்போதைய FDM அமைப்பிற்குப் பயன்படுத்தப்படும் அதிர்வெண் வரம்பை நீட்டித்தால், ஒரே நேரத்தில் குறைந்தது 130 பிக்சல்களைப் படிக்கலாம் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் எதிர்பார்க்கிறார்கள். ஜப்பானிய LiteBIRD விண்வெளிப் பயணத்தின் தேவைகளை வாசிப்புத் தொழில்நுட்பம் பூர்த்தி செய்கிறது என்பதையும், நீண்ட காலத்திற்கு நாசாவின் OST பணிக்கான விருப்பமாக FDM தொழில்நுட்பம் இருப்பதையும் முடிவு நிரூபிக்கிறது.

இந்த ஆய்வு அப்ளைடு இயற்பியல் கடிதங்களில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

References:

• Staguhn, J., Amatucci, E., Armus, L., Bradley, D., Carter, R., Chuss, D.,  & Wollack, E. (2018, July). Origins Space Telescope: the far infrared imager and polarimeter FIP. In Space Telescopes and Instrumentation 2018: Optical, Infrared, and Millimeter Wave (Vol. 10698, p. 106981A). International Society for Optics and Photonics.
• Staguhn, J., Amatucci, E., Bradley, D., Chuss, D., Corsetti, J., DiPirro, M., & Origins Space Telescope Mission Concept Study Team. (2021). Far-infrared imager and polarimeter for the Origins Space Telescope. Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, 7(1), 011016.
• Farrah, D., Smith, K. E., Ardila, D., Bradford, C. M., DiPirro, M. J., Ferkinhoff, C.,  & Stierwalt, S. (2019). far-infrared instrumentation and technological development for the next decade. Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, 5(2), 020901.