Lasery míří do nanosvěta
Tyto snímky mohou připomínat povrch nějaké vzdálené planety, ale ve skutečnosti zobrazují jiný typ neznámého prostředí: mikroskopický pohled na poškozenou laserovou čočku, ovšem o rozměru nanometru – milióntiny milimetru. To je méně, než měří většina bakterií.
Optická laboratoř ESA používá silnou techniku k přiblížení nepatrných oblastí, které dokáže zmapovat za několik sekund.
Zatímco mikroskop je umístěný na vzduchovém polštáři, který jej izoluje od vnějších vibrací, světlo je rozděleno do dvou toků: jeden dopadá na zkoumaný objekt, druhý ozařuje téměř dokonalé zrcadlo. Odrážené paprsky jsou následně zkombinované. V technologicky vyspělé variantě hry „najdi rozdíly“ jsou i nejmenší odchylky mezi paprsky zaznamenané a zapracované do linií na mapě. Tím jsou určeny odchylky ve tvaru od referenčního zrcadla.
Technologie se typicky používá v komerčním polovodičovém průmyslu, kdy vestavěný software dokáže okamžitě zpracovat data pokrývající velmi malé zorné pole: typicky jde o méně než jeden milimetr čtvereční. V případě potřeby pak lze z více obrázků poskládat panorama.
Optická laboratoř, jedna z široké palety technických laboratoří ve středisku ESA ESTEC v Noordwijku (Nizozemsko), používá „interferometrický mikroskop s bílým světlem“ k vyhledávání sebenepatrnějších poškození v citlivé optice po dlouhých sériích laserových záblesků.
Lasery jsou pro kosmické aktivity univerzálními nástroji: uplatnění nacházejí například v široké paletě radarům podobným zařízením zvaným lidary, které mohou vytvářet obraz atmosféry planety ve 3D a v globálním měřítku třeba přesně měřit rychlost větru.
Ale nepřetržité laserové záblesky mohou roztavit a dokonce i zničit optické komponenty. Stejně tak se na optické povrchy může usadit nežádoucí kondenzace ze stopových množství zbytkových plynů. Oba tyto fenomény mohou negativně ovlivnit jak výkon, tak životnost laseru.
ESA se proto snaží pochopit tyto efekty a přijít s řešeními, která by je eliminovala nebo přinejmenším omezila. Třeba omezením odpařování některých materiálů nebo stanovením bezpečných pracovních mezí pro lasery.
Laserový zdroj ve vesmíru totiž musí být maximálně spolehlivý po dobu celé mise, což typicky znamená po mnoho let. To proto, že po startu nemůže být vyměněný nebo opravený. Podobné kvality je možné dosáhnout jen intenzivním testováním v pozemních podmínkách.
Specializovaný mikroskop je někdy kombinovaný s technikami z dalších laboratoří v ESTECu: typicky s mikroskopem AFM (Atomic Force Microscope). Ten vykresluje s přesností na nanometry podobu rozličných povrchů, čímž lze získat schéma jednotlivých atomů. Nebo se spektrometrem XPS (X-ray Photoelectron Spectrometer), který je schopen určit kompozici a strukturu povrchových materiálů. Což znamená do hloubky pouhých několika nanometrů.
