NASA'dan Hareketli Maddeler için Zorlu Alanlara Sahip Yenilikçi Deneyler.

Aletler, kordonlar ve çözelti şişeleriyle kaplı metal tezgahlarda, Aaron Yevick, maddenin parçacıklarını hareket ettirmek için bir kuvvet alanı oluşturmak için lazer ışığı kullanıyor.

NASA'dan Hareketli Maddeler için Zorlu Alanlara Sahip Yenilikçi Deneyler.
Kariyerinin başındaki optik mühendisi Aaron Yevick, parçacıkları lazer kaynaklı kuvvet alanları üzerinden hareket ettiren bir teknolojiyi ilerletmek için Goddard Fellows Innovation Challenge fonunu kullanıyor. Teknoloji gezegen bilimine uygulanabilir. Kredi: NASA / Elizabeth Goldbaum

Aletler, kordonlar ve çözelti şişeleriyle kaplı metal tezgahlarda, Aaron Yevick, maddenin parçacıklarını hareket ettirmek için bir kuvvet alanı oluşturmak için lazer ışığı kullanıyor.

Yevick, NASA'nın Greenbelt, Maryland eyaletindeki Goddard Uzay Uçuş Merkezine bu yılın başlarında tam zamanlı olarak gelen bir optik mühendisi. Yevick, bir yıldan daha az bir süredir NASA ile mevcut konumunda olmasına rağmen, çalışmalarını ilerletmek için daha riskli, daha az olgun teknolojilerin desteklenmesine odaklanan bir araştırma ve geliştirme programı olan Goddard Fellows Innovation Challenge'dan (GFIC) fon aldı.

Amacı, astronotların mikro yerçekimi ile deneyebileceği Uluslararası Uzay İstasyonuna teknolojiyi uçmak. Sonunda, teknolojinin, araştırmacıların örnekleri toplamalarına ve çalışmalarına yardımcı olarak diğer gezegenleri, ayları ve kuyruklu yıldızları keşfetmelerine yardımcı olabileceğine inanıyor.

Toronto'lu olan Yevick, araştırma konusundaki tutkusunu erken buldu. 17 yaşındaki Yevick, New York City'deki Yeshiva Üniversitesi'ne fizik okumak üzere katıldı ve ikinci sınıfta nanoparçacıkları ölçmeye ilişkin bilimsel bir makale yayınladı. Lisans derecesiyle mezun olduktan sonra New York Üniversitesi'ne (NYU) katıldı ve fizikte doktora derecesi aldı - sonunda onu 2016 yılında stajyer olarak NASA'ya ve 2018'de tekrar stajyerliğe götüren akademik bir yoldu. 2019’da mühendis.

Goddard'da bir lazer mühendisi olan Paul Stysley, “Aaron optik tuzak konusunda iyi eğitildi” dedi. “Uzmanlığını Goddard'a getirmek, NYU ve Uluslararası Uzay İstasyonu gibi kuruluşlarla kısa vadede daha etkin bir şekilde ortak olmamıza olanak tanıyor” dedi. Uzun vadede, Yevick ve ekibinin, isteyen diğer kuruluşlarla ortak olmayı planladıklarını ekledi. gezegen ortamlarını çalışabilir.

Lazer manipülasyon eğitimi alan Stysley, karmaşık ışık alanları üretebilen ve gezegensel keşiflerden faydalanan bilimsel deneyler gerçekleştirebilecek bir sistemi tamamlamaya çalışırken Yevick'e danışmanlık yapıyor.

Araştırma Etkileri

GFIC destekli proje, Yevick'in optik tuzak gibi karmaşık ışık ve ilgili mikromanipülasyon teknolojilerini NASA'ya getirmesine yardımcı olacak. Optik yakalamada, odaklanmış bir lazer ışını küçük fiziksel nesneleri itmek ve çekmek için radyasyon basıncı kullanır.

Optik tuzağın altında yatan ilke, 2018 Nobel Fizik Ödülü'nün yarısı Amerikalı bilim adamı Arthur Ashkin'i kazandı. 1980'lerde geliştirilen bu ilke, canlı bakterileri zarar vermeden yakalamak için kullanıldı ve bu teknolojiyi kullanarak yaşamın mekaniğini araştırmak için çeşitli araştırmacılara yol açtı.

Karmaşık ışık, ışık genliği ve fazını üç boyutlu olarak şekillendirme, çizgiler, düğümler, spiraller ve nokta dizileri oluşturma yeteneğidir. Bu alanlar, boyut olarak değişen küçük parçacıkları onlarca nanometreden (bir saç teli genişliğinden daha küçük) birkaç mikrometreye (bir insanın genişliği civarında) taşımak için çok küçük bir kuvvete sahip, kuvvetle odaklanmış bir ışık demeti içerebilir. kırmızı kan hücresi).

Sistem, parçacıkların hareketini kontrol eden üç boyutlu ışık düzenini hassas bir şekilde kontrol etmek için uzamsal bir ışık modülatörü içerir. Modülatör, kullanıcının gelen ışık ışınının fazını, bir piksel ızgarası boyunca her noktada profili boyunca bağımsız olarak ayarlamasına izin verir.

Modülatörün gelişimi, 2000'lerde ve karmaşık ışık yaratabilecek diğer uyarlanabilir optikler, mikroskobik nesnelere uygulanabilecek kuvvet alanlarının hassasiyetinde ve özelleştirilmesinde yeni olanakların kilidini açtı.

Uzay uygulaması

Halen, Yevick gibi araştırmacılar, bu karmaşık ışık teknolojisini, özellikle uzay istasyonunda son teknolojiye sahip bir ışık görüntüleme mikroskobu olan Işık Mikroskobu Modülü (LMM) için bir bileşen olarak alan uygulamaları için uyarlamaya çalışıyorlar.

Astronotlar LMM'yi mikro yerçekiminde mikroskobik olaylarla ilgili yeni araştırmalar yapmak için kullanırlar. Uzay istasyonunda, hassas radyasyon basıncını güçlendirme potansiyeline sahip olan yerçekimi kuvveti olmadan, araştırmacılar kendi kendine montaj, uzay biyolojisi ve kolloidal bilimde (bir akışkan içinde asılı ince parçacıkların çalışması) deneyler yapabileceklerdir.

Stysley, “Aaron bu projeye çok ihtiyaç duyulan gençliği ve coşkuyu getiriyor” dedi. Yönetimden geri dönerek, “işi halletme dürtüsüne sahip”.