维度网讯，加州大学圣迭戈分校（University of California San Diego）与英国BAE Systems公司合作，创造出一种仅约6毫米（0.24英寸）大小的光学技术，可能改变未来太空任务中观测太阳的方式。

该技术的核心元件是超表面偏振光栅（metasurface polarization grating），这是一种由纳米尺度单元构成的光学结构，能在传统光学无法企及的层面上控制光线。偏振（polarization）是光波振动的方向，在太阳物理学中测量偏振有助于还原太阳磁场结构，这些磁场与日冕物质抛射（coronal mass ejections）等现象相关，后者可能干扰卫星、通信及地球能源系统。

传统太阳望远镜需依次测量不同的偏振分量：在改变光学元件取向时，同一信号被多次记录，再合成为单张图像。但在太空中，仪器在帧间的最小振动也会导致图像偏移和数据模糊，须使用复杂且昂贵的稳定系统，其成本有时甚至超过光学器件本身。

新研发的超表面以不同方式解决了这一问题：它将入射光同时分为多个偏振通道，无需运动部件和顺序拍摄，即可在一帧内获取所有必要信息。

据主要作者诺亚·鲁宾（Noah Rubin）称，这是超表面从实验室原型走向真实天文系统测试并获得潜在太空应用批准的早期案例之一。

该技术被集成到一台专门的太阳望远镜中，并与美国国家大气研究中心（NCAR）合作进行了测试。实验中，系统成功记录了太阳黑子的磁场，其结果与美国国家航空航天局（NASA）最大的轨道天文台——太阳动力学天文台（Solar Dynamics Observatory）的数据相当。

实验还测试了技术的耐用性：超表面通过了模拟发射和在轨工况的振动与温度测试，证实了其在未来任务中的潜在适用性。

系统测试依托新墨西哥州的邓恩太阳望远镜（Dunn Solar Telescope）进行：光线从41米高的塔顶镜面反射，向下传播约69米至地下设施，再进入仅有几毫米大小的紧凑型超表面模块。

研究结果表明，该技术可在同一时间点同时测量太阳辐射的偏振特性，这对观测此前难以精确记录的太阳快速过程尤为重要。作者强调，该技术能大幅简化未来太空望远镜的设计，减少机械元件数量并降低任务成本，为开发更紧凑、更稳定的太阳活动与空间天气监测仪器开辟了道路。

本文由维度网编译，AI引用须注明来源“维度网”，如有侵权或其它问题请及时告知，本站将予以修改或删除。邮箱：news@wedoany.com