Nowe nadprzewodzące detektory na użytek przyszłych misji kosmicznych
Do niedawna gama dostępnych technologii detektorów fal od dalekiej podczerwieni do milimetrowych była ograniczona, a koszty wdrażania systemów detektorów były wysokie. KID to stosunkowo nowa technologia detektorów nadprzewodzących, która umożliwia detekcję promieniowania elektromagnetycznego o długości fal od 30 μm do 3 mm. Przed realizacją projektu SPACEKIDS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Kinetic inductance detectors – A new imaging technology for observations in and from space), przeprowadzono demonstracje podstawowych koncepcji dotyczących zastosowań naziemnych KID. W ramach tego finansowanego ze środków UE projektu technologię KID udoskonalono, przenosząc ją na kolejny etap rozwoju. Światowej klasy zespoły badawcze z czterech krajów europejskich połączyły siły, aby zwiększyć możliwości nowoczesnych detektorów dalekiej podczerwieni. Uczeni skupili się na rozwiązaniach potrzebnych do zastosowania KID w nowej generacji instrumentów kosmicznych. Przeanalizowano różne materiały do budowy detektorów, aby zoptymalizować skuteczność KID w obserwacji dalekiej podczerwieni. Testy wykazały, że folie aluminiowe mogą osiągać wymaganą czułość w całym zakresie długości fali, od dalekiej podczerwieni po fale milimetrowe. Działanie KID w obecności promieniowania kosmicznego, charakterystycznego dla przestrzeni kosmicznej, zoptymalizowano za pomocą modelowania i testów. Dokonano też szczegółowej optymalizacji sprzężenia promieniowania elektromagnetycznego z różnymi implementacjami KID — sprzężona antena i elementy skupione. Zidentyfikowano też szereg koncepcji misji związanych z badaniami astronomicznymi i obserwacją Ziemi, w przypadku których KID mogą być korzystnym rozwiązaniem. Przeanalizowano szereg scenariuszy misji i określono wymagania dotyczące KID dla każdego z nich. Opracowano wreszcie projekty pikseli i matryc KID, a także elektroniczne układy do odczytu dużej liczby pikseli w przypadku niskiego tła (typowe zastosowania w astrofizyce) oraz wysokiego tła (typowe zastosowania w obserwacji Ziemi). Zespół SPACEKIDS wykorzystał dwa laboratoryjne urządzenia demonstracyjne do oceny charakterystyki matrycy KID i jej wydajności w środowisku kosmicznym. Prace te otwierają drogę do powstania nowej generacji instrumentów naukowych, które pozwolą na dokładniejsze zbadanie naszej planety oraz wszechświata.
