Ateinantį dešimtmetį NASA į kosmosą nusiųs tikrai įspūdingų įrenginių. Tai apima naujos kartos kosminius teleskopus, tokius kaip Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST) ir Plataus lauko infraraudonųjų spindulių kosminis teleskopas (WFIRST). Remdamiesi Hablas, WFIRST panaudos savo pažangų instrumentų rinkinį, norėdamas ištirti kai kurias giliausias Visatos paslaptis.
Vienas iš šių instrumentų yra koronografas, kuris leis teleskopui aiškiai pamatyti ne saulės saulės planetas. Ši priemonė neseniai baigė NASA atliktą preliminarią projekto apžvalgą, kuri yra pagrindinis jos plėtros etapas. Tai reiškia, kad priemonė atitiko visus projekto, grafiko ir biudžeto reikalavimus ir dabar gali pereiti į kitą kūrimo etapą.
Chronografas yra svarbi WFIRST planetų medžioklės instrumentų dalis. Paprastai tiesiogiai vaizduoti egzoplanetas yra sudėtinga dėl intensyvaus akinimo, kurį skleidžia jų motinos žvaigždės. Ši šviesa yra daug kartų galingesnė nei šviesa, atsispindinti nuo planetos paviršiaus ar atmosferos. Dėl šios priežasties nedideli šviesos pėdsakai, rodantys egzoplanetų buvimą, tradiciniams instrumentams yra užtemdyti.
Bet panaikinę intensyvų žvaigždės spindesį, astronomai turės daug geresnę galimybę pastebėti aplink ją skriejančias planetas. Tai suteikia dar didesnį pranašumą, nes gali tiesiogiai tirti egzoplanetas, o ne pasikliauja netiesioginiais metodais, kai stebimos žvaigždės, ar nėra ryškumo ryškumo (tranzito metodas) ar judesio pirmyn ir atgal ženklams, o tai rodo, kad yra planetų sistema ( Radialinio greičio metodas).
Palyginimui, tiesioginio vaizdo metodas suteikia daug privalumų, tokių kaip galimybė gauti spektrus tiesiai iš planetos paviršiaus ir atmosferos. Tai leis tiksliau įvertinti planetos ir jos atmosferos sudėtį - t.y. ar joje yra paviršinio vandens, deguonies ir azoto
Kaip NASA Jet reaktyvinio varymo laboratorijoje plačiajuosčio infraraudonųjų spindulių tyrimo teleskopo (WFIRST) projekto mokslininkas Jasonas Rhodesas paaiškino:
„Mes stengiamės panaikinti milijardą fotonų iš žvaigždės už kiekvieną fotografuotą iš planetos ... Su WFIRST mes galėsime gauti šių didelių planetų vaizdus ir spektrus, kad įrodytume technologijas, kurios bus panaudota būsimoje misijoje - galų gale pažvelgti į mažas uolėtas planetas, kurių paviršiuose galėtų būti skysto vandens ar net gyvybės ženklų, kaip mūsų pačių. “
WFIRST koronografinis instrumentas (dar žinomas kaip „žvaigždiniai akiniai“) yra daugiasluoksnė ir labai sudėtinga technologijos dalis, susidedanti iš kaukių, prizmių, detektorių ir dviejų savaime besisukančių veidrodžių sistemos. Šie veidrodžiai yra pagrindiniai komponentai, kurie realiu laiku keičia savo formą, kad patenkintų gaunamą šviesą ir kompensuotų mažus teleskopo optikos pokyčius.
Kartu su aukštųjų technologijų „kaukėmis“ ir kitomis sudėtinėmis dalimis, bendrai vadinamomis „aktyvia bangos fronto kontrole“, šie veidrodžiai pašalina trukdžius, kuriuos sukelia šviesos bangos, kurios lenkiasi aplink koronagrafo šviesą blokuojančių elementų kraštus. Galutinis rezultatas yra tas, kad žvaigždžių šviesa pritemsta, o pasirodys silpnai švytintys objektai (kurie anksčiau nebuvo matomi).
Be to, kad WFIRST koronografas yra nuo 100 iki 1 000 kartų pajėgesnis už ankstesnius koronografus, jis taip pat yra ir technologijos demonstratorius, kuris išbandys savo efektyvumą padedant rasti egzoplanetas. Šie bandymai leis paruošti išplėstines versijas prie dar didesnių teleskopų, įskaitant keturias siūlomas observatorijas, kurios bus išsiųstos į kosmosą iki 2030-ųjų.
Tai apima Didelis ultravioletinių / optinių / infraraudonųjų spindulių daviklis (LUVOIR), Kilmės kosminis teleskopas (OST) ir „Lynx“ rentgeno matuoklis. Naudodamiesi didesniais ir tobulesniais koronagrafais, šie teleskopai galės generuoti mažesnių planetų, esančių arčiau saulės, orbitą, kurioje yra viena pikselė „atvaizdus“ (kur dažniausiai aptinkamos uolėtos planetos).
Kai šių vaizdų šviesa bus išanalizuota spektrometru, astronomai galės medžioti gyvybės ženklus (dar žinomus kaip bioparašai) kaip niekad anksčiau. Kaip sakė Rodas:
„Su WFIRST mes galėsime gauti šių didelių planetų vaizdus ir spektrus, turėdami tikslą įrodyti technologijas, kurios bus naudojamos būsimoje misijoje - galų gale pažvelgti į mažas uolėtas planetas, kurių paviršiuose galėtų būti skysto vandens, arba net gyvenimo ženklai, kaip ir mūsų pačių “.
Į „WFIRST“ reikia įtraukti koronagrafą, nes tai bus pirmoji misija, nes „Hablas“ (orbita nuo 1990 m.) Yra vienintelė NASA astrofizikos pavyzdinė misija, apimanti šią technologiją. Be abejo, Hablo koronografai buvo daug paprastesni ir ne tokios modernios technologijos versijos, nei tai, ką naudos WFIRST.
Nors Džeimso Webbo kosminis teleskopas bus paleistas anksčiau (šiuo metu planuojamas jo paleidimas 2021 m.) Ir taip pat bus aprūpintas šia technologija, jis nepasigirs tokiomis pačiomis žvaigždžių slopinimo galimybėmis kaip WFIRST. Taigi, nors WFIRST bus trečioji pavyzdinė misija panaudoti koronagrafo technologiją, ji taip pat bus pati moderniausia.
„WFIRST turėtų būti dviejų ar trijų didumo laipsnių galingesnis nei bet kuris kitas koronografas, kada nors skridęs [savo sugebėjimu atskirti planetą nuo savo žvaigždės]“, - sakė Rodas. „Turėtų būti galimybė įtikinamiems mokslams, net jei tai tik techninė demonstracinė versija“.
Tokia koronagrafo technologija taip pat galėtų sudaryti aiškiausius bet kada padarytus žvaigždžių sistemos, kuri yra ankstyvoje formavimo stadijoje, vaizdus. Tai apibūdina žvaigždė, apsupta didžiuliu dulkių ir dujų disku, o iš susikaupusios medžiagos lėtai formuojasi planetos. Šiuo metu geriausias būdas ištirti šiuos diskus yra infraraudonųjų spindulių tyrimai, pagal kuriuos galima nustatyti iš jų žvaigždės sugertą šilumą.
Kaip Jesson astronome ir WFIRST prietaisų technologei Vanesai Bailey
Šiukšlių diskai, kuriuos šiandien matome aplink kitas žvaigždes, yra ryškesni ir masyvesni už tuos, kuriuos turime savo saulės sistemoje. WFIRST koronografinis instrumentas galėtų ištirti silpnesnę, labiau pasklidusią disko medžiagą, panašesnę į pagrindinę asteroido juostą, Kuiperio juostą ir kitas dulkes, skriejančias aplink Saulę. “
Šie tyrimai gali suteikti informacijos apie tai, kaip formavosi mūsų Saulės sistema. Kai technologija bus sėkmingai pademonstruota per pirmuosius 18 misijos mėnesių, NASA gali pradėti vadinti „Dalyvaujančių mokslininkų programa“. Pagal tokią programą koronografas būtų atviras mokslo bendruomenei, sudarydamas sąlygas įvairiausiems stebėtojams ir eksperimentams.
Preliminari projekto peržiūra yra viena iš kelių, skirta išnagrinėti kiekvieną misijos aspektą. Kiekviena apžvalga yra išsami ir skirta užtikrinti, kad kiekviena atskira dalis veiktų kartu su kitomis. Dabar, kai ši projekto peržiūra bus baigta, koronagrafo plėtros grafikas sparčiai juda į priekį.
Tai yra antrasis pagrindinis WFIRST misijos komponentas, norint gauti leidimus. Plačiajuostis instrumentas buvo išvalytas dar birželio mėn. - 288 megapikselių daugiajuostė artimųjų infraraudonųjų spindulių kamera, kuri užtikrins vaizdo ryškumą, palyginamą su tuo, kurį „Hubble“ pasiekia 100 kartų didesniame lauke. Ši kamera laikoma pagrindiniu kosminio teleskopo instrumentu.
Kaip nurodė Rodas, WFIRST misija bus istorinė, panaši į „Mars Pathfinder“ misija, kuri 1997 m. nusileido į Marsą. Tai buvo pirmoji NASA misija, skirta dislokuoti roverį (Sojourneris) Marse, kuris patvirtino pagrindines technologijas ir metodus, kurie galų gale pateks į Dvasia, Galimybė, Smalsumas, ir „Marsas 2020“ roveriai.
„Tai buvo techninė demonstracinė versija“, - sakė Rodas. „Tikslas buvo parodyti, kad roveris veikia ant Marso. Tačiau per savo gyvenimą buvo atliktas labai įdomus mokslas. Taigi mes tikimės, kad tas pats bus ir su WFIRST koronagrafo technologijos demonstracija. “
