NASA pastaraisiais metais pasuko daugybę galvų dėka savo naujos pasaulių misijos koncepcijos - aka. „Starshade“. Šis milžiniškas gėlių formos okulteris sudarytas iš siūlomo erdvėlaivio, kurį ketinama dislokuoti kartu su kosminiu teleskopu (greičiausiai James Webb kosminiu teleskopu). Tada jis užblokuos tolimų žvaigždžių spindesį, sukurdamas dirbtinį užtemimą, kad būtų lengviau aptikti ir ištirti aplink juos skriejančias planetas.
Vienintelė problema yra: tikimasi, kad ši koncepcija kainuos nemažą centą - maždaug 750–3 milijardus JAV dolerių! Todėl Stanfordo profesorius Simone'as D'Amico (padedamas egzoplanetos eksperto Bruce'o Macintosh'o) siūlo sumažinti koncepcijos versiją, kad įrodytų jos veiksmingumą. Žinomas kaip „mDot“, šis okulistas atliks tą patį darbą, tačiau už nedidelę dalį išlaidų.
Okulisto paskirtis yra paprasta. Medžiodami egzoplanetas, astronomai yra priversti daugiausia pasikliauti netinkamais metodais - dažniausiai pasitaikančiu tranzito metodu. Tai apima žvaigždžių, stebinčių, ar neliko šviesos, ryškumą, kuris priskiriamas planetoms, einančioms tarp jų ir stebėtojui. Išmatuodami šių kritimų greitį ir dažnį, astronomai sugeba nustatyti egzoplanetų dydžius ir jų orbitos periodus.
Kaip Stanfordo universiteto pranešime spaudai paaiškino Simone D’Amico, kurio laboratorija dirba prie šios užtemimo sistemos:
„Netiesioginiais matavimais galite aptikti šalia žvaigždės esančius objektus ir išsiaiškinti jų orbitos periodą ir atstumą nuo žvaigždės. Tai yra visa svarbi informacija, tačiau tiesiogiai stebėdami galėtumėte apibūdinti planetos cheminę sudėtį ir galėtumėte pastebėti biologinio aktyvumo požymius - gyvybę “.
Tačiau šis metodas taip pat patiria didelę klaidingų teigiamų reakcijų dalį ir paprastai reikalauja, kad planetos orbitos dalis keistų matymo liniją tarp žvaigždės-šeimininkės ir Žemės. Pačių egzoplanetų studijavimas taip pat yra gana sunkus, nes greičiausiai iš žvaigždės sklindanti šviesa bus kelis milijardus kartų ryškesnė nei šviesa, atsispindinti nuo planetos.
Galimybė ištirti šią atspindėtą šviesą ypač domina, nes ji duotų vertingų duomenų apie egzoplanetų atmosferą. Iš esmės kuriamos kelios pagrindinės technologijos, užtikrinančios trukdančią žvaigždžių šviesą. Erdvėlaivis, kuriame įrengtas okulteris, yra viena iš tokių technologijų. Suplanuotas su kosminiu teleskopu, šis erdvėlaivis sukeltų dirbtinį užtemimą priešais žvaigždę, kad aplink ją esantys objektai (t. Y. Egzoplanetos) būtų aiškiai matomi.
Be didelių išlaidų pastato statybai, taip pat yra ir dydžio bei dislokavimo klausimas. Norint atlikti tokią misiją, pats okulteris turėtų būti maždaug beisbolo deimanto dydžio - 27,5 metro (90 pėdų) skersmens. Jį taip pat reiktų atskirti nuo teleskopo atstumu, lygiu daugybiniam Žemės skersmeniui, ir jis turėtų būti dislokuotas už Žemės orbitos ribų. Visa tai papildo gana brangią misiją!
D'Amico - Stanfordo kosmoso atnaujinimo laboratorijos (SRL) vadovas ir Bruce'as Macintosh'as (Stanfordo fizikos profesorius) subūrė komandą, kad sukurtų mažesnę versiją, vadinamą miniatiūriniu paskirstytuoju okulistu / teleskopu ( mDOT). Pagrindinis „mDOT“ tikslas yra pigių skrydžių demonstracinė technologija, tikintis padidinti pasitikėjimą viso masto misija.
Kaip Adamas Koenigas, SRL magistrantas, paaiškino:
„Iki šiol nebuvo atlikta nė viena misija, kurios prireiktų vienai iš šių egzoplanetos vaizdų observatorijų. Kai paprašysite būstinės paprašyti kelių milijardų dolerių, kad jie padarytų ką nors panašaus, būtų idealu pasakyti, kad mes visa tai jau skraidėme anksčiau. Šis yra tik didesnis “.
Susidedanti iš dviejų dalių, „mDOT“ sistema pasinaudoja naujausiais miniatiūrizacijos ir mažų palydovų (mažųjų palydovų) technologijos pranašumais. Pirmasis yra 100 kg mikrosatellitas, kuriame yra 3 metrų skersmens žvaigždutė. Antrasis yra 10 kg nanosatellitas, turintis teleskopą, kurio skersmuo yra 10 cm (3,937 colio). Abu komponentai bus dislokuoti aukštoje Žemės orbitoje, kai nominalus atstumas bus mažesnis nei 1 000 kilometrų (621 mi).
Padedant kolegoms iš SRL, mDOT žvaigždės formos forma buvo pertvarkyta, kad atitiktų daug mažesnio kosminio laivo apribojimus. Kaip paaiškino Koenig, šis sumažintas ir specialiai sukurtas žvaigždžių šešėlis galės atlikti tą patį darbą kaip ir didelės apimties, gėlių formos versija - ir už biudžetą!
„Naudodamiesi šia ypatinga geometrine forma, jūs galite gauti šviesą, išsisklaidžiusį aplink žvaigždžių šešėlį, kad ji atsitrauktų“, - sakė jis. Tada centre, jūs gaunate labai gilų šešėlį. Šešėlis yra pakankamai gilus, kad iš žvaigždės sklindanti šviesa netrukdys stebėti netoliese esančios planetos. “
Kadangi „mDOT“ žvaigždės šešėlio sukurtas šešėlis yra tik kelių dešimčių centimetrų skersmens, nanosatellitas turės atlikti keletą atsargių manevrų, kad liktų jame. Tuo tikslu „D’Amico“ ir SRL taip pat sukūrė autonominę nanosatellito sistemą, kuri leistų atlikti žvaigždžių šešėlio formavimo manevrus, prireikus pertraukti formavimąsi ir vėliau su ja vėl susidurti.
Deja, technologijos apribojimas yra tai, kad ji negalės išspręsti į Žemę panašių planetų. Ypač kai kalbama apie M tipo (raudonosios nykštukės) žvaigždes, šios planetos greičiausiai skrieja per arti savo tėvų žvaigždžių, kad būtų galima aiškiai pastebėti. Tačiau ji sugebės išspręsti Jupiterio dydžio dujų gigantus ir padės apibūdinti egzozodialinių dulkių koncentraciją aplink netoliese esančias žvaigždes - tai abu yra NASA prioritetai.
Tuo tarpu D’Amico ir jo kolegos pasitelks „Testbed for Rendezvous and Optical Navigation“ (TRON), norėdami išbandyti savo „mDOT“ koncepciją. Šis objektas buvo specialiai pastatytas „D’Amico“, kad būtų galima atkartoti sudėtingų ir nepakartojamų apšvietimo sąlygų tipus, su kuriais susiduria jutikliai erdvėje. Ateinančiais metais jis ir jo komanda stengsis užtikrinti, kad sistema veiktų prieš sukurdama galimą prototipą.
Kaip D'Amico sakė apie savo ir jo kolegų darbą SNL:
„Aš entuziastingai vertinu savo tyrimų programą Stenforde, nes mes sprendžiame svarbius iššūkius. Noriu padėti atsakyti į esminius klausimus ir jei žiūrėsite į visas dabartines kosmoso mokslo ir tyrinėjimo kryptis - ar bandysime stebėti egzoplanetas, sužinoti apie Visatos evoliuciją, surinkti struktūras kosmose ar suprasti mūsų planetą - palydovų formavimąsi - skraidymas yra pagrindinė įgalinanti priemonė. “
Kiti projektai, kuriuos šiuo metu vykdo „D’Amico“ ir SNL, apima didesnių mažyčių erdvėlaivių (dar vadinamų „spiečių palydovų“) formavimą. Anksčiau D'Amico taip pat bendradarbiavo su NASA įgyvendindamas tokius projektus kaip GRACE - misija, kurios metu buvo nubrėžti Žemės gravitacijos lauko pokyčiai pagal NASA Žemės sistemos mokslo kelio modelį (ESSP) - ir „TanDEM-X“, SEA remiamą. misija, kurios metu buvo gauti 3D žemės žemėlapiai.
Šie ir kiti projektai, kuriais siekiama sutelkti miniatiūras kosmoso tyrinėjimo tikslais, žada naują mažesnių išlaidų ir didesnio prieinamumo erą. Taikant programas, pradedant mažų tyrimų ir ryšių palydovų spiečiais ir baigiant nanokranklaidais, kurie gali keliauti į Alfa Kentaurą reliatyvistiniu greičiu („Breakthrough Starshot“), kosmoso ateitis atrodo gana perspektyvi!
Peržiūrėkite ir šį vaizdo įrašą apie „TRON“ įrenginį, sutikdami su Standfordo universitetu:
