Siekdami padėti ateityje surasti ir ištirti egzoplanetas, inžinieriai, dirbantys NASA reaktyvinio varymo laboratorijoje kartu su egzoplanetų tyrinėjimo programa (ExEP), siekia sukurti „Starshade“. Pristatytas revoliucinis erdvėlaivis padės naujos kartos teleskopams, nes užstoja užtemstančią šviesą, sklindančią iš tolimų žvaigždžių, kad egzoplanetos būtų vaizduojamos tiesiogiai.
Nors tai gali atrodyti gana nesudėtinga, „Starshade“, norėdama efektyviai atlikti savo darbą, taip pat turės įsitraukti į rimtas formas. Tokią išvadą padarė „Starshade Technology Development“ komanda (dar žinoma kaip S5) „4 gairės ataskaita“, kurią galima rasti „ExEP“ svetainėje. Kaip teigiama pranešime, „Starshade“ turės būti puikiai suderintas su kosminiais teleskopais, net ir esant dideliam atstumui.
Nors iki šiol be „Starshade“ pagalbos buvo atrasta daugiau nei keturi tūkstančiai egzoplanetų, didžioji jų dalis buvo aptikta naudojant netiesiogines priemones. Veiksmingiausia priemonė yra stebėti tolimas žvaigždes, kad ryškumas nenukristų, o tai rodo planetų praėjimą (tranzito metodas), ir išmatuoti žvaigždės judesius pirmyn ir atgal, kad būtų galima nustatyti planetų sistemą (radialinio greičio metodas).
Nors šie metodai yra veiksmingi aptikti egzoplanetų ir tiksliai įvertinti jų dydį, masę ir orbitalės periodą, šie metodai nėra labai veiksmingi, kai reikia nustatyti, kokios sąlygos yra jų paviršiuje. Norėdami tai padaryti, mokslininkai turi turėti galimybę gauti spektrografinę informaciją apie šių planetų atmosferą, o tai yra svarbiausia norint nustatyti, ar jos iš tikrųjų galėtų būti gyvenamosios vietos.
Vienintelis patikimas būdas tai padaryti su mažesnėmis, uolėtomis planetomis (dar žinomomis kaip „į žemę panašios“) yra tiesioginis vaizdas. Bet kadangi žvaigždės gali būti milijardus kartų ryškesnės už planetos atmosferos atspindėtą šviesą, tai atlikti yra be galo sunku. Įeikite į „Starshade“, kuris užkirs kelią ryškią žvaigždžių šviesą, naudodamas atspalvį, kuris išsiskleis iš erdvėlaivio kaip gėlės žiedlapiai.
Tai žymiai pagerins kosminių teleskopų, apimančių visas žvaigždes besisukančias planetas, šansus. Tačiau norint, kad šis metodas veiktų, abu erdvėlaiviai turės būti išdėstyti ne tiksliau kaip 1 metro (3 pėdų) atstumu, nepaisant to, kad jie skris vienas nuo kito 40 000 km atstumu. Jei jie yra
Kaip naujausiame NASA pranešime spaudai paaiškino JPL inžinierius Michaelas Bottomas:
„Atstumas, apie kurį mes kalbėsime, naudodamiesi žvaigždžių šešėlių technologija, yra sunkiai įsivaizduojami. Jei žvaigždžių šešėlis būtų sumažintas iki padėkliuko, teleskopas būtų pieštuko trintuko dydžio ir būtų atskirtas maždaug 60 mylių [100 kilometrų]. Dabar įsivaizduokite, kad šie du objektai laisvai svyruoja erdvėje. Jie abu patiria šiuos mažus vilkikus ir potėpius nuo gravitacijos ir kitų jėgų, ir per tą atstumą mes stengiamės išlaikyti juos abu tiksliai suderintus maždaug per 2 milimetrus. “
„S5 Milestone 4“ ataskaitoje pirmiausia buvo nagrinėjamas atstumas nuo 20 000 iki 40 000 km (12 500–25 000 mi) ir atspalvis, kurio skersmuo buvo 26 metrai (85 pėdos). Pagal šiuos parametrus „Starshade“ erdvėlaivis galėtų dirbti su tokia misija kaip NASA plačiajuosčio lauko infraraudonųjų spindulių tyrimo teleskopas (WFIRST) - teleskopas su pirminiu veidrodžiu, kurio skersmuo yra 2,4 m (~ 16,5 pėdos) ir kurį planuojama paleisti viduryje. -2020s.
Nustatęs būtiną dviejų erdvėlaivių išlyginimą, Bottomas ir jo komanda taip pat sukūrė inovatyvų teleskopų, tokių kaip WFIRST, būdą, kad nustatytų, ar „Starshade“ nenukrypsta nuo suderinimo. Tai sudarė kompiuterio programos, kuri galėtų atpažinti, kada šviesos ir tamsos modeliai buvo nukreipti į teleskopą, o kai jie nutolo nuo centro, sukūrimas.
Bottomas nustatė, kad technika buvo labai efektyvi, norint pajusti mažiausius „Starshade“ padėties pokyčius, net ir ekstremaliais atvejais. Siekdamas užtikrinti, kad jis laikosi savo lygyje, kolega JPL inžinierius Thibaultas Flinoisas ir jo kolegos sukūrė algoritmų rinkinį, kuris remiasi „Bottom“ programos pateikta informacija, kad nustatytų, kada „Starshade“ varikliai turėtų suveikti, kad jis būtų suderintas.
Kartu su „Bottom“ darbu ši ataskaita parodė, kad išlaikyti du erdvėlaivius įmanoma, naudojant automatinius jutiklius ir stūmoklio valdiklius - net jei būtų naudojamas didesnis žvaigždės šešėlis ir teleskopas ir jie būtų nutolę 74 000 km atstumu. Nors autonominių sistemų atžvilgiu tai buvo revoliucinga, šis pasiūlymas grindžiamas NASA mokslininkų ilgamete tradicija.
Kaip paaiškino NASA „Starshade“ technologijų plėtros veiklos vadovas Philas Willemsas:
„Tai man yra puikus pavyzdys, kaip kosmoso technologija tampa dar nepaprastesnė, remiantis ankstesniais jos laimėjimais. Mes naudojame formaciją, skraidančią kosmose, kiekvieną kartą, kai kapsulė prisišlieja prie Tarptautinės kosminės stoties. Tačiau Michaelas ir Thibaultas nuėjo kur kas toliau ir parodė būdą, kaip išlaikyti formavimąsi didesnėmis skalėmis nei pati Žemė. “
Patvirtindami, kad NASA gali patenkinti šiuos griežtus „formavimo jutimo ir kontrolės“ reikalavimus, „Bottom“ ir kolega JPL inžinierius Thibaultas Flinoisas pašalino vieną iš trijų „Starshade“ misijos metu esančių technologijų spragų - konkrečiai, kaip tikslūs nuvažiuotų atstumų santykiai yra susiję su šešėlio dydžiu. pats ir pagrindinis teleskopo veidrodis.
Kaip vienas iš NASA naujos kartos kosminių teleskopų, kuris ateis per ateinančius metus, WFIRST bus pirmoji misija panaudoti kitą šviesos blokavimo technologijos formą. Šis instrumentas, žinomas kaip žvaigždėtas koronografas, bus integruotas į teleskopą ir leis tiesiogiai fiksuoti Neptūno vaizdus į Jupiterio dydžio egzoplanetas.
Nors „Starshade“ projektas dar nėra patvirtintas skrydžiui, jis gali būti išsiųstas dirbti su WFIRST iki 2020-ųjų pabaigos. Formavimo reikalavimo įvykdymas yra tik vienas žingsnis siekiant parodyti, kad projektas yra įgyvendinamas. Peržiūrėkite šį puikų vaizdo įrašą, kuriame paaiškinta, kaip veiks „Starshade“ misija, NASA JPL sutikimu:
