Habla kosmiskais teleskops ir bijis kosmosā 28 gadus, radot dažus no skaistākajiem un zinātniski nozīmīgākajiem kosmosa attēliem, kādus cilvēce jebkad ir uzņēmis. Bet pieņemsim vērā, ka Habls noveco, un tas, iespējams, nebūs pārāk ilgi ar mums.
NASA Džeimsa Veba kosmiskais teleskops ir pēdējā pārbaudes stadijā, un WFIRST gaida spārnos. Jums būs prieks uzzināt, ka darbos ir vēl vairāk kosmosa teleskopu, četru spēcīgu instrumentu komplekts, kas šobrīd ir izstrādāts un kas būs nākamās desmitgades apsekojuma sastāvdaļa, un palīdzēs atbildēt uz fundamentālākajiem jautājumiem par kosmosu.
Es zinu, es zinu, ka Džeimsa Veba kosmiskais teleskops vēl nav sasniedzis kosmosu, un, aizejot pašreizējā testu kārtā, vēl varētu būt aizkavēšanās. Laikā, kad es ierakstu šo videoklipu, tas izskatās pēc 2020. gada maija, bet, nāciet, jūs zināt, ka būs kavēšanās.
Un tad ir WFIRST, platleņķa infrasarkanā kosmosa teleskops, kas faktiski ir izgatavots no vecā Habla klases teleskopa, kas Nacionālajam izlūkošanas birojam vairs nebija vajadzīgs. Baltais nams vēlas to atcelt, Kongress to saglabāja, un tagad NASA sāk būvēt tā daļas. Pieņemot, ka tas nerada vairāk kavēšanos, mēs skatāmies uz palaišanu 2020. gadu vidū.
Es faktiski esmu sagatavojis epizodi par superteleskopiem un runājis par Džeimsu Vebu un WFIRST, tāpēc, ja vēlaties uzzināt vairāk par šīm observatorijām, vispirms pārbaudiet to.
Šodien mēs dosimies tālāk nākotnē, lai aplūkotu nākamās nākamās paaudzes teleskopus. Tos, kurus varētu palaist pēc teleskopa, kurš tiks palaists pēc nākamā teleskopa.
Pirms es iedziļināšos šajās misijās, man ir jārunā par desmitgades apsekojumu. Šis ir ASV Nacionālās zinātņu akadēmijas kongresa un NASA izveidots ziņojums. Tas būtībā ir zinātnieku vēlmju saraksts NASA, definējot lielākos jautājumus, kas viņiem ir viņu zinātnes jomā.
Tas ļauj Kongresam piešķirt budžetus un NASA attīstīt misijas idejas, kas palīdzēs piepildīt pēc iespējas vairāk no šiem zinātnes mērķiem.
Šīs aptaujas tiek veiktas reizi desmit gados, apvienojot Zemes zinātnes, planētu zinātnes un astrofizikas komitejas. Viņi izvirza idejas, strīdas, balso un galu galā vienojas par ieteikumu kopumu, kas definēs zinātnes prioritātes nākamajā desmitgadē.
Pašlaik mēs atrodamies 2013. – 2022. Gada desmitgades apsekojuma periodā, tāpēc tikai pēc dažiem gadiem būs jāveic nākamais apsekojums un jādefinē misijas no 2023. līdz 2032. gadam. Es zinu, ka tas patiešām izklausās tālā nākotnē, bet laiks tiešām beidzas, lai sagrupētu grupu.
Ja jums ir interese, es ievietošu saiti uz pēdējo gadu desmitgažu aptauju, tas ir aizraujošs dokuments, un jums būs labāk saprotams, kā misijas notiek kopā.
Mēs joprojām esam dažus gadus prom no gala dokumenta, taču nopietni priekšlikumi ir nākamās paaudzes kosmosa teleskopu plānošanas stadijās, un tie ir satriecoši. Parunāsim par viņiem.
HabEx
Pirmā misija, kurā mēs apskatīsimies, ir HabEx jeb Habitable Exoplanet Imaging Mission. Šis ir kosmosa kuģis, kas tieši fotografēs planētas, kas riņķo ap citām zvaigznēm. Tas būs vērsts uz visu veidu planētām, sākot ar karstajiem Jupiteriem un beidzot ar superzemēm, taču tās galvenais mērķis būs fotografēt Zemei līdzīgas eksoplanetes un izmērīt to atmosfēru.
Citiem vārdiem sakot, HabEx mēģinās atklāt dzīvības signālus planētās, kuras riņķo ap citām zvaigznēm.
Lai to izdarītu, HabEx ir jābloķē zvaigznes izstarotā gaisma, lai varētu atklāt daudz tuvāk esošās planētas. Tam būs viens un varbūt divi veidi.
Pirmais ir koronogrāfs. Tas ir niecīgs punkts, kas atrodas pašā teleskopā un atrodas zvaigznes priekšā un bloķē tā gaismu. Atlikušā gaisma, kas iet caur teleskopu, nāk no lēzenākiem objektiem ap zvaigzni, un to var attēlot ar instrumenta sensoru.
Teleskopam ir īpašs deformējams spogulis, kuru var pagriezt un noregulēt, līdz redzamas lēzenākās planētas.
Šeit parādīts izmantotā koronagrāfa piemērs Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielajā teleskopā. Centrālā zvaigzne ir paslēpta, atklājot ap to blāvāko putekļu disku. Šeit ir redzams attēls ar brūnu punduri, kas riņķo ap zvaigzni.
Un tas ir viens no dramatiskākajiem video, kuru es domāju, ko jebkad esmu redzējis, ar 4 Jupitera lieluma pasaulēm, kas riņķo ap zvaigzni HR 8799. Tas ir nedaudz triks, pētnieki animēja planētu kustību starp novērojumiem, bet joprojām, wow.
Otrā gaismas bloķēšanas metode būs Starshade izmantošana. Šis ir pilnīgi atsevišķs kosmosa kuģis, kas izskatās kā ritentiņš. Tas lido desmitiem tūkstošu kilometru attālumā no teleskopa, un, kad tas ir lieliski novietots, tas bloķē gaismu no centrālās zvaigznes, vienlaikus ļaujot planētu gaismai noplūst ap malām.
Viltība ar Starshade ir tās ziedlapiņas, kuras izveido mīkstāku malu, tāpēc gaismas viļņi no planētas ir mazāk saliekti. Tas rada ļoti tumšu ēnu, kurai vajadzētu būt vislabākajām iespējām atklāt planētas.
Atšķirībā no vairuma misiju, Starshades, piemēram, šo, var izmantot ar jebkuru kosmosa observatoriju. Tātad Habls, Džeimss Vebs vai jebkura cita observatorija varētu izmantot šī instrumenta priekšrocības.
Mēs vienmēr esam sūdzējušies par to, kā mēs varam redzēt tikai nelielu daļu planētu, kas tur atrodas, izmantojot tranzīta vai radiālā ātruma metodi, ņemot vērā to, kā lietas sakārtojas. Bet ar tādu misiju kā HabEx, planētas var redzēt virzienā, jebkurā konfigurācijā.
Papildus šai primārajai misijai HabEx tiks izmantots arī dažādām astrofizikām, piemēram, agrīnā Visuma novērošanai un lielāko zvaigžņu ķimikāliju izpētei pirms un pēc tām eksplodēt kā supernovām.
Lūši
Nākamais Lynx, kas būs NASA nākamās paaudzes rentgena teleskops. Pārsteidzoši, ka tas nav saīsinājums, tas vienkārši nosaukts pēc dzīvnieka. Dažādās kultūrās tika uzskatīts, ka lūšiem piemīt pārdabiska spēja saskatīt lietu patieso dabu.
Rentgenstari atrodas elektromagnētiskā spektra augstākajā galā, un tos bloķē Zemes atmosfēra, tāpēc, lai tos varētu redzēt, jums ir nepieciešams kosmiskais teleskops. Šobrīd NASA ir Chandra rentgenstaru observatorija, un ESA strādā pie savas ATHENA misijas, kuras darbības laiks paredzēts 2028. gadā.
Lynx darbosies kā Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa partneris, vēršoties pie novērojamā Visuma malas, atklājot supermasīvo melno caurumu pirmās paaudzes un laika gaitā palīdzot izdalīt to veidošanos un apvienošanos. Tā kā pirmās galaktikas tuvojās, tas redzēs starojumu, kas nāk no karstās gāzes no agrīnā kosmiskā tīkla.
Pēc tam to izmantos, lai pārbaudītu objektus, uz kuriem Chandra, XMM Newton un citi rentgenstaru observatorijas koncentrējas: uz pulsāriem, galaktiku sadursmēm, kollazeriem, supernovām, melnajiem caurumiem un daudz ko citu. Pat normālas zvaigznes var izdalīt rentgenstaru signālus, kas mums par viņiem vairāk stāsta.
Lielākā daļa Visuma matērijas atrodas gāzes mākoņos, kas ir tikpat karsti kā miljons Kelvina. Ja vēlaties redzēt Visumu tādu, kāds tas patiesībā ir, jūs vēlaties to apskatīt rentgena staros.
Rentgena teleskopi atšķiras no redzamās gaismas observatorijām, piemēram, Habla. Jums nevar būt tikai spogulis, kas atlec no rentgena stariem. Tā vietā jūs izmantojat ganību-spoguļu spoguļus, kas var nedaudz novirzīt fotonus, kas tiem sit, paceļot tos līdz detektoram.
Ar 3 metru ārējo spoguli, kas ir piltuves sākuma daļa, tas jutīgumu 50–100 reižu palielinās ar 16 reizes lielāku redzes lauku, savācot fotonus 800 reizes ātrāk par Čandru.
Es neesmu pārliecināts, ko vēl teikt. Tā būs monstru rentgena observatorija. Uzticieties man, astronomi domā, ka tā ir ļoti laba ideja.
Izcelsmes kosmiskais teleskops
Tālāk - Origins kosmiskais teleskops jeb OST. Tāpat kā Džeimss Vebs un Spicera kosmiskais teleskops, OST būs infrasarkanais teleskops, kas paredzēts dažu stilīgāko objektu novērošanai Visumā. Bet tas būs vēl lielāks. Kamēr Džeimsa Veba galvenajam spogulim ir 6,5 metri, OST spogulim būs 9,1 metri.
Iedomājieties teleskopu, kas ir gandrīz tikpat liels kā lielākie zemes teleskopi uz Zemes, bet atrodas kosmosā. Kosmosā.
Tas nebūs vienkārši liels, tas būs auksts.
NASA spēja atdzesēt Špiceri līdz tikai 5 Kelvīniem - tas ir 5 grādus virs absolūtās nulles un tikai nedaudz siltāks par Visuma fona temperatūru. Viņi plāno samazināt izcelsmi līdz 4 kelviniem. Tas neizklausās tik daudz, bet tas ir milzīgs inženierijas izaicinājums.
Tā vietā, lai tikai atdzesētu kosmosa kuģi ar šķidru hēliju, kā tas notika ar Spitzer, viņiem vajadzēs siltumu izvadīt pakāpeniski, izmantojot atstarotājus, radiatorus un visbeidzot kriodzesētāju ap pašiem instrumentiem.
Ar milzīgu, aukstu infrasarkano staru teleskopu Origins atstās Džeimsa Veba skatījumu uz pirmo galaktiku veidošanos. Tas izskatīsies laikmetā, kad veidojās pirmās zvaigznes, laiks, kuru astronomi dēvēja par tumšajiem laikiem.
Tas redzēs planētu sistēmu veidošanos, putekļu diskus un tieši novēros citu planētu atmosfēru, meklējot biosarakstus, dzīves pierādījumus tur.
Trīs aizraujošas misijas, kas virzīs mūsu zināšanas par Visumu uz priekšu. Bet es pēdējo reizi esmu saglabājis lielāko un visiecienīgāko teleskopu
LUVOIR
LUVOIR vai Lielais UV / Optiskais / IR mērītājs. Džeimss Vebs būs spēcīgs teleskops, taču tas ir infrasarkanais instruments, kas paredzēts, lai apskatītu vēsākus objektus Visumā, piemēram, sarkanās nobīdītās galaktikas laika sākumā vai jaunizveidotās planētu sistēmas. Kosmosa teleskops Origins būs labāka Džeimsa Veba versija.
LUVOIR būs Habla kosmiskā teleskopa patiesais pēctecis. Tas būs milzīgs instruments, ko var redzēt infrasarkanā, redzamā gaismā un ultravioletā starā.
Darbos ir divi dizaini. Tādu, kas atrodas 8 metru garumā un varētu pacelties uz tāda smagā auto, piemēram, Falcon Heavy. Un vēl viens dizains, kas izmantotu Kosmosa palaišanas sistēmu, kuras garums ir 15 metri. Tas ir par 50% lielāks nekā lielākais Zemes teleskops. Atcerieties, ka Habla augstums ir tikai 2,6 metri.
Tam būs plašs skata lauks un filtru un instrumentu komplekts, ko astronomi var izmantot, lai novērotu visu, ko viņi vēlas. Tas tiks aprīkots ar koronogrāfu, kā mēs jau runājām iepriekš, lai tieši novērotu planētas un aizēnotu to zvaigznes, ar spektrogrāfu, lai noskaidrotu, kādas ķīmiskās vielas ir eksoplanetu atmosfērā, un vēl daudz ko citu.
LUVOIR būs universāls instruments, kuru astronomi izmantos, lai atklātu astrofizikas un planētu zinātnes jomas. Bet dažas no tās iespējām būs: eksoplanētu tieša novērošana un biosarakstu meklēšana, visu tur esošo eksoplanetu veidu klasificēšana, sākot no karstajiem Jupiteriem līdz superzemēm.
Tas varēs novērot objektus Saules sistēmā labāk nekā jebkas cits - ja mums tur nebūs kosmosa kuģa, LUVOIR būs diezgan labs skats. Piemēram, šeit ir skats uz Enceladus no Habla, salīdzinot ar skatu no LUVOIR.
Tas spēs uzmanīties no jebkuras vietas Visumā, redzēt daudz mazākas struktūras nekā Habla. Tas redzēs pirmās galaktikas, pirmās zvaigznes un palīdzēs izmērīt tumšās vielas koncentrāciju Visumā.
Astronomi joprojām pilnībā nesaprot, kas notiek, kad zvaigznes savāc pietiekami daudz masas, lai tās aizdegas. LUVOIR izpētīs zvaigžņu veidošanās reģionus, izpētīs gāzi un putekļus un redzēs agrākos zvaigžņu veidošanās mirkļus, kā arī planētas, kas ap tām riņķo.
Vai es esmu jūs pilnīgi un pilnīgi satraukti par astronomijas nākotni? Labi. Bet šeit nāk sliktās ziņas. Ir gandrīz neiespējami, ka realitāte atbildīs šai fantāzijai.
Šomēnes NASA paziņoja, ka misiju plānotājiem, kas strādā ar šiem kosmosa teleskopiem, viņu budžets būs jāierobežo no trim līdz pieciem miljardiem dolāru. Līdz šim plānotājiem nebija nekādu vadlīniju, viņi vienkārši izstrādāja instrumentus, ar kuru palīdzību varētu veikt zinātni.
Inženieri strādāja pie misijas plāniem, kas varētu viegli pārsniegt USD 5 miljardus HabEx, Lynx un OST, un apsvēra daudz lielākus USD 20 miljardus LUVOIR.
Lai arī Kongress ir centies panākt pārsteidzoši lielus NASA budžetus, kosmosa aģentūra vēlas, lai tā plānotāji būtu konservatīvi. Un, kad jūs domājat, cik lielam budžetam un novēlotajam Džeimsam Vebam ir kļuvis, tas nav pilnīgi pārsteidzoši.
Džeimsa Veba sākotnēji bija paredzēts maksāt no viena līdz trim punktiem pieciem miljardiem dolāru, un tā palaišana notika no 2007. līdz 2011. gadam. Tagad izskatās, ka 2020. gada izlaišana ir sākusies, izmaksas ir sadalījušās garām Kongresa pilnvarotajam 8,8 miljardu dolāru budžetam, un ir skaidrs, ka joprojām ir daudz no darāmā darba.
Nesenajā kraušanas pārbaudē inženieri atrada paplāksnes un skrūves, kas bija izkļuvušas no teleskopa. Tas nav tāds kā IKEA plaukts ar atlikušajām daļām. Šie skaņdarbi ir svarīgi.
Lai arī WFIRST teleskops ir ietaupīts no smalcināšanas bloka, tiek lēsts, ka tas būs 3,9 miljardi dolāru, salīdzinot ar sākotnējo budžetu, kas ir 2 miljardi dolāru.
Viens, divi vai varbūt pat visi šie teleskopi galu galā tiks uzbūvēti. Tas ir tas, kas, pēc zinātnieku domām, ir vissvarīgākais, lai veiktu nākamos atklājumus astronomijā, bet sagatavojieties budžeta cīņām, izmaksu pārsniegšanai un laika grafiku izstiepšanai. Mēs labāk zinām, kad visi pētījumi notiks 2019. gadā.
Būtu vajadzīgs kaut kāds inženierijas brīnums, ja visi četri teleskopi savlaicīgi un laikus sanāk kopā, lai kopā sprāgtu kosmosā 2035. gadā. Es jūs pastāvīgi atjaunināšu.
