Nākamajā desmitgadē NASA kosmosā nosūtīs patiešām iespaidīgas iespējas. Tie ietver nākamās paaudzes kosmosa teleskopus, piemēram, Džeimsa Veba kosmisko teleskopu (JWST) un plaša lauka infrasarkano kosmosa teleskopu (WFIRST). Balstoties uz pamatu, kuru izveidojis Habls, WFIRST izmantos savu moderno instrumentu komplektu, lai izpētītu dažus visdziļākos Visuma noslēpumus.
Viens no šiem instrumentiem ir koronogrāfs, kas ļaus teleskopam skaidri saprast ārpussaules planētas. Šis instruments nesen pabeidza NASA veikto sākotnējo projekta pārskatu, kas ir būtisks pagrieziena punkts tā attīstībā. Tas nozīmē, ka instruments ir izpildījis visas projekta, grafika un budžeta prasības un tagad var pāriet uz nākamo attīstības posmu.
Hronogrāfs ir svarīga WFIRST planētu medību instrumentu sastāvdaļa. Parasti eksoplanētu tieša attēlveidošana ir apgrūtināta, jo no viņu zvaigznēm nāk intensīvs atspīdums. Šī gaisma ir daudz reizes jaudīgāka nekā gaisma, ko atstaro no planētas virsmas vai atmosfēras. Šī iemesla dēļ tradicionālajiem instrumentiem ir aizklātas nelielas gaismas pēdas, kas norāda uz eksoplanetu klātbūtni.
Bet, atceļot intensīvu zvaigznes atspīdumu, astronomiem būs daudz lielākas iespējas noteikt planētas, kas to riņķo. Tas sniedz papildu ieguvumu, jo var tieši pētīt eksoplanetes, nevis paļaujas uz netiešām metodēm, kad zvaigznēm tiek novērots spilgtuma kritums (tranzīta metode) vai kustības pazīmēm uz priekšu un atpakaļ, kas norāda uz planētas sistēmas ( Radiālā ātruma metode).
Salīdzinājumam - tiešās attēlveidošanas metodei ir daudz priekšrocību, piemēram, spēja iegūt spektru tieši no planētas virsmas un atmosfēras. Tas ļaus precīzāk novērtēt planētas sastāvu un atmosfēras sastāvu - t.i., vai tai ir virszemes ūdens, skābekļa-slāpekļa
Kā paskaidroja Džeisons Rods, plaša lauka infrasarkanā starojuma teleskopa (WFIRST) projekta zinātnieks NASA Jet dzinēju vilces laboratorijā:
“Tas, ko mēs cenšamies darīt, ir izdzēst miljardu fotonu no zvaigznes par katru no planētas uzņemtajiem ... Ar WFIRST mēs varēsim iegūt šo lielo planētu attēlus un spektrus ar mērķi pierādīt tehnoloģijas, kas tiks izmantots turpmākajā misijā - lai beidzot apskatītu mazas akmeņainas planētas, kuru virspusēs varētu būt šķidrs ūdens vai pat dzīvības pazīmes, piemēram, mūsu pašu. ”
WFIRST koronagrāfa instruments (pazīstams arī kā tā “starglasses”) ir daudzslāņu un ļoti sarežģīts tehnoloģijas elements, kas sastāv no masku, prizmu, detektoru un diviem pašregulējošiem spoguļiem. Šie spoguļi ir galvenās sastāvdaļas, kas reālā laikā maina savu formu, lai pielāgotos ienākošajai gaismai un kompensētu nelielas izmaiņas teleskopa optikā.
Vienlaicīgi ar augsto tehnoloģiju “maskām” un citiem komponentiem - kopā sauktu par “aktīvo viļņu frontes vadību” - šie spoguļi noņem traucējumus, ko rada gaismas viļņi, kas saliekti ap koronagrāfa gaismu bloķējošo elementu malām. Gala rezultāts ir tāds, ka zvaigžņu gaisma kļūst aptumšota, kamēr parādīsies vāji kvēlojoši objekti (kas iepriekš nebija redzami).
Papildus tam, ka WFIRST koronogrāfs ir no 100 līdz 1000 reizēm spējīgāks nekā iepriekšējie koronogrāfi, tas kalpo arī kā tehnoloģiju demonstrētājs, kurš pārbaudīs tā efektivitāti, palīdzot atrast eksoplanetes. Šie testi pavērs ceļu palielinātu versiju pievienošanai vēl lielākiem teleskopiem, kas ietver četras ierosinātās observatorijas, kuras tiks nosūtītas kosmosā līdz 2030. gadiem.
Tie ietver Liels ultravioleto / optisko / infrasarkano staru mērītājs (LUVOIR), Izcelsmes kosmiskais teleskops (OST) un Lynx rentgena mērnieks. Izmantojot lielākus un modernākus koronogrāfus, šie teleskopi spēs ģenerēt viena pikseļa “attēlus” no mazākām planētām, kas riņķo tuvāk viņu saulei (tieši tur, visticamāk, tiks atrastas klinšainas planētas).
Kad gaisma no šiem attēliem tiks analizēta ar spektrometru, astronomi varēs medīt dzīvības pazīmes (aka. Bioparakstus) kā vēl nekad. Kā teica Roda:
“Izmantojot WFIRST, mēs varēsim iegūt šo lielo planētu attēlus un spektrus ar mērķi pierādīt tehnoloģijas, kas tiks izmantotas turpmākajā misijā - galu galā apskatīt mazas klinšainas planētas, kuru virsmām varētu būt šķidrs ūdens, vai pat dzīvības pazīmes, piemēram, mūsu pašu. ”
Koronagrāfa iekļaušana WFIRST ir svarīga, jo tā būs pirmā misija, jo Habla (orbītā kopš 1990. gada) ir vienīgā NASA astrofizikas vadošā misija, kurā iekļauta šī tehnoloģija. Protams, Habla koronogrāfi bija daudz vienkāršāki un mazāk sarežģīti tehnoloģiju varianti nekā tas, ko izmantos WFIRST.
Kaut arī Džeimsa Veba kosmiskais teleskops tiks palaists agrāk (pašlaik plānots to sākt 2021. gadā) un tiks arī aprīkots ar tehnoloģiju, tas nevarēs lepoties ar tādām pašām zvaigžņu gaismas slāpēšanas iespējām kā WFIRST. Tātad, lai gan WFIRST būs trešā vadošā misija izmantot koronagrāfa tehnoloģiju, tā būs arī vismodernākā.
"WFIRST vajadzētu būt diviem vai trim lieluma lielumiem jaudīgākiem nekā jebkurš cits koronagrāfs, kas jebkad ir lidojis [spējot atšķirt planētu no tās zvaigznes]," sacīja Roda. "Vajadzētu būt iespējai kādai patiešām saistošai zinātnei, kaut arī tā ir tikai tehnoloģiju demonstrācija."
Šāda veida koronagrāfa tehnoloģija varētu ļaut arī skaidrākos jebkad uzņemtos zvaigžņu sistēmas attēlus, kas ir veidošanās sākuma stadijā. To raksturo zvaigzne, kuru ieskauj masīvs putekļu un gāzes disks, kamēr planētas lēnām veidojas no akreditēta materiāla. Pašlaik labākais veids, kā izpētīt šos diskus, ir infrasarkano staru aptaujas, kurās var parādīt siltumu, ko absorbē viņu vecāku zvaigzne.
Kā Vanesa Beilija, JPL astronome un WFIRST instrumentu tehnoloģe
“Atkritumu diski, kurus mēs šodien redzam ap citām zvaigznēm, ir gaišāki un masīvāki nekā tie, kas mums ir mūsu pašu Saules sistēmā. WFIRST koronagrāfa instruments varētu izpētīt vājāku, izkliedētāku diska materiālu, kas vairāk atgādina galveno asteroīdu jostu, Kuipera jostu un citus putekļus, kas riņķo ap Sauli. ”
Šie pētījumi varēja dot ieskatu mūsu Saules sistēmas veidošanā. Kad tehnoloģija ir veiksmīgi demonstrēta misijas pirmajos 18 mēnešos, NASA var sākt tā dēvēto “Iesaistīto zinātnieku programmu”. Saskaņā ar šādu programmu koronogrāfs būtu atvērts zinātniskajai aprindām, dodot iespēju plašākam novērotāju un eksperimentu klāstam.
Projekta sākotnējais pārskats ir viens no vairākiem, kas paredzēts, lai pārbaudītu katru misijas aspektu. Katrs pārskats ir visaptverošs un paredzēts, lai nodrošinātu, ka katra atsevišķa daļa darbosies kopā ar pārējām. Kad šī dizaina pārbaude ir pabeigta, koronagrāfa attīstības grafiks strauji virzās uz priekšu.
Šī ir otrā galvenā WFIRST misijas sastāvdaļa, lai saņemtu atļauju. Platekrāna instruments tika likvidēts jau jūnijā - 288 megapikseļu daudzjoslu gandrīz infrasarkanā kamera, kas nodrošinās tādu attēlu asumu, kāds ir pielīdzināms Habla laukumam, kas ir 100 reizes lielāks. Šī kamera tiek uzskatīta par kosmosa teleskopa galveno instrumentu.
Kā norādīja Roda, WFIRST misija būs vēsturiska, līdzīga misijai Marsa ceļš misija, kas 1997. gadā nolaidās uz Marsa. Šī bija pirmā NASA misija, kas izvietoja roveru (Sojourner) uz Marsa, kas apstiprināja galvenās tehnoloģijas un metodes, kuras galu galā nonāks Gars, Iespēja, zinātkāre, un Marss 2020 rovers.
"Tā bija tehnikas demonstrācija," sacīja Roda. “Mērķis bija parādīt, ka rovers darbojas uz Marsa. Bet tā laikā tā veica ļoti interesantu zinātni. Tāpēc mēs ceram, ka tas pats notiks ar WFIRST koronagrāfa tehnoloģiju demonstrāciju. ”
