Lai palīdzētu turpmākajos centienos atrast un izpētīt eksoplanetes, inženieri ar NASA reaktīvo dzinēju laboratoriju sadarbībā ar Exoplanet izpētes programmu (ExEP) strādā, lai izveidotu Starshade. Pēc revolucionāra kosmosa kuģa izvietošanas tas palīdzēs nākamās paaudzes teleskopiem, bloķējot aizsedzošo gaismu, kas nāk no tālām zvaigznēm, lai eksoplanētas varētu tieši attēlot.
Lai gan tas var izklausīties diezgan vienkārši, Starshade būs arī jāiesaistās nopietnu formējumu lidošanā, lai efektīvi veiktu savu darbu. Tā secināja Staršades tehnoloģiju attīstības komandas (pazīstama arī kā S5) Milestone 4 ziņojums - tas ir pieejams ExEP tīmekļa vietnē. Kā teikts ziņojumā, Starshade būs jāpielīdzina kosmiskajiem teleskopiem pat ļoti tālu.
Kaut arī līdz šim bez Starshade palīdzības ir atklāti vairāk nekā četri tūkstoši eksoplanetu, vairums no tām tika atklāti, izmantojot netiešus līdzekļus. Visefektīvākais līdzeklis ir bijis tālu zvaigžņu novērošana periodiskiem spilgtuma kritumiem, kas norāda uz planētu pāreju (tranzīta metode), un zvaigznes kustības mērīšana uz priekšu un atpakaļ, lai noteiktu planētas sistēmas klātbūtni (radiālā ātruma metode).
Kaut arī šīs metodes ir efektīvas eksoplanētu noteikšanā un precīzu to lieluma, masas un orbītas perioda aprēķinu iegūšanā, šīs metodes nav ļoti efektīvas, kad jānosaka, kādi apstākļi ir līdzīgi to virsmām. Lai to izdarītu, zinātniekiem jāspēj iegūt spektrogrāfisko informāciju par šo planētu atmosfērām, kas ir galvenais, lai noteiktu, vai tās faktiski varētu būt apdzīvojamas.
Vienīgais uzticamais veids, kā to izdarīt ar mazākām, akmeņainām planētām (pazīstamas arī kā “Zemei līdzīgas”), ir tieša attēlveidošana. Bet, tā kā zvaigznes var būt miljardiem reižu spožākas nekā planētas atmosfēras atstarotā gaisma, tas ir neticami grūts process. Ieejiet Starshade, kas bloķētu spilgtu zvaigžņu gaismu, izmantojot ēnojumu, kas varētu izlīst no kosmosa kuģa kā zieda ziedlapiņas.
Tas dramatiski uzlabos izredzes uz kosmosa teleskopiem, kas nosaka visas planētas, kuras riņķo ap zvaigzni. Tomēr, lai šī metode darbotos, abiem kosmosa kuģiem jāpaliek vienā līnijā viena metra (3 pēdu) attālumā, neskatoties uz to, ka tie lidos viens otram līdz 40 000 km (24 850 jūdzes) attālumā. Ja viņi ir
Kā nesenajā NASA paziņojumā presei skaidroja JPL inženieris Maikls Bottoms:
“Tādu attālumu, par kuru runājam, izmantojot starhade tehnoloģiju, ir grūti iedomāties. Ja zvaigžņu ēnojums tiktu samazināts līdz dzēriena paliktņu lielumam, teleskops būtu zīmuļu dzēšgumijas lielums, un tos atdalītu apmēram 60 jūdzes [100 kilometri]. Tagad iedomājieties, ka šie divi objekti brīvi peld telpā. Viņi abi izjūt šos mazos velkonus un iedūrumus no gravitācijas un citiem spēkiem, un šajā attālumā mēs cenšamies noturēt tos abus precīzi aptuveni 2 milimetru rādiusā. ”
S5 Milestone 4 ziņojumā galvenokārt tika apskatīts atdalīšanas diapazons no 20 000 līdz 40 000 km (12 500 līdz 25 000 jūdzes) un ēna, kuras diametrs bija 26 metri (85 pēdas). Šajos parametros Starshade kosmosa kuģis spēs strādāt ar tādu misiju kā NASA platleņķa lauka infrasarkano staru teleskops (WFIRST) - teleskops ar primāro spoguli, kura diametrs ir 2,4 m (~ 16,5 pēdas) un kuru paredzēts uzsākt vidusdaļā. -2020s.
Pēc nepieciešamā izkārtojuma noteikšanas starp diviem kosmosa kuģiem Bottoms un viņa komanda arī izstrādāja novatorisku veidu teleskopiem, piemēram, WFIRST, lai noteiktu, vai Starshade novirzās no līdzinājuma. Tas sastāvēja no datorprogrammas izveides, kas varētu atpazīt, kad gaismas un tumsas raksti ir vērsti uz teleskopu un kad tie ir novirzījušies ārpus centra.
Grunts atklāja, ka šī tehnika bija ļoti efektīva, lai uztvertu vismazākās Starshade stāvokļa izmaiņas pat ļoti lielos attālumos. Lai nodrošinātu, ka tas tiek uzturēts līdzās, kolēģis JPL inženieris Thibault Flinois un viņa kolēģi izstrādāja algoritmu kopumu, kas balstās uz Bottom programmas sniegto informāciju, lai noteiktu, kad Starshade virzītājiem vajadzētu izšaut, lai saglabātu to saskaņošanā.
Apvienojumā ar dibena darbu, šis ziņojums parādīja, ka divu kosmosa kuģu izlīdzināšana ir iespējama, izmantojot automatizētus sensorus un virzītāja vadības ierīces, pat ja tiktu izmantots lielāks zvaigznes ēna un teleskops, un tie būtu izvietoti 74 000 km (46 000 jūdzes) attālumā viens no otra. Lai arī attiecībā uz autonomām sistēmām tas ir revolucionārs, šis priekšlikums balstās uz NASA zinātnieku senajām tradīcijām.
Kā skaidroja NASA “Starshade” tehnoloģiju attīstības aktivitātes menedžeris Fils Vilemss:
“Šis man ir lielisks piemērs tam, kā kosmosa tehnoloģija kļūst arvien neparasta, balstoties uz iepriekšējiem panākumiem. Mēs izmantojam veidošanos, kas lido kosmosā, katru reizi, kad kapsula piestāj Starptautiskajā kosmosa stacijā. Bet Maikls un Thibault ir tālu pārsnieguši to un parādījuši veidu, kā saglabāt veidošanos virs mēroga, kas ir lielāks nekā pati Zeme. ”
Apstiprinot, ka NASA var izpildīt šīs stingrās “formācijas uztveršanas un kontroles” prasības, Bottom un kolēģis JPL inženieris Thibault Flinois ir novērsuši vienu no trim tehnoloģiju nepilnībām, ar kurām saskaras Starshade misija - konkrēti, kā precīzi iesaistītie attālumi ir saistīti ar ēnas lielumu. pats un teleskopa primārais spogulis.
Kā viens no NASA nākamās paaudzes kosmosa teleskopiem, kas tiks ražots tuvākajos gados, WFIRST būs pirmā misija, kurā tiks izmantota cita veida gaismas bloķēšanas tehnoloģija. Šis instruments, kas pazīstams kā zvaigžņu koronogrāfs, tiks integrēts teleskopā un ļaus tam tieši uztvert Neptūna attēlus uz Jupitera izmēra eksoplanetām.
Kaut arī Starshade projekts vēl nav apstiprināts lidojumam, to varētu potenciāli nosūtīt līdz WFIRST līdz 2020. gadu beigām. Prasības izpildīšana attiecībā uz lidojumu sākšanu ir tikai viens solis, lai parādītu, ka projekts ir realizējams. Noteikti apskatiet šo lielisko videoklipu, kurā skaidrots, kā darbosies Starshade misija, pateicoties NASA JPL:
