Hubble-avaruusteleskooppi on ollut avaruudessa 28 vuoden ajan, ja se on tuottanut joitain kauneimmista ja tieteellisesti tärkeimmistä kuvista ihmiskunnan koskaan tekemistä kosmosta. Mutta katsotkaamme, Hubble vanhenee, ja se ei todennäköisesti ole kanssamme liian kauan.
NASA: n James Webbin avaruusteleskooppi on testauksen viimeisessä vaiheessa, ja WFIRST odottaa siipissä. Sinulla on ilo tietää, että teoksissa on vielä enemmän avaruusteleskooppeja, jo nyt suunnittelussa neljä voimakasta instrumenttia, jotka ovat osa seuraavaa vuosikymmenen tutkimusta ja auttavat vastaamaan kosmoksen perusteellisimpiin kysymyksiin.
Tiedän, tiedän, että James Webbin avaruusteleskooppi ei ole vielä edes päässyt avaruuteen, ja viivästyksiä voi silti olla enemmän, kun se käy läpi nykyisen testikierroksen. Tallennettaessa tätä videota se näyttää toukokuulta 2020, mutta nyt, tiedät, että tapahtuu viiveitä.
Ja sitten on WFIRST, laajakulmainen infrapuna-avaruusteleskooppi, joka on todella tehty vanhasta Hubble-luokan kaukoputkesta, jota kansallinen tiedustelutoimisto ei enää tarvinnut. Valkoinen talo haluaa peruuttaa sen, kongressi pelasti sen, ja nyt NASA rakentaa osia siitä. Jos oletetaan, että se ei aiheuta enemmän viiveitä, tarkastelemme markkinointia 2020-luvun puolivälissä.
Olen itse tehnyt jakson superteleskoopeista ja puhunut James Webbistä ja WFIRSTistä, joten jos haluat lisätietoja näistä observatorioista, tarkista tämä ensin.
Tänään aiomme mennä pidemmälle tulevaisuuteen katsomaan seuraavan sukupolven teleskooppeja. Ne, jotka voitaisiin käynnistää seuraavan teleskoopin jälkeen käynnistyvän teleskoopin jälkeen.
Ennen kuin kaivaan näitä tehtäviä, minun on puhuttava vuosikymmenten tutkimuksesta. Tämä on Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian kongressille ja NASAlle laatima raportti. Se on lähinnä tutkijoiden toivelista NASA: lle, joka määrittelee suurimmat kysymykset, joita heillä on tiedealalla.
Tämän avulla kongressi voi osoittaa budjetteja ja NASA kehittää missioideoita, jotka auttavat täyttämään mahdollisimman monet näistä tiedetavoitteista.
Nämä tutkimukset tehdään kerran vuosikymmenessä, ja ne kokoavat yhteen maatieteen, planeettatieteen ja astrofysiikan komiteoita. He esittävät ideoita, väittävät, äänestävät ja sopivat lopulta joukosta suosituksia, jotka määrittelevät tieteen painopisteet seuraavan vuosikymmenen aikana.
Olemme tällä hetkellä vuosien 2013-2022 vuosikatsauskaudella, joten vain muutaman vuoden kuluttua seuraava kysely on määrä suorittaa ja määritellä tehtävät vuosille 2023-2032. Tiedän, että todella kuulostaa kaukaiselta tulevaisuudelta, mutta aika on todella loppumassa saadakseen bändin takaisin yhteen.
Jos olet kiinnostunut, laitan linkin viimeiseen vuosikymmenkyselyyn, se on kiehtova asiakirja ja saat paremman käsityksen siitä, kuinka virkamatkat tulevat yhteen.
Olemme vielä muutaman vuoden päässä lopullisesta asiakirjasta, mutta seuraavan sukupolven avaruusteleskooppien suunnitteluvaiheessa on vakavia ehdotuksia, ja ne ovat mahtavia. Puhutaan heistä.
HabEx
Ensimmäinen tarkastelemamme tehtävä on HabEx tai Habitable Exoplanet Imaging Mission. Tämä on avaruusalus, joka kuvaa suoraan planeettoja, jotka kiertävät muita tähtiä. Se on kohdistettu kaikenlaisiin planeettoihin kuumista Jupitereista supermaapallon päähän, mutta sen ensisijainen tavoite on valokuvata maapallon kaltaisia eksoplaneetteja ja mitata niiden ilmapiiri.
Toisin sanoen HabEx yrittää havaita elämän signaaleja planeetoilla, jotka kiertävät muita tähtiä.
Jotta tämä saadaan aikaan, HabEx: n on estettävä tähden valo, jotta lähellä olevat himmeät planeetat voidaan paljastaa. Sillä on yksi ja ehkä kaksi tapaa tehdä tämä.
Ensimmäisessä käytetään koronagrafia. Tämä on pieni piste, joka istuu itse kaukoputken sisällä ja joka on sijoitettu tähden eteen ja estää sen valon. Jäljellä oleva valo, joka kulkee kaukoputken läpi, tulee tähden ympärillä olevista himmeimmistä esineistä, ja instrumentin anturi voi ne kuvata.
Teleskoopilla on erityinen muodonmuutospeili, jota voidaan säätää ja virittää, kunnes vaaleammat planeetat tulevat näkyviin.
Tässä on esimerkki käytössä olevasta koronagrafista Euroopan eteläisen observatorion erittäin suurella kaukoputkella. Keskitähti on piilotettu paljastaen himmeämpi pölylevy sen ympärillä. Tässä on suora kuva tähtiä kiertävästä ruskeasta kääpiöstä.
Ja tämä on yksi dramaattisimmista videoista, joita luulen koskaan nähneeni, joissa 4 Jupiterin kokoista maailmaa kiertää tähden HR 8799 ympärillä. Se on vähän temppu, tutkijat animoivat planeettojen liikettä havaintojen välillä, mutta silti, vau.
Toinen tapa estää valoa on Tähtien varjostimen käyttö. Tämä on täysin erillinen avaruusalus, joka näyttää nastapyörältä. Se lentää kymmeniä tuhansia kilometrejä kaukoputkesta, ja kun se on sijoitettu täydellisesti, se estää valon keskitähtiä ja antaa planeettojen valolle vuotaa reunojen ympärille.
Starshade-temppu on ne terälehdet, jotka luovat pehmeämmän reunan, joten valon aallot himmeältä planeetalta ovat vähemmän taipuneet. Tämä luo hyvin tumman varjon, jolla pitäisi olla parhaat mahdollisuudet paljastaa planeettoja.
Toisin kuin useimmissa tehtävissä, tällaisia tähtivarjoja voidaan käyttää missä tahansa avaruuden observatoriossa. Joten Hubble, James Webb tai mikä tahansa muu observatorio voisi hyödyntää tätä instrumenttia.
Olemme aina valittaneet siitä, kuinka näemme vain murto-osan planeetoista siellä käyttämällä kulku- tai radiaalinopeusmenetelmää asioiden linjauksen vuoksi. Mutta HabEx-kaltaisessa tehtävässä planeetat voidaan nähdä suunnassa missä tahansa konfiguraatiossa.
Tämän ensisijaisen tehtävän lisäksi HabExiä käytetään myös monissa astrofysiikoissa, kuten varhaisen maailmankaikkeuden tarkkailemisessa ja suurimpien tähtien kemikaalien tutkimisessa ennen ja jälkeen niiden räjähtämisestä supernoovina.
Ilves
Seuraavaksi Lynx, joka on NASA: n seuraavan sukupolven röntgen kaukoputki. Yllättäen se ei ole lyhenne, se on vain nimetty eläimen mukaan. Eri kulttuureissa ilvesten arveltiin olevan yliluonnollisia kyky nähdä asioiden todellinen luonne.
Röntgensäteet ovat sähkömagneettisen spektrin ylemmässä päässä, ja ne ovat maapallon ilmapiirin estämiä, joten tarvitset avaruuskaukoputken nähdäksesi ne. Tällä hetkellä NASA: lla on Chandra-röntgen observatorio, ja ESA työskentelee ATHENA-operaatiossaan, jonka on tarkoitus aloittaa vuonna 2028.
Lynx toimii James Webbin avaruusteleskoopin kumppanina. Se etsii havaittavan maailmankaikkeuden reunaa paljastaen supermassiivisten mustien reikien ensimmäiset sukupolvet ja auttaa kartoittamaan niiden muodostumista ja sulautumisia ajan myötä. Se näkee säteilyn, joka tulee kuumasta kaasusta varhaisesta kosmisesta verkosta, kun ensimmäiset galaksit olivat tulossa.
Ja sitten sitä käytetään tutkimaan erilaisia kohteita, joihin Chandra, XMM Newton ja muut röntgenkeskusten keskittyvät: pulssarit, galaksitörmäykset, rintamerkit, supernoovat, mustat aukot ja muut. Jopa normaalit tähdet voivat antaa röntgensäteilyä, jotka kertovat meille lisää niistä.
Suurin osa maailmankaikkeuden aineesta sijaitsee kaasupilvissä niin kuumana kuin miljoona kelviniä. Jos haluat nähdä maailmankaikkeuden sellaisena kuin se on, haluat katsoa sitä röntgensäteinä.
Röntgen kaukoputket eroavat näkyvän valon observatorioista, kuten Hubble. Et voi olla vain peili, joka kimpoaa röntgenkuvat. Sen sijaan käytät laiduntamispeilejä, jotka voivat ohjata heitä osuvia fotoneja hiukan ohjaaen detektoriin.
Kolmen metrin ulkopeilillä, suppilon aloitusosalla, se tarjoaa herkkyyden 50-100-kertaisesti 16-kertaisen näkökentän kanssa ja kerää fotoneja 800-kertaisesti Chandran nopeudella.
En ole varma mitä muuta sanottavaa. Se on hirviöiden röntgenkeskus. Luota minuun, tähtitieteilijöiden mielestä tämä on erittäin hyvä idea.
Alkuperäinen teleskooppi
Seuraavaksi Origins Space Telescope tai OST. James Webbin ja Spitzer-avaruuskaukoputken tavoin OST tulee olemaan infrapunakaukoputki, joka on suunniteltu tarkkailemaan joitain maailmankaikkeuden tyylikkäimmistä esineistä. Mutta se tulee olemaan vielä suurempi. Vaikka James Webbin ensisijainen peili on 6,5 metriä poikki, OST-peili on 9,1 metriä poikki.
Kuvittele kaukoputki, joka on melkein yhtä suuri kuin maapallon suurimmat maapalloteleskoopit, mutta avaruudessa. Avaruudessa.
Se ei tule olemaan vain iso, se on kylmä.
NASA pystyi jäähdyttämään Spitzerin vain 5 kelviniiniin - se on 5 astetta absoluuttisen nollan yläpuolella ja vain vähän lämpimämpi kuin maailmankaikkeuden taustalämpötila. He suunnittelevat alkuperänsä alentamista 4 kelviniin. Se ei kuulosta paljon, mutta se on valtava tekniikan haaste.
Sen sijaan, että vain jäähdyttäisivät avaruusalusta nestemäisellä heliumilla, kuten he tekivät Spitzerillä, heidän on otettava lämpö pois vaiheittain, heijastimilla, pattereilla ja lopulta kryojäähdyttimellä itse laitteiden ympärillä.
Valtavalla kylmällä infrapunakaukoputkella Origins siirtyy James Webbin näkemyksen yli ensimmäisten galaksien muodostumisesta. Se näyttää aikakauteen, jolloin ensimmäiset tähdet olivat muodostumassa, aikaan, jota tähtitieteilijät kutsuvat pimeäksi aikakaudeksi.
Se näkee planeettajärjestelmien, pölylevyjen muodostumisen ja tarkkailee suoraan muiden planeettojen ilmapiiriä, jotka etsivät biosignaatioita, todisteita elämästä siellä.
Kolme jännittävää tehtävää, jotka ajavat tietämystämme maailmankaikkeudesta eteenpäin. Mutta olen pelastanut viimeisimmän suurimman, kunnianhimoisimman kaukoputken
LUVOIR
LUVOIR tai suuri UV / optinen / IR -mittari. James Webbistä tulee voimakas kaukoputki, mutta se on infrapunainstrumentti, joka on suunniteltu katselemaan maailmankaikkeuden viileämpiä kohteita, kuten punaisen siirrettyjä galakseja ajan alussa tai vasta muodostuvia planeettajärjestelmiä. Origins Space Telescope on parempi versio James Webbistä.
LUVOIR on todellinen seuraaja Hubble-avaruusteleskoopille. Se on valtava instrumentti, joka pystyy näkemään infrapunassa, näkyvässä valossa ja ultraviolettivalossa.
Teoksissa on kaksi mallia. Yksi, joka on 8 metrin poikki ja voisi käynnistyä Falcon Heavy -tyyppisellä raskaalla hissillä. Ja toinen muotoilu, joka käyttäisi Space Launch -järjestelmää, joka mittaa 15 metriä. Se on 50% suurempi kuin suurin maapallolla varustettu teleskooppi. Muista, että Hubble on vain 2,6 metriä.
Sillä on laaja näkökenttä ja sarja suodattimia ja instrumentteja, joita tähtitieteilijät voivat käyttää tarkkailemaan mitä haluavat. Se varustetaan koronografilla, kuten aiemmin puhuttiin, planeettojen tarkkailemiseksi ja niiden tähtien hämärtämiseksi, spektrografin avulla selville, mitä kemikaaleja on eksoplaneettojen ilmakehissä ja paljon muuta.
LUVOIR on yleiskäyttöinen instrumentti, jota tähtitieteilijät tekevät löytöihin astrofysiikan ja planeettatieteen aloilta. Mutta osa sen ominaisuuksista sisältää: eksoplaneettojen tarkkailun suoraan ja biosignaattien etsimisen, kaikkien erilaisten eksoplaneettojen luokittelun siellä kuumista Jupitereista supermaapallon kanssa.
Se pystyy tarkkailemaan aurinkokunnan kohteita paremmin kuin mikään muu - jos meillä ei ole siellä avaruusalusta, LUVOIR on melko hyvä näkymä. Esimerkiksi, tässä on näkymä Enceladusta Hubblesta, verrattuna LUVOIRin näkymään.
Se pystyy katselemaan maailmaa kaikkialla, näkemään paljon pienempiä rakenteita kuin Hubble. Se näkee ensimmäiset galaksit, ensimmäiset tähdet ja auttaa mittaamaan tumman aineen pitoisuuksia maailmankaikkeudessa.
Astronomit eivät vieläkään täysin ymmärrä mitä tapahtuu, kun tähdet keräävät tarpeeksi massaa syttyäkseen. LUVOIR tarkastelee tähtiä muodostavia alueita, vertaa kaasua ja pölyä läpi ja näkee tähten muodostumisen varhaisimmat hetket sekä niitä kiertävät planeetat.
Olenko innostunut sinusta täysin ja täysin tähtitieteen tulevaisuudesta? Hyvä. Mutta tässä tulee huonoja uutisia. Melkein ei ole mitään mahdollisuuksia, että todellisuus vastaa tätä fantasiaa.
Aiemmin tässä kuussa NASA ilmoitti, että näillä avaruusteleskoopeilla työskentelevien operaation suunnittelijoiden on rajoitettava budjettinsa kolmeen viiteen miljardiin dollariin. Tähän saakka suunnittelijoilla ei ollut ohjeita, vaan niiden oli suunniteltava vain välineet, joilla tiede saadaan aikaan.
Insinöörit olivat työskennelleet matkasuunnitelmissa, jotka voisivat helposti ylittää 5 miljardia dollaria HabExille, Lynxille ja OST: lle, ja harkitsivat huomattavasti suurempaa 20 miljardia dollaria LUVOIRille.
Vaikka kongressi on pyrkinyt NASA: lle yllättävän suuria budjetteja, avaruusjärjestö haluaa suunnittelijoidensa olevan konservatiivisia. Ja kun mietit, kuinka budjetin ylittymisestä ja myöhäisestä James Webbistä on tullut, se ei ole täysin yllättävää.
James Webbin oli alun perin tarkoitus maksaa yhdestä kolmeen pisteeseen viisi miljardia dollaria ja käynnistää vuosina 2007–2011. Näyttää siltä, että vuoden 2020 markkinoille saattamisen kustannukset ovat kuluneet yli kongressin valtuuttaman 8,8 miljardin dollarin budjetin ohi, ja on selvää, että siellä on vielä paljon tehtävää työtä.
Äskettäisessä ravistuskokeessa insinöörit löysivät aluslevyjä ja ruuveja, jotka olivat ravistelleet kaukoputkesta. Tämä ei ole kuin IKEA-hylly, jossa on jäljellä olevia osia. Nämä kappaleet ovat tärkeitä.
Vaikka WFIRST-teleskooppi on pelastettu pilkkomisesta, sen arvioidaan olevan 3,9 miljardia dollaria, verrattuna alkuperäiseen 2 miljardin dollarin budjettiin.
Yksi, kaksi tai ehkä jopa kaikki nämä kaukoputket lopulta rakentuvat. Tämä on mitä tutkijoiden mielestä on tärkeintä tehdä seuraavia tähtitieteen löytöjä, mutta valmistaudutaan budjettitaisteluihin, kustannusylityksiin ja venyttäviin aikatauluihin. Tiedämme paremmin, kun kaikki opinnot tulevat yhteen vuonna 2019.
Kestää jonkinlainen tekninen ihme, jos kaikki neljä kaukoputkea tulevat yhteen ajallaan ja budjetissa, räjähtääkseen avaruuteen yhdessä vuonna 2035. Pidän sinut ajan tasalla.
