Seuraavan vuosikymmenen aikana NASA lähettää todella vaikuttavia palveluita avaruuteen. Näihin kuuluvat seuraavan sukupolven avaruusteleskoopit, kuten James Webb Space Telescope (JWST) ja WFIRST (Wide-Field Infrared Space Telescope). Rakennuksen perustama perusta Hubble, WFIRST aikoo käyttää edistyksellistä instrumenttivalikoimaansa joitain maailmankaikkeuden syvimmistä mysteereistä.
Yksi näistä instrumenteista on koronagrafiikka, jonka avulla kaukoputki saa selkeän kuvan aurinkoon kuulumattomista planeetoista. Tämä instrumentti päätti äskettäin NASA: n suorittamasta alustavasta suunnittelutarkistuksesta, joka on tärkeä virstanpylväs sen kehityksessä. Tämä tarkoittaa, että instrumentti on täyttänyt kaikki suunnittelu-, aikataulu- ja budjettivaatimukset ja voi nyt siirtyä seuraavaan kehitysvaiheeseen.
Kronografi on tärkeä osa WFIRSTin planeetan metsästysinstrumentteja. Tavallisesti eksoplaneettojen suora kuvaaminen on vaikeaa, koska heidän vanhempiensa tähdet tulevat voimakkaasta häikäisystä. Tämä valo on monta kertaa tehokkaampi kuin planeetan pinnalta tai ilmakehöltä heijastuva valo. Tästä syystä pienet valon jäljet, jotka osoittavat eksoplaneettojen läsnäolon, ovat peitettynä tavanomaisilla instrumenteilla.
Mutta peruuttamalla tähden voimakkaan häikäisyn, tähtitieteilijöillä on paljon paremmat mahdollisuudet havaita sitä kiertäviä planeettoja. Tämä tarjoaa lisäetuun, koska se voi tutkia eksoplaneetteja suoraan, eikä vedota epäsuoriin menetelmiin, joissa tähtiä tarkkaillaan vaaleuden heikkenemisen suhteen (kauttakulkumenetelmä) tai edestakaisin liikkumisen merkkejä, mikä osoittaa planeettajärjestelmän ( Radiaalinopeuden menetelmä).
Vertailun vuoksi suoralla kuvantamismenetelmällä on monia etuja, kuten kyky saada spektrit suoraan planeetan pinnalta ja ilmakehältä. Tämä antaa mahdollisuuden arvioida tarkemmin planeetan koostumusta ja ilmakehän koostumusta - ts. Onko sillä pintavettä, happea ja typpeä
Kuten Jason Rhodes, NASA: n suihkukäyttölaboratorion laajakenttäisen infrapunakauko teleskoopin (WFIRST) projektitieteilijä selitti:
”Se mitä yritämme tehdä, on poistaa miljardi fotonia tähdestä jokaisesta planeettamme kaappaamasta… WFIRST: n avulla pystymme saamaan kuvia ja spektrit näistä suurista planeetoista tavoitteena todistaa tekniikat, jotka käytetään tulevaisuuden tehtävässä - tarkastella lopulta pieniä kivisiä planeettoja, joiden pinnalla voi olla nestemäistä vettä tai jopa omien elämämme merkkejä. "
WFIRST: n koronagrafiikkainstrumentti (alias. Sen “tähtilasit”) on monikerroksinen ja erittäin monimutkainen tekniikka, joka koostuu maskeista, prismoista, ilmaisimista ja kahdesta itsesäätyvästä peilistä. Nämä peilit ovat avainkomponentteja, jotka muuttavat muotoaan reaaliajassa tulevan valon huomioon ottamiseksi kompensoimaan pieniä muutoksia kaukoputken optiikassa.
Yhdessä korkean teknologian ”naamarien” ja muiden komponenttien kanssa - jotka tunnetaan yhdessä nimellä “aktiivinen aallonrintaohjaus” - nämä peilit poistavat häiriöt, joita aiheuttavat valon aallot, jotka taipuvat koronagrafiikan valoa estävien elementtien reunojen ympärille. Tämän lopputuloksena on, että tähtivalo himmenee, kun heikosti hehkuvat esineet (jotka olivat aiemmin näkymättömiä) ilmestyvät.
Sen lisäksi, että WFIRSTin koronagrafi on 100 - 1 000 kertaa tehokkaampi kuin aikaisemmat koronagrafiikat, se toimii myös tekniikan osoittajana, joka testaa tehokkuuttaan auttaa löytämään eksoplaneettoja. Nämä testit tasoittavat tietä laajennetun version lisäämiseksi vielä suurempiin kaukoputkiin, mukaan lukien neljä ehdotettua observatorioa, jotka lähetetään avaruuteen 2030-luvulle mennessä.
Näihin kuuluvat Suuri ultravioletti / optinen / infrapunamittari (LUVOIR), Alkuperäinen teleskooppi (OST) ja Lynx-röntgenmittari. Käyttämällä suurempia ja edistyneempiä koronagraafeja, nämä kaukoputket pystyvät tuottamaan yhden pikselin “kuvia” pienemmistä planeetoista, jotka kiertävät lähemmäksi aurinkoaan (missä kiviset planeetat todennäköisimmin löytyvät).
Kun näiden kuvien valo on analysoitu spektrometrillä, tähtitieteilijät voivat metsästää elämän merkkejä (aka. Biosignaaleja) kuin koskaan ennen. Kuten Rhodes sanoi:
”WFIRST: n avulla pystymme saamaan kuvia ja spektrit näistä suurista planeetoista tavoitteena todistaa tekniikat, joita käytetään tulevassa tehtävässä - tarkastella lopulta pieniä kivisiä planeettoja, joiden pinnalla voi olla nestemäistä vettä, tai jopa merkkejä elämästä, kuten omamme. ”
Coronagraph-laitteen sisällyttäminen WFIRST-järjestelmään on tärkeätä, koska se on ensimmäinen tehtävä, koska Hubble (kiertoradalla vuodesta 1990) on NASA: n ainoa astrofysiikan lippulaivamatka, joka sisältää tämän tekniikan. Hubblen koronagrafit olivat tietysti paljon yksinkertaisempia ja vähemmän kehittyneitä tekniikan versioita kuin mitä WFIRST käyttää.
Vaikka James Webbin avaruusteleskooppi otetaan käyttöön aiemmin (sen on tarkoitus käynnistää nykyisin vuonna 2021) ja se varustetaan myös tekniikalla, se ei voi ylpeillä samalla tähtiä vaimentavalla ominaisuudella kuin WFIRST. Joten vaikka WFIRST on kolmas lippulaivamatka, joka käyttää koronagrafitekniikkaa, se on myös hienoin.
"WFIRST: n tulisi olla kaksi tai kolme suuruusluokkaa tehokkaampi kuin mikään muu koronagrafi, joka on koskaan lentänyt [kykynsä erottaa planeetta tähdestään]", sanoi Rhodes. "Joillekin todella pakottavalle tieteelle pitäisi olla mahdollisuus, vaikka se olisi vain tekninen demo."
Tällainen koronagrafitekniikka voisi myös mahdollistaa selkeimmän kuvan, joka on koskaan tehty tähtijärjestelmästä, joka on muodostumisen alkuvaiheessa. Tälle on ominaista tähti, jota ympäröi massiivinen pöly- ja kaasulevy, kun taas planeettoja muodostuu hitaasti akkreditoidusta materiaalista. Tällä hetkellä paras tapa tutkia näitä levyjä on infrapuna-tutkimukset, jotka voivat kuvata vanhemman tähden absorboituneen lämmön.
Vanessa Bailey, JPL: n tähtitieteilijä ja WFIRST-instrumentin teknologi
”Roskalevyt, joita näemme tänään muiden tähtien ympärillä, ovat kirkkaampia ja massiivisempia kuin mitä meillä on omassa aurinkokunnassa. WFIRSTin koronografinen instrumentti voisi tutkia himmeämpää, hajakuormattua levymateriaalia, joka on enemmän kuin pääasteroidivyö, Kuiper-vyö ja muu aurinko kiertävä pöly. "
Nämä tutkimukset voivat antaa käsityksen siitä, kuinka aurinkokuntamme muodostui. Kun tekniikka on onnistuneesti esitelty operaation ensimmäisen 18 kuukauden aikana, NASA voi aloittaa ns. Osallistuvan tutkijan ohjelman. Tällaisen ohjelman puitteissa koronagrafiikka olisi avoin tiedeyhteisölle, mikä mahdollistaisi laajemman valikoiman tarkkailijoita ja kokeita.
Alustava suunnittelukatsaus on yksi monista, joiden tarkoituksena on tutkia tehtävän kaikkia näkökohtia. Jokainen arvostelu on kattava ja sen tarkoituksena on varmistaa, että jokainen yksittäinen osa toimii muiden kanssa. Tämän suunnittelukatselmuksen valmistuttua Coronagraphin kehitysaikataulu etenee nopeasti.
Tämä on toinen tärkeä osa WFIRST-operaatiota saadakseen hyväksynnän. Laajakenttäinstrumentti puhdistettiin kesäkuussa. 288 megapikselin monikaistainen lähi-infrapunakamera tarjoaa kuvan terävyyden, joka on verrattavissa Hubblen 100-kertaisesti suuremmalla kentällä saavuttamaan terävyyteen. Tätä kameraa pidetään avaruusteleskoopin pääinstrumenttina.
Kuten Rhodes ilmoitti, WFIRST-operaatio tulee olemaan historiallinen Marsin polun etsijä operaatio, joka laskeutui Marsille vuonna 1997. Tämä oli ensimmäinen NASA-operaatio, jolla lähetettiin rover (Sojourner) Marsilla, joka validoi keskeiset tekniikat ja menetelmät, jotka lopulta menevät Henki, Mahdollisuus, uteliaisuus, ja Mars 2020 rovers.
"Se oli tekninen demo", sanoi Rhodes. ”Tavoitteena oli näyttää, että rover toimii Marsilla. Mutta se jatkoi elämänsä aikana erittäin mielenkiintoista tiedettä. Joten toivomme, että sama pätee WFIRSTin coronagraph tech -demoon. "
