Pian tähtitieteilijöillä ja astrofysiikoilla on enemmän tarkkailuvoimaa kuin he tietävät, mitä tehdä. James Webbin avaruusteleskoopin paitsi vain jonakin päivänä seuraavien parien vuoden aikana, toivomme, että jos kaikki menee hyvin ja jos koronavirus ei viivytä sitä uudestaan, käynnistämme ja aloitamme toiminnan. Mutta toinen voimakas NASA: n avaruusteleskooppi nimeltä WFIRST on läpäissyt tärkeän vaiheen ja on askeleen lähempänä todellisuutta.
WFIRST tarkoittaa laajakenttäistä infrapunakauko teleskooppia. Siinä on 2,4 metrin linssi, samankokoinen kuin Hubblen linssi. Mutta WFIRST: llä on laaja näkökenttä, joka on 100 kertaa suurempi kuin Hubblen. Siinä on kaksi tieteellistä instrumenttia: laajakenttäinstrumentti (WFI) ja koronografinen instrumentti. Se varustetaan myös 300 megapikselin kameralla.
Vaikka sana infrapuna on kaukoputken nimessä, se havaitsee myös näkyvässä valossa. NASA: n lehdistötiedote sanoo, että WFIRST pystyy “... havaitsemaan heikkoja infrapunasignaaleja kosmossa, tuottaen samalla valtavia panoraamakuvia maailmankaikkeudesta…” On tarkoitus käynnistää jonkin aikaa 2020-luvun puolivälissä.
Äskettäin ohitettuaan kriittisen virstanpylvään, NASA antoi WFIRSTille aloituksen laitteistokehityksen ja testauksen aloittamisesta. WFIRSTin muotoilu on jo pitkälle edennyt, ja avaruusteleskooppi käyttää paljon jo kypsää tekniikkaa. Se on yksi syy siihen, että hankkeen arvioidut kehityskustannukset ovat vain noin 3,2 miljardia dollaria, mikä on paljon pienempi kuin JWST: n noin 10 miljardin dollarin hintamerkki.
WFIRSTin suunnittelu vaatii paljon jo kokeiltua ja totta tekniikkaa, etenkin Hubble-laadun kaukoputken komponentteja. NASA sanoo myös, että suuri osa suunnittelusta perustuu oppiin, jotka on opittu James Webbin vaikealta tieltä valmistumiseen.
Seuraava askel WFIRSTille on viimeistellä tehtäväsuunnittelu. NASA rakentaa testiyksiköitä ja teknisiä malleja nähdäkseen, kestääkö suunnittelu sekä avaruudessa tapahtuvia käynnistyksiä että mahdollisia toimintoja. Käynnistyksen jälkeen WFIRST siirtyy halo-kiertoradalle Sun-Earth LaGrange 2 -pisteessä, sama kuin JWST.
"WFIRST avaa ennennäkemättömän leveyden ja syvyyden yhdistelmän maailmankaikkeuden katsomiseen."
NASA: n videosta "Simuloitu kuva osoittaa NASA: N WFIRSTin voiman".
WFIRSTillä on todella mielenkiintoiset tieteelliset tavoitteet. Infrapunakaukoputkena se soveltuu suurempien, maailmankaikkeutta koskevien kysymysten käsittelemiseen. Yksi tavoitteista on vastata joihinkin kysymyksiin tummasta energiasta, maailmankaikkeuden laajentumista ajavasta voimasta. Kosmologit haluavat tietää kuinka tumma energia on muuttunut ajan myötä ja miten ja miksi maailmankaikkeuden laajentuminen kiihtyy.
Kaukoputki toimii myös eksoplaneetoilla, yksi tähtitieteen tärkeimmistä aiheista. Emme vieläkään tiedä, kuinka yleiset aurinkokunnat ovat ja kuin asettavuus määritetään. WFIRST auttaa tähtitieteilijöitä vastaamaan näihin kysymyksiin.
Se käyttää koronografiaan suoraan suurten eksoplaneettojen kuvaamiseen. Näiden planeettojen spektrit vaativat myös niiden ilmakehän koostumuksen määrittämiseksi, mikä auttaa meitä havaitsemaan biosignaatit.
Yksi WFIRSTin mielenkiintoisimmista tavoitteista on eksoplaneetan väestönlaskenta. NASA aikoo käyttää mikrolämmittelyä ilmiön suorittamiseen tilastollisen väestönlaskennan antamiseksi Linnunradalla. Mikrolensing on silloin, kun näkymätön planeettamme oman aurinkokuntamme ulkopuolella liikkuu kaukaisen taustatähden edessä. Maapallon painovoima toimii linssinä, suurentaen tähtivaloa ja tekemällä siitä kirkkaamman. NASA odottaa, että WFIRST löytää tuhansia eksoplaneetteja tällä tavalla, ja joidenkin asiakirjojen mukaan 70 000 eksoplaneettaa.
Teleskooppi käsittelee myös muita kysymyksiä, kun ne ovat päättäneet. Avaruustiede - ja avaruusteleskoopit - ovat täynnä yllätyksiä, joten löytyy todennäköisesti löytöjä, joita emme voi ennakoida etukäteen, ja joitain yllättäviä tuloksia.
WFIRST tarjoaa samat korkearesoluutioiset kuvat kuin Hubble, mutta paljon suuremmalla näköalalla. Muutama kuukausi sitten NASA julkaisi videon, joka osoittaa WFIRSTin voiman. Kuten video osoittaa, Homer-muotokuva Andromedan galaksista vaati yli 400 yksittäisen kuvan ottamista ja yhdistämistä yhdeksi. Hubblen tekeminen kesti myös 4 vuotta. Tehokas WFIRST pystyy luomaan samanlaisen mosaiikin, jossa on vain kaksi kuvaa. Ja tarvitaan vain noin 90 minuuttia molempien kaappaamiseksi.
Vaikka WFIRST on infrapunakaukoputki, se eroaa JWST: stä - joka on myös infrapuna-alue - monella tapaa. Kun WFIRST tarjoaa panoraamanäkymät kosmokseen, JWST on paljon herkempi infrapunassa. JWST: n herkkyys tulee kuitenkin hintaan. Näiden havaintojen suorittaminen vaatii äärimmäisen kylmää, ja kaukoputkessa on monimutkainen ja kriittinen aurinkosuoja, joka pitää sen viileänä. Tämä aurinkosuoja on taitettava ja pakattava rakettiin laukaisua varten ja asennettava ennen kuin JWST aloittaa toiminnan.
WFIRST on myös infrapunakaukoputki, mutta se ei vaadi samaa matalaa käyttölämpötilaa. Se tarvitsee edelleen jäähdytysjärjestelmän, mutta ei raskas ja teknologisesti monimutkainen aurinkosuoja. JWST: n käyttölämpötila on 50 kelviniä (-223 ° C tai -370 ° F). WFIRSTin käyttölämpötilaa ei ole vielä viimeistelty, mutta NASA: n suunnitteludokumenteissa sen lämpötila on noin 200 kelviniä (-73 C tai -100 F).
Sekä JWST että WFIRST ovat infrapuna-alaa, ja niiden tehtävät saattavat olla päällekkäisiä. Kun WFIRST löytää jotain erityistä mielenkiintoista, JWST voi tarkkailla sitä suuremmalla infrapunaherkkyydellä. Tämän tyyppinen päällekkäisyys on rakennusaine teleskoopin tehtävissä ja malleissa. Esimerkiksi tuleva Vera C. Rubinin observatorio, jonka pitäisi nähdä ensimmäisen valon myöhemmin tänä vuonna, tutkii taivaalla ohimeneviä esineitä. Kun havaitaan jotain supernoovaa, muille kaukoputkille annetaan tehtäväksi tarkkailla sitä tarkemmin.
WFIRST-ohjelmaa rahoitetaan toistaiseksi vain syyskuuhun 2020 asti. NASA noudattaa tätä hallinnollista varotoimintaa, koska haluaa viimeistellä James Webbin ja saada se toimimaan. Kaksi suurta ja monimutkaista hanketta käynnissä samanaikaisesti - molemmat avaruusteleskoopit - monimutkaistaa molempia projekteja.
WFIRSTin alustava aloituspäivämäärä on joskus vuonna 2025. Sen suunniteltu operaation kesto on viisi vuotta.
LISÄÄ:
- Lehdistötiedote: NASA hyväksyi maailmankaikkeuden tutkimuksen, planeetan etsimistehtävän kehittämisen
- NASA: Laajakenttäinen infrapuna-avaruusteleskooppi
- Tekninen asiakirja: Laajakenttäinen infrapunakauko-teleskooppi: 100 Hubblea 2020-luvulle
- Avaruuslehti: WFIRST saa koronagraftinsa estääkseen tähtiä valon ja paljastamaan heidän planeetansa
