Svemirski teleskop Hubble već je 28 godina u svemiru, proizvodeći neke od najljepših i znanstveno najznačajnijih slika kozmosa koje je čovječanstvo ikad snimilo. Ali, suočimo se s tim, Hubble ostari, pa vjerovatno neće biti s nama previše dugo.
NASA-in svemirski teleskop James Webb u završnoj je fazi testiranja, a WFIRST čeka na krilima. Bit će vam drago znati da u radu postoji još svemirskih teleskopa, set od četiri moćna instrumenta u dizajnu, koji će biti dio sljedeće desetogodišnje ankete i koji će vam pomoći da odgovorite na najosnovnija pitanja o kosmosu.
Znam, znam, James Webb svemirski teleskop još nije stigao do svemira, a i dalje bi moglo biti odgađanja dok prolazi kroz trenutni krug testova. U vrijeme kad snimam ovaj video izgleda kao svibanj 2020., ali hajde, znate da će doći do kašnjenja.
A tu je i WFIRST, širokokutni infracrveni svemirski teleskop koji je u stvari napravljen od starog teleskopa Hubble klase kojem Nacionalni ured za izviđanje više nije trebao. Bijela kuća želi to otkazati, Kongres ga je spasio, a sada NASA gradi dijelove toga. Pod pretpostavkom da se ne dogodi u većim kašnjenjima, gledamo početak u sredini 2020-ih.
Zapravo sam napravio epizodu o superteleskopima i razgovarao o Jamesu Webbu i WFIRST-u, pa ako želite saznati više o tim opservatorijama, prvo provjerite.
Danas ćemo ići dalje u budućnost, gledati teleskope sljedeće generacije sljedeće generacije. One koje bi mogle biti lansirane nakon teleskopa koji slijedi nakon teleskopa koji slijedi.
Prije nego što istražim u tim misijama, moram razgovarati o Dekadalnom istraživanju. Ovo je izvješće koje je za Kongres i NASA stvorila američka Nacionalna akademija znanosti. To je u biti lista želja od znanstvenika do NASA-e, koja definira najveća pitanja koja imaju u svom području znanosti.
To omogućuje Kongresu da dodijeli proračune, a NASA-i da razviju ideje misije koje će pomoći ispunjavanju što većeg broja tih znanstvenih ciljeva.
Ta se istraživanja rade jednom svake decenije, okupljajući odbore za znanost o Zemlji, planetarnu znanost i astrofiziku. Izložuju ideje, raspravljaju, glasuju i na kraju se slažu oko niza preporuka koji će definirati znanstvene prioritete u sljedećem desetljeću.
Trenutno smo u razdoblju anketiranja decenijskog razdoblja 2013-2022, tako da će za samo nekoliko godina doći do slijedećeg istraživanja i definirati misije od 2023-2032. Znam da to stvarno zvuči kao daleka budućnost, ali vrijeme zapravo istječe da se bend ponovno okupi.
Ako ste zainteresirani, stavit ću vezu do posljednjeg Dekadnog istraživanja, to je fascinantan dokument i imat ćete bolji osjećaj kako se misije sastaju.
Još smo nekoliko godina udaljeni od konačnog dokumenta, ali ozbiljni su prijedlozi u fazi planiranja svemirskih teleskopa nove generacije i oni su sjajni. Razgovarajmo o njima.
HabEx
Prva misija koju ćemo razmotriti je HabEx ili Misijska kuća za prijavu egzoplaneta. Ovo je svemirska letjelica koja će izravno fotografirati planete u orbiti oko drugih zvijezda. Ciljano će ciljati na sve vrste planeta, od vrućih Jupitera do super Zemlje, ali njegov će glavni cilj fotografirati egzoplanete poput Zemlje i mjeriti njihovu atmosferu.
Drugim riječima, HabEx će pokušati otkriti signale života na planetama u orbiti oko drugih zvijezda.
Da bi se to postiglo, HabEx mora blokirati svjetlost zvijezde, tako da se može otkriti mnogo bližih planeta u blizini. Imat će jedan, a možda i dva načina za to.
Prvi je korištenje koronagrafa. Ovo je sićušna točka koja sjedi unutar samog teleskopa koji je smješten ispred zvijezde i blokira njezino svjetlo. Preostalo svjetlo koje prolazi kroz teleskop dolazi od blijedih objekata oko zvijezde i može ih zamisliti senzor instrumenta.
Teleskop ima posebno ogledalo koje se može deformatirati i koje se može podešavati i podešavati sve dok ne izgledaju blijedi planeti.
Evo primjera koronagra koji se koristi na vrlo velikom teleskopu Europskog opservatorija. Središnja zvijezda je sakrivena, otkrivajući disk dimlje prašine oko nje. Evo izravne slike smeđeg patuljka koji kruži oko zvijezde.
I ovo je jedan od najdramatičnijih videa za koji mislim da sam ikad vidio, s 4 svijeta veličine Jupitera koji kruže oko zvijezde HR 8799. To je pomalo trik, istraživači su animirali kretanje planeta između opažanja, ali ipak, vau.
Druga metoda blokiranja svjetla bit će uporaba Starshadea. Ovo je potpuno zasebna svemirska letjelica koja izgleda poput kotača. Leti u desecima tisuća kilometara udaljenom od teleskopa, a kad je postavljen savršeno, blokira svjetlost iz središnje zvijezde, dopuštajući tako da svjetlost planeta curi oko rubova.
Trik sa Starshadeom su one latice, koje stvaraju mekši rub tako da svjetlosni valovi sa slabijeg planeta budu manje savijeni. To stvara vrlo tamnu sjenu koja bi trebala imati najbolju priliku za otkrivanje planeta.
Za razliku od većine misija, Starshades poput ove može se koristiti s bilo kojim opservatorijom u svemiru. Dakle, Hubble, James Webb ili bilo koji drugi opservatorij mogli bi iskoristiti ovaj instrument.
Uvijek smo se žalili kako možemo vidjeti samo dio planeta vani pomoću metode tranzita ili radijalne brzine zbog načina na koji su stvari postavljene. Ali uz misiju kao što je HabEx, planeti mogu vidjeti smjer, u bilo kojoj konfiguraciji.
Pored ove primarne misije, HabEx će se također koristiti za razne astrofizike, poput promatranja ranog Svemira i proučavanja kemikalija najvećih zvijezda prije i nakon što eksplodiraju kao supernove.
Ris
Sljedeće, Lynx, koji će biti NASA-in naredni naraštaj rentgenski teleskop. Začudo, to nije akronim, već je samo nazvano po životinji. U raznim kulturama smatralo se da Lynxesi imaju natprirodnu sposobnost da vide pravu prirodu stvari.
X-zrake su na gornjem kraju elektromagnetskog spektra i blokirane su od Zemljine atmosfere, tako da vam je potreban svemirski teleskop da biste ih mogli vidjeti. Trenutno NASA ima svoj Xandri opservatorij Chandra, a ESA radi na svojoj misiji ATHENA, koja bi trebala biti lansirana 2028. godine.
Lynx će glumiti partnera svemirskog teleskopa James Webb, zaviriti u rub promatranog svemira, otkrivajući prve generacije supermasivne crne rupe i pomažući pri oblikovanju njihovog nastajanja i spajanja s vremenom. Vidjet će zračenje koje dolazi iz vrućeg plina iz rane kozmičke mreže, kako su se prve galaksije okupljale.
Zatim će se koristiti za ispitivanje vrsta objekata na kojima su Chandra, XMM Newton i drugi rendgenski opservatoriji usmjereni: pulsari, sudare galaksije, kolapsi, supernove, crne rupe i još mnogo toga. Čak i normalne zvijezde mogu emitirati rendgenske zrake koje nam govore više o njima.
Ogromna većina svemira nalazi se u oblacima plina vrućim poput milijun Kelvina. Ako želite vidjeti Svemir onakav kakav doista jest, želite ga pogledati na rendgenu.
Rendgenski teleskopi razlikuju se od opservatorija vidljive svjetlosti poput Hubblea. Ne možete imati samo ogledalo koje odbija zrake. Umjesto toga, koristite zrcala koja se događaju na ispaši i koja mogu malo preusmjeriti fotone koji ih pogode, usmjeravajući ih dolje u detektor.
S vanjskim ogledalom od 3 metra, početnim dijelom lijevka, on će pružati 50-100 puta veću osjetljivost s 16 puta većim vidnim poljem, prikupljajući fotone pri 800 puta većoj brzini od Chandra.
Nisam sigurna što bih drugo rekla. Bit će to monstruozni rendgenski opservatorij. Vjerujte mi, astronomi smatraju da je to vrlo dobra ideja.
Svemirski teleskop
Zatim, svemirski teleskop Origins ili OST. Poput Jamesa Webba i svemirskog teleskopa Spitzer, OST će biti infracrveni teleskop, dizajniran da promatra neke od najslađih objekata u svemiru. Ali bit će još veći. Dok James Webb ima primarno ogledalo dužine 6,5 metara, OST ogledalo će biti 9,1 metar.
Zamislite teleskop gotovo velik koliko i najveći zemaljski teleskop na Zemlji, ali van u svemiru. U svemiru.
Neće samo biti veliko, bit će hladno.
NASA je uspjela ohladiti Spitzera na samo 5 Kelvina - to je 5 stupnjeva iznad apsolutne nule, i samo malo toplije od pozadinske temperature svemira. Planiraju da Origins smanje na 4 Kelvina. Ne zvuči puno, ali je veliki inženjerski izazov.
Umesto da hlade svemirske letjelice tekućim helijem, kao što su to činili sa Spitzerom, morat će ih zagrijavati postupno, reflektorima, radijatorima i na kraju kriokolerom oko samih instrumenata.
Uz ogroman, hladan infracrveni teleskop, Origins će gurnuti dalje od pogleda Jamesa Webba na formiranje prvih galaksija. Pogledat će u doba formiranja prvih zvijezda, vrijeme koje astronomi nazivaju Mračnim vijekom.
Vidjet će formiranje planetarnih sustava, diskova prašine i izravno promatrati atmosferu drugih planeta u potrazi za biosignaturama, dokazima života vani.
Tri uzbudljive misije koje će gurnuti naše znanje o Svemiru naprijed. Ali zadnji sam spremio najveći, najambiciozniji teleskop
LUVOIR
LUVOIR, ili veliki UV / optički / IR anketar. James Webb bit će moćan teleskop, ali to je infracrveni instrument dizajniran za gledanje hladnijih objekata u svemiru, poput crveno-pomaknutih galaksija na početku vremena ili novonastalih planetarnih sustava. Svemirski teleskop Origins bit će bolja verzija Jamesa Webba.
LUVOIR će biti pravi nasljednik svemirskog teleskopa Hubble. To će biti ogroman instrument koji može vidjeti u infracrvenom, vidljivom svjetlu i ultraljubičastoj svjetlosti.
U radovima su dva dizajna. Ona koja je dugačka 8 metara i mogla bi se lansirati u teška vozila poput Falcon Heavyja. I još jedan dizajn koji bi koristio Space Launch System koji mjeri 15 metara dužine. To je 50% veće od najvećeg zemaljskog teleskopa. Zapamtite, Hubble je svega 2,6 metara.
Imat će široko vidno polje i skup filtera i instrumenata pomoću kojih astronomi mogu promatrati što god žele. Bit će opremljen koronografom o kojem smo pričali ranije, za izravno promatranje planeta i zatamnjivanje njihovih zvijezda, spektrografom koji će utvrditi koje su kemikalije prisutne u atmosferi egzoplaneta i još mnogo toga.
LUVOIR će biti instrument opće namjene, koji će astronomi koristiti za otkrića na područjima astrofizike i planetarnih znanosti. No neke od njegovih sposobnosti uključivat će: izravno promatranje egzoplaneta i traženje biosignatura, kategoriziranje svih različitih vrsta egzoplaneta vani, od vrućih Jupitera do super Zemlje.
Objekat unutar Sunčevog sustava moći će promatrati bolje nego išta drugo - ako tamo nemamo svemirsku letjelicu, LUVOIR će biti prilično dobar prikaz. Na primjer, ovdje je prikaz Enceladusa iz Hubblea u odnosu na LUVOIR.
Moći će gledati bilo gdje u Svemiru, vidjeti puno manje strukture od Hubblea. Vidjet će prve galaksije, prve zvijezde i pomoći u mjerenju koncentracija tamne materije u Svemiru.
Astronomi još uvijek ne razumiju u potpunosti što se događa kad zvijezde skupe dovoljno mase da se zapale. LUVOIR će se zagledati u regije koje stvaraju zvijezde, zaviriti kroz plin i prašinu i vidjeti najranije trenutke formiranja zvijezda, kao i planete koji ih okružuju.
Jesam li vas potpuno i potpuno uzbuđivao zbog budućnosti astronomije? Dobro. Ali evo loše vijesti Gotovo da nema šanse da stvarnost odgovara toj mašti.
Ranije ovog mjeseca NASA je objavila da će planeri misija koji rade na ovim svemirskim teleskopima morati ograničiti svoj proračun na između tri i pet milijardi dolara. Do sada, planeri nisu imali nikakve smjernice, trebali su samo dizajnirati instrumente koji bi mogli učiniti nauku.
Inženjeri su radili na planovima misije koji bi lako mogli prijeći pet milijardi dolara za HabEx, Lynx i OST, i razmišljali su o većem iznosu od 20 milijardi dolara za LUVOIR.
Iako Kongres podstiče iznenađujuće velike proračune za NASA-u, svemirska agencija želi da njegovi planeri budu konzervativni. A kad razmislite koliko je proračun i pokojni James Webb postao, to nije potpuno iznenađujuće.
James Webb bi prvotno trebao koštati između jedne i tri točke pet milijardi dolara, a pokretanje između 2007. i 2011. Sada se čini da će 2020. biti lansirana, troškovi su probili prošli kongresni proračun sa 8,8 milijardi dolara, a jasno je da ima još puno posla koji treba obaviti.
U nedavnom ispitivanju protresanja, inženjeri su pronašli podloške i vijke koji su se istresli iz teleskopa. Ovo nije poput IKEA police s ostacima dijelova. Ovi komadi su važni.
Iako je spremljen iz rezne ploče, procjenjuje se da je WFIRST teleskop 3,9 milijardi dolara, što je više od prvobitnog proračuna od dvije milijarde dolara.
Jedan, dva ili možda čak svi ovi teleskopi će se s vremenom izgraditi. To je ono što znanstvenici smatraju najvažnijim za sljedeća otkrića u astronomiji, ali pripremite se za proračunske bitke, prekoračenja troškova i istezanje vremenskih rokova. Znat ćemo bolje kada se sve studije zbroje u 2019. godini.
Bilo bi potrebno nekakvo inženjersko čudo da se sva četiri teleskopa okupe na vrijeme i na proračun kako bi zajedno eksplodirali sve do 2035. Ja ću vas stalno ažurirati.
