U sljedećem desetljeću NASA će u svemir poslati neke doista impresivne objekte. Uključuju svemirske teleskope nove generacije poput James Webb svemirskog teleskopa (JWST) i infracrveni svemirski teleskop širokog polja (WFIRST). Gradnja na temeljima koje je osnovao Hubble, WFIRST će upotrijebiti svoj napredni paket instrumenata kako bi istražio neke od najdubljih misterija Svemira.
Jedan od tih instrumenata je koronagraf koji će omogućiti teleskopu da vidi jasan pregled sunčevih planeta. Ovaj je instrument nedavno završio preliminarni pregled dizajna koji je provela NASA, što je bila velika prekretnica u njegovom razvoju. To znači da je instrument ispunio sve zahtjeve za dizajnom, rasporedom i proračunom te sada može prijeći na sljedeću fazu u razvoju.
Kronograf je važan dio WFIRST-ovih planetarnih instrumenata. Obično je izravno pretvaranje egzoplaneta teško zbog intenzivnog odsjaja matičnih zvijezda. Ta je svjetlost mnogo puta snažnija od svjetla koje se odbija od površine ili atmosfere planeta. Zbog toga su mali tragovi svjetlosti koji ukazuju na prisutnost egzoplaneta zaklonjeni za konvencionalne instrumente.
Ali poništenjem sjajnog sjaja neke zvijezde, astronomi će imati puno bolje šanse da uoče planete koji orbitiraju oko nje. To nudi dodatnu korist od mogućnosti izravnog proučavanja egzoplaneta, umjesto da se oslanjate na neizravne metode gdje se zvijezde prate padova u svjetlini (tranzitna metoda) ili znakove kretanja naprijed-nazad, što ukazuje na prisutnost planetarnog sustava ( Metoda radijalne brzine).
Za usporedbu, metoda izravnog snimanja nudi brojne prednosti, poput mogućnosti dobivanja spektra izravno iz površine i atmosfere planeta. To će omogućiti preciznije procjene sastava planete i sastava njegove atmosfere - tj. Ima li površinske vode, kisik-dušik
Kao Jason Rhodes, znanstvenik projekta za teleskop širokopojasnog infracrvenog istraživanja (WFIRST) u NASA-inoj laboratoriji za mlazni pogon, objasnio je:
"Ono što pokušavamo učiniti je otkazati milijardu fotona iz zvijezda za svaki koji snimimo sa planete ... S WFIRSTom ćemo moći dobiti slike i spektra ovih velikih planeta, s ciljem dokazivanja tehnologija koje koristit ćemo u budućoj misiji - da na kraju pogledamo male stjenovite planete koji bi na svojim površinama mogli imati tekuću vodu ili čak znakove života, poput našeg. "
WFIRST-ov koronagrafski instrument (aka. Njegove zvijezde) je višeslojni i vrlo složeni tehnološki dio, koji se sastoji od sustava maski, prizmi, detektora i dva zrcalna stakla. Ova ogledala su ključne komponente koje u stvarnom vremenu mijenjaju svoj oblik kako bi se prilagodila dolaznom svjetlu da bi nadoknadile sitne promjene u optikama teleskopa.
U tandemu s visokotehnološkim „maskama“ i drugim komponentama - zajednički poznatim kao „aktivna kontrola vala“ - ta ogledala uklanjaju smetnje uzrokovane svjetlosnim valovima koji se savijaju oko rubova elemenata koji blokiraju svjetlost koronagrafa. Krajnji rezultat toga je da će se zvjezdano svjetlo prigušiti dok će se pojaviti slabo svijetli predmeti (koji su ranije bili nevidljivi).
Osim što je 100 do 1.000 puta sposobniji od prethodnih koronagrafa, korograf WFIRST-a služi kao demonstrator tehnologije koji će testirati njegovu učinkovitost u pronalaženju egzoplaneta. Ovi će testovi utrti put dodavanju povećanih verzija u još veće teleskope, koji uključuju četiri predložena opservatorija koja će biti poslana u svemir do 2030-ih.
To uključuje i Veliki ultravijolični / optički / infracrveni geodet (LUVOIR), Svemirski teleskop (OST) i Lynxov rentgenski preglednik, Korištenjem većih i naprednijih koronagrafa, ovi će teleskopi moći generirati „slike“ manjih planeta koji se kreću u orbitu bliže njihovim suncima (gdje je najvjerojatnije naći kamenite planete).
Nakon što se svjetlost s ovih slika analizira spektrometrom, astronomi će moći loviti znakove života (aka. Biosignature) kao nikada do sad. Kao što je Rhodes rekao:
"Pomoću WFIRST-a moći ćemo dobiti slike i spektra ovih velikih planeta, s ciljem dokazivanja tehnologija koje će se koristiti u budućoj misiji - da na kraju pogledamo male stjenovite planete koji bi na svojim površinama mogli imati tekuću vodu, ili čak i znakove života, poput našeg. "
Uključivanje koronagrafa na WFIRST važno je jer će to biti prva misija jer je Hubble (u orbiti od 1990.) jedina NASA-ina astrofizička vodeća misija koja uključuje ovu tehnologiju. Naravno, Hubbleovi koronagrami bili su daleko jednostavnije i manje sofisticirane verzije tehnologije od one koju će koristiti WFIRST.
Iako će svemirski teleskop James Webb biti predstavljen ranije (trenutno bi trebao biti lansiran 2021.) i također će biti opremljen tehnologijom, on se neće pohvaliti istom sposobnošću suzbijanja zvjezdanog svjetla kao WFIRST. Dakle, iako će WFIRST biti treća vodeća misija koja će koristiti koronagrafsku tehnologiju, bit će to i najsofisticiranija.
"WFIRST bi trebao biti dva ili tri veličine jači od bilo kojeg drugog koronagrafa ikada letenog [u svojoj sposobnosti da razlikuje planet od zvijezde]", rekao je Rhodes. "Trebao bi postojati prilika za neku zaista uvjerljivu znanost, iako je to samo tehnološki demo."
Ova vrsta koronagrafske tehnologije mogla bi omogućiti i najjasnije slike ikada napravljene od zvijezdanog sustava koji se nalazi u ranoj fazi formiranja. Karakterizira ga zvijezda okružena masivnim diskom prašine i plina, dok se planeti polako formiraju iz nakupljenog materijala. Trenutno, najbolji način za proučavanje ovih diskova je infracrvena anketa koja može dočarati toplinu koju apsorbira matična zvijezda.
Kao Vanessa Bailey, astronomka iz JPL-a i tehničarka za instrumente WFIRST
"Diskovi krhotina koje danas vidimo oko drugih zvijezda svjetliji su i masivniji od onih koje imamo u našem vlastitom Sunčevom sustavu. Korografski instrument WFIRST-a mogao bi proučavati slabije, difuznije diskovne materijale koji su više poput Glavnog pojasa asteroida, Kuiperovog pojasa i druge prašine koja kruži oko Sunca. "
Ove studije mogu dati uvid u to kako se formirao naš Sunčev sustav. Jednom kada se tehnologija uspješno pokaže tijekom prvih 18 mjeseci misije, NASA može započeti ono što je poznato kao "Program znanstvenika koji sudjeluje". U okviru takvog programa, koronagraf bi bio otvoren znanstvenoj zajednici, omogućavajući širi izbor promatrača i eksperimenata.
Preliminarni pregled projekta jedan je od nekoliko namijenjenih ispitivanju svakog aspekta misije. Svaka je recenzija sveobuhvatna i namijenjena je zajamčenju da će svaki pojedini dio raditi s ostalima. Kad je ovaj pregled dizajna dovršen, raspored razvoja koronagrafa napreduje se brzim tempom.
Ovo je druga glavna komponenta misije WFIRST za dobivanje odobrenja. Instrument širokog polja očišćen je još u lipnju, 28-megapikselskim višepojasnim blizu infracrvenim fotoaparatima koji će pružiti oštrinu slika usporedive s onom koju je postigao Hubble nad poljem 100 puta većim. Ovaj se fotoaparat smatra glavnim instrumentom svemirskog teleskopa.
Kao što je Rhodes naznačio, misija WFIRST bit će povijesna, slična misiji Mars Pathfinder misija koja je sletila na Mars 1997. To je bila prva NASA-ina misija koja je rasporedila rover (stranac) na Marsu koji su potvrdili ključne tehnologije i metode koji bi s vremenom mogli ući u Duh, Prilika, znatiželja, i Mars 2020. godine Roversa.
"To je bio tehnološki demo", rekao je Rhodes. "Cilj je bio pokazati kako rover radi na Marsu. Ali nastavila je raditi vrlo zanimljivu znanost tijekom svog života. Pa se nadamo da će isto biti slučaj i sa WFIRST-ovim tehnološkim prikazom koronagrafa. "
