NASA je posljednjih godina okrenula puno glave zahvaljujući svom konceptu New Worlds Mission - aka. Starshade. Ova predložena svemirska letjelica, koja se sastoji od divovskog okultera u obliku cvijeta, predviđa se da bude smještena zajedno s svemirskim teleskopom (najvjerojatnije Jamesov Webb svemirski teleskop). Tada će blokirati blještavilo udaljenih zvijezda, stvarajući umjetnu pomrčinu kako bi bilo lakše detektirati i proučavati planete koji ih okružuju.
Jedini problem je što se očekuje da će ovaj koncept koštati popriličan peni - procjenjuje se da će u ovom trenutku 750 do 3 milijarde dolara! Otuda zašto profesor Stanforda Simone D'Amico (uz pomoć stručnjaka za egzoplanet Brucea Macintosha) predlaže smanjenu verziju koncepta kako bi dokazao njegovu učinkovitost. Poznat i kao mDot, ovaj okulter će obaviti isti posao, ali uz djelić troškova.
Namjena iza okultera je jednostavna. Prilikom lova na egzoplanete astronomi su prisiljeni oslanjati se uglavnom na neizravne metode - najčešća je Tranzitna metoda. To uključuje praćenje zvijezda za padove svjetlosti, koji se pripisuju planetima koji prolaze između njih i promatrača. Mjereći brzinu i učestalost ovih padova, astronomi mogu utvrditi veličinu egzoplaneta i njihova orbitalna razdoblja.
Kao što je Simone D'Amico, čiji laboratorij radi na ovom pomračnom sustavu, objasnio u izjavi za novinare Sveučilišta Stanford:
"Neizravnim mjerenjima, možete otkriti predmete u blizini zvijezde i utvrditi njihovo razdoblje u orbiti i udaljenost od zvijezde. To su sve važne informacije, ali izravnim promatranjem mogli biste karakterizirati kemijski sastav planete i potencijalno promatrati znakove biološke aktivnosti - života. "
Međutim, ova metoda također pati od velike količine lažnih pozitivnih prikaza i općenito zahtijeva da dio orbite planete presijeca pravac vida između zvijezde domaćina i Zemlje. Proučavanje samih egzoplaneta je također prilično teško, budući da će svjetlost koja dolazi od zvijezde biti nekoliko milijardi puta jača od svjetla koje se odbija od planete.
Mogućnost proučavanja ove reflektirane svjetlosti od posebnog je interesa jer će dati vrijedne podatke o atmosferi egzoplaneta. Kao takvo, razvija se nekoliko ključnih tehnologija kako bi se spriječilo ometanje svjetlosti zvijezda. Svemirska letjelica opremljena okulterom jedna je od takvih tehnologija. Uparen sa svemirskim teleskopom, ovaj bi svemirski brod stvorio umjetno pomračenje pred zvijezdom, tako da se predmeti oko nje (tj. Egzoplaneti) mogu jasno vidjeti.
No, osim značajnih troškova izgradnje, postoji i pitanje veličine i raspoređenosti. Da bi takva misija uspjela, sam okulter trebao bi biti veličine dijamanta za bejzbol - promjera 27,5 metara (90 stopa). Također bi ga trebalo odvojiti od teleskopa na udaljenosti jednakoj više promjera Zemlje i trebao bi biti raspoređen izvan Zemljine orbite. Sve to sačinjava prilično skupu misiju!
Kao takav, D'Amico - docent i voditelj Laboratorija svemirskog okupljanja (SRL) u Stanfordu - i Bruce Macintosh (profesor fizike u Stanfordu) udružili su se kako bi stvorili manju verziju nazvanu Minijaturni raspodijeljeni okultnik / teleskop ( mDOT). Primarna svrha mDOT-a je pružiti nisku cijenu demonstracije leta, u nadi da će povećati povjerenje u misiju cjelokupnog razmjera.
Kao što je objasnio Adam Koenig, student poslijediplomskog studija u SRL:
"Do sada nije postojala misija sa stupnjem sofisticiranosti koja bi bila potrebna jednom od ovih opservatorija za obrađivanje egzoplaneta. Kada od stožera tražite nekoliko milijardi dolara da naprave nešto takvo, bilo bi idealno kada bi mogli reći da smo sve to već prije odveli. Ovaj je samo veći. "
Sastavljen od dva dijela, mDOT sustav koristi najnovija dostignuća u minijaturizaciji i maloj satelitskoj (smallsat) tehnologiji. Prvi je mikrosatelit od 100 kilograma, koji je opremljen zvjezdanim oklopom promjera 3 metra. Drugi je nanotelit od 10 kilograma koji nosi teleskop promjera 10 cm (3.937 inča). Obje će komponente biti smještene u visokoj Zemljinoj orbiti s nominalnim razdvajanjem manjim od 1.000 kilometara (621 mi).
Uz pomoć kolega iz SRL-a, oblik mDOT-ove zvijezde preoblikovan je tako da odgovara ograničenjima znatno manjeg svemirskog broda. Kao što je objasnio Koenig, ova smanjena i posebno dizajnirana zvijezda zavjesa moći će obaviti isti posao kao i velika verzija, u obliku cvijeta - i to uz proračun!
"Pomoću ovog posebnog geometrijskog oblika možete dobiti svjetlost koja se rasipa oko zvjezdane sjene i tako se poništiti", rekao je. "Onda, dobivate vrlo, vrlo duboku sjenu pravo u sredini. Sjena je dovoljno duboka da svjetlost zvijezde neće ometati promatranje obližnjeg planeta. "
No, s obzirom da je sjena koju stvara mDOT-ova zvijezda zaslon promjera svega nekoliko desetaka centimetara, nanosatelit će morati pažljivo manevrirati kako bi ostao unutar nje. U tu svrhu, D'Amico i SRL također su dizajnirali autonomni sustav za nanosatelit, koji bi mu omogućio da izvodi manevarske formacije zvijezdom, probijanje formacije po potrebi i ponovno se obnavlja s njim kasnije.
Nezgodno ograničenje tehnologije jest činjenica da neće moći riješiti planete slične Zemlji. Osobito kad su u pitanju zvijezde M-tipa (crveni patuljak), ove će planete vjerojatno orbitirati preblizu matičnih zvijezda da bi ih se jasno vidjelo. Međutim, moći će riješiti plinske divove veličine Jupitera i pomoći u karakterizaciji egzozodijakalne koncentracije prašine oko obližnjih zvijezda - a obje su prioriteti NASA-e.
U međuvremenu, D'Amico i njegovi kolege koristit će testnu tačku za upoznavanje i optičku navigaciju (TRON) za testiranje svog mDOT koncepta. Ovaj je objekt posebno dizajniran od strane tvrtke D'Amico da bi replicirao vrste složenih i jedinstvenih uvjeta osvjetljenja s kojima se susreću senzori u prostoru. U narednim godinama će on i njegov tim raditi na tome da osiguraju funkcioniranje sustava prije stvaranja eventualnog prototipa.
Kao što je D'Amico rekao za posao koji on i njegove kolege izvode u SNL-u:
"Oduševljen sam svojim istraživačkim programom na Stanfordu, jer rješavamo važne izazove. Želim pomoći odgovoriti na temeljna pitanja i ako pogledate u svim trenutnim smjerovima svemirske znanosti i istraživanja - pokušavamo li promatrati egzoplanete, naučiti o evoluciji svemira, sastaviti strukture u svemiru ili razumjeti našu planetu - satelitsku formaciju - let je ključni pokretač. "
Drugi projekti u kojima su D'Amico i SNL trenutno uključeni uključuju razvoj većih formacija sićušnih svemirskih letjelica (aka. "Swarm sateliti"). U prošlosti je D'Amico surađivao s NASA-om na takvim projektima kao što je GRACE - misija koja je preslikala varijacije zemljinog gravitacijskog polja kao dijela programa NASA-e Earth System Pathfinder (ESSP) - i TanDEM-X, sponzoriranog od strane SEA-e misija koja je dala 3D mape Zemlje.
Ovi i drugi projekti koji nastoje utjecati na minijaturizaciju radi istraživanja svemira obećavaju novo razdoblje nižih troškova i veće pristupačnosti. Uz aplikacije u rasponu od roda sićušnih satelita za istraživanje i komunikaciju do nano letjelica koji su sposobni putovati do Alpha Centaurija relativističkim brzinama (Breakthrough Starshot), budućnost svemira izgleda prilično obećavajuća!
Provjerite i ovaj videozapis TRON objekta, iz ljubaznosti Sveučilišta Standford:
