Kako bi pomogli u budućim naporima u pronalaženju i proučavanju egzoplaneta, inženjeri iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon - u suradnji s Programom za istraživanje egzoplaneta (ExEP) - rade na stvaranju Starshadea. Jednom postavljen, ovaj revolucionarni svemirski brod pomoći će teleskopima nove generacije blokiranjem zamračujuće svjetlosti koja dolazi od dalekih zvijezda kako bi se egzoplaneti mogli izravno slikati.
Iako ovo može zvučati prilično jednostavno, Starshade će se također trebati uključiti u neku ozbiljnu formaciju koja će letjeti kako bi učinkovito obavila svoj posao. To je zaključak postignutog iz izvještaja razvojnog tima Starshade Technology (aka. S5) Milestone 4 - koji je dostupan na web stranici ExEP-a. Kako se navodi u izvještaju, Starshade će se morati savršeno uskladiti s svemirskim teleskopima, čak i na ekstremnim udaljenostima.
Iako je do danas otkriveno više od četiri tisuće egzoplaneta bez zvijezde, velika većina njih otkrivena je neizravnim sredstvima. Najučinkovitija sredstva uključivala su promatranje udaljenih zvijezda radi periodičnih padova svjetline koji ukazuju na prolazak planeta (Metoda tranzita) i mjerenja kretanja zvijezde naprijed-nazad kako bi se utvrdila prisutnost planetarnog sustava (metoda radijalne brzine).
Iako su učinkovite u otkrivanju egzoplaneta i dobivanju točnih procjena njihove veličine, mase i orbitalnog razdoblja, ove metode nisu baš učinkovite kada je u pitanju utvrđivanje kakvih je uvjeta na njihovim površinama. Da bi to postigli, znanstvenici moraju biti u mogućnosti pribaviti spektrografske podatke o atmosferi ovih planeta, što je ključno za utvrđivanje mogu li se doista useliti.
Jedini pouzdani način da to učinite s manjim, kamenitim planetima (aka. "Nalik zemlji") je izravnim slikanjem. Ali kako zvijezde mogu biti milijarde puta sjajnije od svjetla koje se reflektira iz atmosfere planeta, ovo je nevjerojatno težak proces provesti. Uđite u Starshade, koji će obasjati jaku svjetlost zvijezda koristeći sjenu koja se odvaja od svemirske letjelice poput latica cvijeta.
To će dramatično poboljšati izglede u svemirskim teleskopima koji primjećuju bilo koji planet koji kruži oko zvijezde. Međutim, kako bi ova metoda djelovala, dvije će svemirske letjelice morati ostati usklađene na udaljenosti od 1 metra, unatoč činjenici da će letjeti na udaljenosti do 40 000 km (24,850 milja). Ako jesu
Kao što je u nedavnom NASA-ovom priopćenju za medije objasnio inženjer JPL Michael Bottom:
"Udaljenosti o kojima govorimo za tehnologiju zvijezda nešto je teško zamisliti. Ako bi se sjaj zvijezde smanjio na veličinu podmetača za piće, teleskop bi bio veličine brisača s olovkom i razdvojio bi ih oko 60 milja [100 kilometara]. Sada zamislite da ta dva objekta slobodno lebde u prostoru. Oboje doživljavaju ove male vuče i pritiske gravitacije i drugih sila, a na toj se udaljenosti pokušavamo obojica precizno uskladiti na udaljenosti od oko 2 milimetra. "
Izvještaj S5 Milestone 4 prije svega se odnosio na raspon razdvajanja od 20 000 do 40 000 km (12 500 do 25 000 milja) i sjenu koja je promjera bila 26 metara (85 stopa). Unutar ovih parametara, Starshade svemirski brod mogao bi raditi s misijom poput NASA-inog teleskopa širokog polja infracrvenog pregleda (WFIRST), teleskopa s primarnim zrcalom promjera 2,4 m (~ 16,5 ft) koji bi trebao biti lansiran do sredine -2020s.
Nakon što je utvrdio potrebno usklađivanje između dvije svemirske letjelice, Bottom i njegov tim također su razvili inovativan način da teleskopi poput WFIRST-a utvrde hoće li Starshade nestati iz poravnanja. To se sastojalo od izrade računalnog programa koji bi mogao prepoznati kada su uzorci svijetlog i tamnog usredotočeni na teleskop i kad su se skliznuli izvan središta.
Dno je otkrio da je tehnika bila vrlo učinkovita u osjetivanju najmanjih promjena u položaju Starshadea, čak i na ekstremnim udaljenostima. Kako bi se osiguralo da se drži poravnatim, kolega JPL inženjer Thibault Flinois i njegovi kolege razvili su skup algoritama koji se oslanjaju na informacije koje pruža program Bottom kako bi odredili kada će se Starshadeovi potisnici aktivirati kako bi se održao poravnanje.
U kombinaciji s Bottomovim radom, ovo izvješće pokazalo je da je držanje dviju svemirskih letjelica izvodljivo pomoću automatiziranih senzora i kontrola potisnika - čak i ako se upotrebljavaju veći zvjezdani zaslon i teleskop i smještaju na udaljenosti od 74 000 km (46 000 milja). Iako je revolucionarni što se tiče autonomnih sustava, ovaj se prijedlog temelji na dugoj tradiciji NASA-inih znanstvenika.
Kao što je Phil Willems, upravitelj NASA-inog razvoja Starshade tehnologije za razvoj tehnologije, objasnio:
„Ovo je za mene lijep primjer kako svemirska tehnologija postaje sve izvanrednija time što je gradila na svojim prethodnim uspjesima. Koristimo formaciju koja leti u svemiru svaki put kada kapsula pristane na Međunarodnu svemirsku stanicu. Ali Michael i Thibault su otišli daleko dalje od toga i pokazali su način da održe formaciju na ljestvici većoj od same Zemlje. "
Potvrđujući da NASA može udovoljiti ovim strogim zahtjevima za „osjetila i kontrole formacije“, dno i kolega JPL inženjer Thibault Flinois pozabavili su se jednom od tri tehnološke praznine u kojoj se suočava misija Starshade - konkretno, kako su tačne udaljenosti povezane s veličinom sjene samoga sebe i primarno ogledalo teleskopa.
Kao jedan od NASA-ovih svemirskih teleskopa nove generacije koji će se razvijati u narednim godinama, WFIRST će biti prva misija za korištenje drugog oblika tehnologije blokiranja svjetlosti. Poznat i kao zvjezdani koronagraf, ovaj će instrument biti integriran u teleskop i omogućiti mu izravno snimanje slika Neptuna na egzoplanetu veličine Jupitera.
Iako projekt Starshade još nije odobren za let, potencijalno bi ga mogli poslati na posao sa WFIRST-om do kraja 2020-ih. Ispunjavanje zahtjeva formacije-letenje samo je jedan korak ka dokazivanju da je projekt izvediv. Obavezno pogledajte ovaj cool video koji objašnjava kako bi funkcionirala Starshade misija, ljubaznošću NASA-e JPL:
