Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble βρίσκεται στο διάστημα για 28 χρόνια, παράγοντας μερικές από τις πιο όμορφες και επιστημονικά σημαντικές εικόνες του κόσμου που έχει λάβει ποτέ η ανθρωπότητα. Αλλά ας το παραδεχτούμε, το Χαμπλ γερνάει και μάλλον δεν θα είναι μαζί μας για πολύ περισσότερο.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA βρίσκεται στα τελικά στάδια των δοκιμών και το WFIRST περιμένει στα φτερά. Θα χαρείτε να μάθετε ότι υπάρχουν ακόμη περισσότερα διαστημικά τηλεσκόπια στα έργα, ένα σύνολο τεσσάρων ισχυρών οργάνων στο σχεδιασμό αυτή τη στιγμή, τα οποία θα αποτελέσουν μέρος της επόμενης έρευνας Decadal και θα σας βοηθήσουν να απαντήσετε στις πιο θεμελιώδεις ερωτήσεις σχετικά με τον Κόσμο.
Ξέρω, ξέρω, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb δεν έχει φτάσει ακόμη στο διάστημα, και θα μπορούσαν να υπάρξουν ακόμη περισσότερες καθυστερήσεις καθώς περνά από τον τρέχοντα γύρο δοκιμών. Τη στιγμή που ηχογραφώ αυτό το βίντεο, μοιάζει με τον Μάιο του 2020, αλλά έλα, ξέρετε ότι θα υπάρξουν καθυστερήσεις.
Και έπειτα υπάρχει το WFIRST, το διαστημικό τηλεσκόπιο υπερύθρων ευρείας γωνίας που είναι πραγματικά κατασκευασμένο από ένα παλιό τηλεσκόπιο κλάσης Hubble που το Εθνικό Γραφείο Αναγνώρισης δεν χρειαζόταν πια. Ο Λευκός Οίκος θέλει να τον ακυρώσει, το Κογκρέσο το έσωσε και τώρα η NASA κατασκευάζει τμήματα αυτού. Υποθέτοντας ότι δεν αντιμετωπίζει περισσότερες καθυστερήσεις, εξετάζουμε μια κυκλοφορία στα μέσα της δεκαετίας του 2020.
Έχω κάνει πραγματικά ένα επεισόδιο σχετικά με τα υπερσκόπια και μίλησα για τον James Webb και το WFIRST, οπότε αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για αυτά τα παρατηρητήρια, ελέγξτε το πρώτα.
Σήμερα πρόκειται να προχωρήσουμε περισσότερο στο μέλλον, για να δούμε τα τηλεσκόπια επόμενης γενιάς. Αυτά που θα μπορούσαν να ξεκινήσουν μετά το τηλεσκόπιο που ξεκινά μετά το τηλεσκόπιο που έρχεται στη συνέχεια.
Πριν ανακαλύψω αυτές τις αποστολές, πρέπει να μιλήσω για την έρευνα Decadal. Αυτή είναι μια έκθεση που δημιουργήθηκε από την Εθνική Ακαδημία Επιστημών των ΗΠΑ για το Κογκρέσο και τη NASA. Είναι ουσιαστικά μια λίστα επιθυμιών από επιστήμονες στη NASA, που καθορίζει τις μεγαλύτερες ερωτήσεις που έχουν στον τομέα της επιστήμης.
Αυτό επιτρέπει στο Κογκρέσο να εκχωρεί προϋπολογισμούς και τη NASA για την ανάπτυξη ιδεών αποστολής που θα βοηθήσουν στην επίτευξη όσο το δυνατόν περισσότερων από αυτούς τους επιστημονικούς στόχους.
Αυτές οι έρευνες πραγματοποιούνται μία φορά κάθε δεκαετία, ενώνοντας επιτροπές στη Γη, την πλανητική επιστήμη και την αστροφυσική. Προωθούν ιδέες, υποστηρίζουν, ψηφίζουν και τελικά συμφωνούν σε ένα σύνολο συστάσεων που θα καθορίσουν τις επιστημονικές προτεραιότητες κατά την επόμενη δεκαετία.
Αυτήν τη στιγμή βρισκόμαστε στην περίοδο της έρευνας Decadal για την περίοδο 2013-2022, οπότε σε λίγα χρόνια, η επόμενη έρευνα θα αναμένεται και θα καθορίσουμε τις αποστολές από το 2023-2032. Ξέρω, αυτό μοιάζει πραγματικά με το μακρινό μέλλον, αλλά ο χρόνος πραγματικά εξαντλείται για να επαναφέρουμε το συγκρότημα.
Αν σας ενδιαφέρει, θα βάλω έναν σύνδεσμο για την τελευταία έρευνα Decadal, είναι ένα συναρπαστικό έγγραφο και θα έχετε μια καλύτερη αίσθηση για το πώς συγκεντρώνονται οι αποστολές.
Απέχουμε ακόμη μερικά χρόνια από το τελικό έγγραφο, αλλά σοβαρές προτάσεις βρίσκονται στα στάδια προγραμματισμού για τα διαστημικά τηλεσκόπια επόμενης γενιάς και είναι καταπληκτικά. Ας μιλήσουμε για αυτά.
HabEx
Η πρώτη αποστολή που θα εξετάσουμε είναι η HabEx ή η αποστολή απεικόνισης Habitable Exoplanet. Αυτό είναι ένα διαστημικό σκάφος που θα φωτογραφίζει άμεσα πλανήτες σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια. Θα στοχεύει όλα τα είδη πλανητών, από καυτούς Δία έως σούπερ Γη, αλλά πρωταρχικός στόχος του θα είναι η φωτογράφηση εξωπλανητών που μοιάζουν με τη Γη και η μέτρηση της ατμόσφαιρας τους.
Με άλλα λόγια, το HabEx θα προσπαθήσει να ανιχνεύσει σήματα ζωής σε πλανήτες σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια.
Για να γίνει αυτό, το HabEx πρέπει να μπλοκάρει το φως από το αστέρι, έτσι ώστε να μπορούν να αποκαλυφθούν πολύ πιο αμυδρά πλανήτες κοντά. Θα έχει έναν και ίσως δύο τρόπους για να το κάνει αυτό.
Η πρώτη είναι η χρήση ενός στεφανίου. Αυτή είναι μια μικροσκοπική κουκκίδα που βρίσκεται μέσα στο ίδιο το τηλεσκόπιο, το οποίο είναι τοποθετημένο μπροστά από το αστέρι και μπλοκάρει το φως του. Το υπόλοιπο φως που περνά μέσα από το τηλεσκόπιο προέρχεται από πιο αμυδρά αντικείμενα γύρω από το αστέρι και μπορεί να απεικονιστεί από τον αισθητήρα του οργάνου.
Το τηλεσκόπιο διαθέτει έναν ειδικό παραμορφώσιμο καθρέφτη που μπορεί να τροποποιηθεί και να συντονιστεί έως ότου εμφανιστούν οι αμυδρότεροι πλανήτες.
Ακολουθεί ένα παράδειγμα στερογράφου που χρησιμοποιείται, στο πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου. Το κεντρικό αστέρι είναι κρυμμένο, αποκαλύπτοντας το σκοτεινό δίσκο σκόνης γύρω από αυτό. Εδώ είναι μια άμεση εικόνα ενός καφέ νάνου σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι.
Και αυτό είναι ένα από τα πιο δραματικά βίντεο που νομίζω ότι έχω δει ποτέ, με 4 κόσμους μεγέθους Δία σε τροχιά γύρω από το αστέρι HR 8799. Είναι λίγο κόλπο, οι ερευνητές κινούσαν την κίνηση των πλανητών μεταξύ των παρατηρήσεων, αλλά ακόμα, ουάου.
Η δεύτερη μέθοδος αποκλεισμού του φωτός θα είναι να χρησιμοποιήσετε ένα Starshade. Αυτό είναι ένα εντελώς ξεχωριστό διαστημικό σκάφος που μοιάζει με τροχό. Πετάει δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά από το τηλεσκόπιο και όταν είναι τέλεια τοποθετημένο, μπλοκάρει το φως από το κεντρικό αστέρι, ενώ επιτρέπει στο φως από τους πλανήτες να διαρρεύσει γύρω από τις άκρες.
Το τέχνασμα με ένα Starshade είναι εκείνα τα πέταλα, τα οποία δημιουργούν μια πιο απαλή άκρη, έτσι ώστε τα φωτεινά κύματα από τον αμυδρότερο πλανήτη να είναι λιγότερο λυγισμένα. Αυτό δημιουργεί μια πολύ σκοτεινή σκιά που θα πρέπει να έχει την καλύτερη ευκαιρία να αποκαλύψει πλανήτες.
Σε αντίθεση με τις περισσότερες αποστολές, Starshades όπως αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί με οποιοδήποτε παρατηρητήριο στο διάστημα. Έτσι, οι Hubble, James Webb ή οποιοδήποτε άλλο παρατηρητήριο θα μπορούσαν να επωφεληθούν από αυτό το όργανο.
Πάντα διαμαρτύρονταν για το πώς μπορούμε να δούμε μόνο ένα κλάσμα των πλανητών εκεί έξω χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διέλευσης ή ακτινικής ταχύτητας λόγω του πώς τα πράγματα ευθυγραμμίζονται. Αλλά με μια αποστολή όπως το HabEx, οι πλανήτες μπορούν να δουν κατεύθυνση, σε οποιαδήποτε διαμόρφωση.
Εκτός από αυτήν την κύρια αποστολή, το HabEx θα χρησιμοποιηθεί επίσης για μια ποικιλία αστροφυσικής, όπως η παρατήρηση του πρώιμου Σύμπαντος, και η μελέτη των χημικών ουσιών των μεγαλύτερων αστεριών πριν και μετά την έκρηξή τους ως σουπερνόβα.
Λύγκας
Στη συνέχεια, το Lynx, το οποίο θα είναι το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ επόμενης γενιάς της NASA. Παραδόξως, δεν είναι αρκτικόλεξο, απλώς πήρε το όνομά του από το ζώο. Σε διάφορους πολιτισμούς, τα Lynx θεωρούνταν ότι έχουν την υπερφυσική ικανότητα να βλέπουν την αληθινή φύση των πραγμάτων.
Οι ακτίνες Χ βρίσκονται στο υψηλότερο άκρο του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και αποκλείονται από την ατμόσφαιρα της Γης, οπότε χρειάζεστε ένα διαστημικό τηλεσκόπιο για να μπορείτε να τα δείτε. Αυτή τη στιγμή, η NASA διαθέτει το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra και η ESA εργάζεται για την αποστολή της ΑΘΗΝΑ, η οποία πρόκειται να κυκλοφορήσει το 2028.
Το Lynx θα ενεργήσει ως συνεργάτης στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο του James Webb, κοιτάζοντας προς τα έξω στην άκρη του παρατηρήσιμου Σύμπαντος, αποκαλύπτοντας τις πρώτες γενιές των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και βοηθώντας στη χάραξη του σχηματισμού και των συγχωνεύσεών τους με την πάροδο του χρόνου. Θα δει ακτινοβολία να προέρχεται από το καυτό αέριο από τον πρώιμο κοσμικό ιστό, καθώς οι πρώτοι γαλαξίες έρχονταν μαζί.
Και στη συνέχεια θα χρησιμοποιηθεί για να εξετάσει τα είδη αντικειμένων που εστιάζουν τα Chandra, XMM Newton και άλλα ακτινογραφικά παρατηρητήρια: πάλσαρ, συγκρούσεις γαλαξιών, κολλάβαρες, σουπερνόβες, μαύρες τρύπες και άλλα. Ακόμα και τα κανονικά αστέρια μπορούν να εκπέμπουν φωτοβολίδες ακτίνων Χ που μας λένε περισσότερα για αυτά.
Η συντριπτική πλειοψηφία της ύλης του Σύμπαντος βρίσκεται σε σύννεφα αερίου τόσο ζεστά όσο ένα εκατομμύριο Kelvin. Αν θέλετε να δείτε το Σύμπαν όπως είναι πραγματικά, θέλετε να το δείτε σε ακτίνες Χ.
Τα τηλεσκόπια ακτίνων Χ διαφέρουν από τα παρατηρητήρια ορατού φωτός όπως το Hubble. Δεν μπορείτε απλώς να έχετε έναν καθρέφτη που αναπηδά ακτίνες Χ. Αντ 'αυτού, χρησιμοποιείτε καθρέφτες βοσκής που μπορούν να ανακατευθύνουν ελαφρώς τα φωτόνια που τους χτυπούν, διοχετεύοντάς τα σε έναν ανιχνευτή.
Με έναν εξωτερικό καθρέφτη 3 μέτρων, το αρχικό μέρος της χοάνης, παρέχει 50-100 φορές την ευαισθησία με 16 φορές το οπτικό πεδίο, συγκεντρώνοντας φωτόνια 800 φορές την ταχύτητα του Chandra.
Δεν είμαι σίγουρος τι άλλο να πω. Θα είναι ένα τεράστιο παρατηρητήριο ακτίνων Χ. Πιστέψτε με, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτή είναι μια πολύ καλή ιδέα.
Διαστημικό τηλεσκόπιο Origins
Στη συνέχεια, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Origins ή OST. Όπως και ο James Webb και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer, το OST πρόκειται να είναι ένα υπέρυθρο τηλεσκόπιο, σχεδιασμένο να παρατηρεί μερικά από τα πιο δροσερά αντικείμενα του Σύμπαντος. Αλλά θα είναι ακόμη μεγαλύτερο. Ενώ ο James Webb έχει έναν κύριο καθρέφτη σε απόσταση 6,5 μέτρων, ο καθρέφτης OST θα είναι 9,1 μέτρα απέναντι.
Φανταστείτε ένα τηλεσκόπιο σχεδόν τόσο μεγάλο όσο τα μεγαλύτερα επίγεια τηλεσκόπια στη Γη, αλλά έξω στο διάστημα. Στο διάστημα.
Δεν θα είναι απλώς μεγάλο, θα είναι κρύο.
Η NASA μπόρεσε να κρυώσει τον Spitzer σε μόλις 5 Kelvin - που είναι 5 μοίρες πάνω από το απόλυτο μηδέν και λίγο πιο ζεστή από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος του Σύμπαντος. Σκοπεύουν να μειώσουν το Origins σε 4 Kelvin. Δεν ακούγεται πολύ, αλλά είναι μια τεράστια πρόκληση μηχανικής.
Αντί να κρυώνουν απλώς το διαστημικό σκάφος με υγρό ήλιο, όπως έκαναν με τον Spitzer, θα χρειαστεί να βγάλουν τη θερμότητα σταδιακά, με ανακλαστήρες, καλοριφέρ και τελικά κρυοψύκτη γύρω από τα ίδια τα όργανα.
Με ένα τεράστιο, κρύο υπέρυθρο τηλεσκόπιο, το Origins θα προχωρήσει πέρα από την άποψη του James Webb για το σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών. Θα κοιτάξουμε την εποχή που σχηματίζονταν τα πρώτα αστέρια, μια εποχή που οι αστρονόμοι αποκαλούν τους σκοτεινούς χρόνους.
Θα δει το σχηματισμό πλανητικών συστημάτων, δίσκους σκόνης και θα παρατηρήσει άμεσα την ατμόσφαιρα άλλων πλανητών που αναζητούν βιογραφίες, στοιχεία για τη ζωή εκεί έξω.
Τρεις συναρπαστικές αποστολές, που θα προωθήσουν τις γνώσεις μας για το Σύμπαν. Αλλά έχω σώσει το μεγαλύτερο, πιο φιλόδοξο τηλεσκόπιο για τελευταία φορά
ΛΟΥΒΟΥΡ
LUVOIR, ή ο Μεγάλος Επιθεωρητής UV / Οπτικών / IR. Το James Webb πρόκειται να είναι ένα ισχυρό τηλεσκόπιο, αλλά είναι ένα όργανο υπέρυθρης ακτινοβολίας που έχει σχεδιαστεί για να βλέπει πιο δροσερά αντικείμενα στο Σύμπαν, όπως οι γαλαξίες που έχουν μετατοπιστεί με κόκκινο χρώμα στην αρχή του χρόνου ή τα πλανητικά συστήματα που σχηματίζονται πρόσφατα. Το Origins Space Telescope θα είναι μια καλύτερη έκδοση του James Webb.
Το LUVOIR θα είναι ο πραγματικός διάδοχος του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Θα είναι ένα τεράστιο όργανο ικανό να βλέπει στο υπέρυθρο, ορατό φως και υπεριώδες.
Υπάρχουν δύο σχέδια στα έργα. Ένα που έχει ύψος 8 μέτρων και θα μπορούσε να εκτοξευτεί με βαρέως τύπου ανυψωτικό όχημα όπως το Falcon Heavy. Και ένας άλλος σχεδιασμός που θα χρησιμοποιούσε το Space Launch System που έχει μήκος 15 μέτρα. Αυτό είναι 50% μεγαλύτερο από το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο με βάση τη Γη. Θυμηθείτε, το Hubble είναι μόλις 2,6 μέτρα.
Θα έχει ένα ευρύ οπτικό πεδίο και μια σειρά φίλτρων και οργάνων που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι αστρονόμοι για να παρατηρήσουν ό, τι θέλουν. Θα είναι εξοπλισμένο με κορονογράφο, όπως μιλήσαμε νωρίτερα, για να παρατηρήσουμε άμεσα πλανήτες και να κρύψουμε τα αστέρια τους, έναν φασματογράφο για να καταλάβουμε ποιες χημικές ουσίες υπάρχουν σε ατμοσφαιρικές εξωπλανήτες και πολλά άλλα.
Το LUVOIR θα είναι ένα όργανο γενικής χρήσης, το οποίο θα χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για να κάνουν ανακαλύψεις στους τομείς της αστροφυσικής και της πλανητικής επιστήμης. Ωστόσο, μερικές από τις δυνατότητές του θα περιλαμβάνουν: την άμεση παρατήρηση των εξωπλανητών και την αναζήτηση βιογραφικών υπογραφών, κατηγοριοποίηση όλων των διαφορετικών ειδών εξωπλανητών εκεί έξω, από τους καυτούς Δία έως τους σούπερ Γη.
Θα είναι σε θέση να παρατηρήσει αντικείμενα μέσα στο Ηλιακό Σύστημα καλύτερα από οτιδήποτε άλλο - εάν δεν έχουμε διαστημικό σκάφος εκεί, το LUVOIR θα είναι μια πολύ καλή θέα. Για παράδειγμα, εδώ είναι μια άποψη του Enceladus από το Hubble, σε σύγκριση με την προβολή του LUVOIR.
Θα μπορεί να κοιτάζει οπουδήποτε στο Σύμπαν, να βλέπει πολύ μικρότερες δομές από το Χαμπλ. Θα δει τους πρώτους γαλαξίες, τα πρώτα αστέρια και θα βοηθήσει στη μέτρηση των συγκεντρώσεων της σκοτεινής ύλης σε όλο το Σύμπαν.
Οι αστρονόμοι δεν καταλαβαίνουν ακόμη πλήρως τι συμβαίνει όταν τα αστέρια συγκεντρώνουν αρκετή μάζα για να αναφλεγούν. Το LUVOIR θα εξετάσει περιοχές σχηματισμού αστεριών, θα κοιτάξει μέσα από το αέριο και τη σκόνη και θα δει τις πρώτες στιγμές σχηματισμού αστεριών, καθώς και τους πλανήτες σε τροχιά γύρω τους.
Σας έχω ενθουσιάσει εντελώς και εντελώς για το μέλλον της αστρονομίας; Καλός. Αλλά εδώ έρχονται τα άσχημα νέα. Δεν υπάρχει σχεδόν καμία πιθανότητα η πραγματικότητα να ταιριάζει με αυτήν τη φαντασία.
Νωρίτερα αυτό το μήνα, η NASA ανακοίνωσε ότι οι σχεδιαστές αποστολών που εργάζονται σε αυτά τα διαστημικά τηλεσκόπια θα πρέπει να περιορίσουν τον προϋπολογισμό τους σε τρία έως πέντε δισεκατομμύρια δολάρια. Μέχρι τώρα, οι αρμόδιοι για το σχεδιασμό δεν είχαν οδηγίες, έπρεπε να σχεδιάσουν μόνο όργανα που θα μπορούσαν να κάνουν την επιστήμη.
Οι μηχανικοί είχαν εργαστεί σε σχέδια αποστολής που θα μπορούσαν εύκολα να ξεπεράσουν τα 5 δισεκατομμύρια δολάρια για τα HabEx, Lynx και OST, και σκέφτονταν πολύ μεγαλύτερα 20 δισεκατομμύρια δολάρια για το LUVOIR.
Παρόλο που το Κογκρέσο πιέζει για εκπληκτικά μεγάλους προϋπολογισμούς για τη NASA, η υπηρεσία διαστήματος θέλει οι σχεδιαστές της να είναι συντηρητικοί. Και όταν σκέφτεστε πόσο έχει γίνει ο υπερβολικός προϋπολογισμός και ο καθυστερημένος James Webb, δεν είναι εντελώς εκπληκτικό.
Ο Τζέιμς Γουέμπ έπρεπε αρχικά να κοστίσει μεταξύ ενός και τριών πόντων πέντε δισεκατομμυρίων δολαρίων και να ξεκινήσει μεταξύ 2007 και 2011. Τώρα μοιάζει με το 2020 για ένα λανσάρισμα, το κόστος έχει ξεπεράσει μετά από μια εντολή του Κογκρέσου προϋπολογισμού 8,8 δισεκατομμυρίων δολαρίων και είναι σαφές ότι εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά δουλειάς που πρέπει να γίνει.
Σε μια πρόσφατη δοκιμή ανακίνησης, οι μηχανικοί βρήκαν ροδέλες και βίδες που είχαν κλονιστεί από το τηλεσκόπιο. Αυτό δεν είναι σαν ράφι IKEA με απομεινάρια. Αυτά τα κομμάτια είναι σημαντικά.
Παρόλο που έχει σωθεί από το τεμαχισμό, το τηλεσκόπιο WFIRST εκτιμάται ότι είναι 3,9 δισεκατομμύρια δολάρια, από τον αρχικό προϋπολογισμό των 2 δισεκατομμυρίων δολαρίων.
Ένα, δύο ή ίσως ακόμη και όλα αυτά τα τηλεσκόπια τελικά θα κατασκευαστούν. Αυτό πιστεύουν οι επιστήμονες ότι είναι πιο σημαντικό για να κάνουν τις επόμενες ανακαλύψεις στην αστρονομία, αλλά ετοιμαστούν για μάχες του προϋπολογισμού, υπερβάσεις κόστους και παρατεταμένα χρονοδιαγράμματα. Θα γνωρίζουμε καλύτερα όταν συγκεντρώνονται όλες οι μελέτες το 2019.
Θα χρειαζόταν κάποιο είδος θαύματος μηχανικής να έρθουν και τα τέσσερα τηλεσκόπια, εγκαίρως και με τον προϋπολογισμό, για να εκτοξευθούν στο διάστημα το 2035. Θα σας ενημερώσω.
