Την επόμενη δεκαετία, η NASA θα στείλει μερικές πραγματικά εντυπωσιακές εγκαταστάσεις στο διάστημα. Αυτά περιλαμβάνουν τα διαστημικά τηλεσκόπια επόμενης γενιάς όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) και το διαστημικό τηλεσκόπιο υπερύθρων ευρείας περιοχής (WFIRST). Με βάση το ίδρυμα που ιδρύθηκε από ΧαμπλΤο WFIRST θα χρησιμοποιήσει την προηγμένη σουίτα οργάνων για να διερευνήσει μερικά από τα βαθύτερα μυστήρια του Σύμπαντος.
Ένα από αυτά τα όργανα είναι το κορωνάριο που θα επιτρέψει στο τηλεσκόπιο να δει μια σαφή ματιά στους εξωηλιακούς πλανήτες. Αυτό το όργανο ολοκλήρωσε πρόσφατα μια προκαταρκτική επισκόπηση σχεδιασμού που διεξήγαγε η NASA, ένα σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξή του. Αυτό σημαίνει ότι το όργανο πληροί όλες τις απαιτήσεις σχεδιασμού, χρονοδιαγράμματος και προϋπολογισμού και μπορεί τώρα να προχωρήσει στην επόμενη φάση ανάπτυξης.
Ο χρονογράφος είναι ένα σημαντικό μέρος των οργάνων κυνηγιού του πλανήτη της WFIRST. Συνήθως, η άμεση απεικόνιση των εξωπλανητών είναι δύσκολη λόγω της έντονης λάμψης που προέρχεται από τα γονικά τους αστέρια. Αυτό το φως είναι πολλές φορές πιο ισχυρό από το φως που ανακλάται από την επιφάνεια ή την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη. Για το λόγο αυτό, τα μικρά ίχνη φωτός που υποδηλώνουν την παρουσία εξωπλανητών καλύπτονται από συμβατικά όργανα.
Αλλά ακυρώνοντας το έντονο έντονο φως ενός άστρου, οι αστρονόμοι θα έχουν πολύ περισσότερες πιθανότητες να εντοπίσουν πλανήτες που το περιστρέφουν. Αυτό προσφέρει το περαιτέρω πλεονέκτημα της άμεσης μελέτης των εξωπλανητών, αντί να βασίζονται σε έμμεσες μεθόδους όπου τα αστέρια παρακολουθούνται για πτώσεις στη φωτεινότητα (η Μέθοδος Διαμετακόμισης) ή σημάδια κίνησης μπρος-πίσω, που δείχνει την παρουσία ενός πλανητικού συστήματος (το Μέθοδος ακτινικής ταχύτητας).
Συγκριτικά, η μέθοδος Direct Imaging προσφέρει πολλά οφέλη, όπως η ικανότητα λήψης φασμάτων απευθείας από την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη. Αυτό θα επιτρέψει ακριβέστερες εκτιμήσεις της σύνθεσης ενός πλανήτη και της σύνθεσης της ατμόσφαιράς του - δηλαδή έχει επιφανειακά νερά, οξυγόνο-άζωτο
Όπως εξήγησε ο Jason Rhodes, ο επιστήμονας του έργου για το Τηλεσκόπιο υπέρυθρης έρευνας υπέρυθρων πεδίων (WFIRST) στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA:
«Αυτό που προσπαθούμε να κάνουμε είναι να ακυρώσουμε ένα δισεκατομμύριο φωτόνια από το αστέρι για κάθε που τραβάμε από τον πλανήτη… Με το WFIRST θα είμαστε σε θέση να λαμβάνουμε εικόνες και φάσματα αυτών των μεγάλων πλανητών, με στόχο να αποδείξουμε τεχνολογίες που θα χρησιμοποιηθεί σε μια μελλοντική αποστολή - για να κοιτάξουμε τελικά μικρούς βραχώδεις πλανήτες που θα μπορούσαν να έχουν υγρό νερό στις επιφάνειές τους, ή ακόμα και σημάδια ζωής, όπως ο δικός μας. "
Το όργανο κορωνών του WFIRST (γνωστό και ως «αστέρια») είναι ένα πολυεπίπεδο και πολύπλοκο κομμάτι τεχνολογίας, που αποτελείται από ένα σύστημα μάσκας, πρισμάτων, ανιχνευτών και δύο αυτοκατακλίνσιμων καθρεπτών. Αυτοί οι καθρέφτες είναι τα βασικά συστατικά, τα οποία αλλάζουν το σχήμα τους σε πραγματικό χρόνο για να φιλοξενήσουν το εισερχόμενο φως για να αντισταθμίσουν τις μικροσκοπικές αλλαγές στα οπτικά του τηλεσκοπίου.
Σε συνδυασμό με "μάσκες" υψηλής τεχνολογίας και άλλα στοιχεία - συλλογικά γνωστά ως "ενεργός έλεγχος μπροστά κύματος" - αυτοί οι καθρέφτες απομακρύνουν τις παρεμβολές που προκαλούνται από τα φωτεινά κύματα που κάμπτουν γύρω από τις άκρες των στοιχείων φραγής της κορόνας. Το τελικό αποτέλεσμα αυτού είναι ότι το φως του αστεριού μειώνεται ενώ θα εμφανίζονται ελαφρά λαμπερά αντικείμενα (που ήταν προηγουμένως αόρατα).
Εκτός από το ότι είναι 100 έως 1.000 φορές πιο ικανό από τα προηγούμενα, τα κορωνάματα του WFIRST χρησιμεύουν ως επιδείκτης τεχνολογίας που θα δοκιμάσει την αποτελεσματικότητά του στην εξεύρεση εξωπλανητών. Αυτές οι δοκιμές θα ανοίξουν το δρόμο για την προσθήκη κλιμακωτών εκδόσεων σε ακόμη μεγαλύτερα τηλεσκόπια, τα οποία περιλαμβάνουν τα τέσσερα προτεινόμενα παρατηρητήρια που θα σταλούν στο διάστημα μέχρι τη δεκαετία του 2030.
Αυτά περιλαμβάνουν το Μετρητής υπεριώδους / οπτικού / υπέρυθρου (LUVOIR), το Διαστημικό τηλεσκόπιο Origins (OST) και το Surveyor ακτίνων Χ Lynx. Χρησιμοποιώντας μεγαλύτερα και πιο προηγμένα σημεία, αυτά τα τηλεσκόπια θα είναι σε θέση να δημιουργήσουν μονό pixel «εικόνες» μικρότερων πλανητών που περιστρέφονται πιο κοντά στους ήλιές τους (όπου είναι πιθανό να βρεθούν βραχώδεις πλανήτες).
Μόλις το φως από αυτές τις εικόνες αναλυθεί με ένα φασματόμετρο, οι αστρονόμοι θα είναι σε θέση να κυνηγήσουν σημάδια ζωής (γνωστές και ως βιογραφίες) όπως ποτέ άλλοτε. Όπως είπε η Ρόδος:
«Με το WFIRST θα είμαστε σε θέση να λαμβάνουμε εικόνες και φάσματα αυτών των μεγάλων πλανητών, με στόχο να αποδείξουμε τεχνολογίες που θα χρησιμοποιηθούν σε μια μελλοντική αποστολή - να κοιτάξουμε τελικά μικρούς βραχώδεις πλανήτες που θα μπορούσαν να έχουν υγρό νερό στις επιφάνειές τους, ή ακόμη και σημάδια ζωής, όπως η δική μας. "
Η συμπερίληψη ενός κορονήματος στο WFIRST είναι σημαντική επειδή θα είναι η πρώτη αποστολή αφού το Hubble (σε τροχιά από το 1990) είναι η μόνη ναυαρχίδα της αστροφυσικής της NASA που περιλάμβανε αυτήν την τεχνολογία. Φυσικά, τα σημεία της Hubble ήταν πολύ πιο απλές και λιγότερο εξελιγμένες εκδόσεις της τεχνολογίας από ό, τι θα χρησιμοποιήσει το WFIRST.
Ενώ το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα κυκλοφορήσει νωρίτερα (επί του παρόντος προγραμματίζεται να κυκλοφορήσει το 2021) και θα είναι επίσης εξοπλισμένο με την τεχνολογία, δεν θα έχει την ίδια δυνατότητα καταστολής των αστεριών με το WFIRST. Έτσι, ενώ το WFIRST θα είναι η τρίτη ναυαρχίδα αποστολής που χρησιμοποιεί τεχνολογία κορωνών, θα είναι επίσης η πιο εξελιγμένη.
«Το WFIRST θα πρέπει να είναι δύο ή τρεις τάξεις μεγέθους πιο ισχυρό από οποιοδήποτε άλλο στενόγραφο που έχει πετάξει ποτέ [στην ικανότητά του να διακρίνει έναν πλανήτη από το αστέρι του]», δήλωσε η Ρόδος. "Θα πρέπει να υπάρχει μια ευκαιρία για κάποια πραγματικά συναρπαστική επιστήμη, παρόλο που είναι απλώς μια επίδειξη τεχνολογίας."
Αυτό το είδος τεχνολογίας κορωνών θα μπορούσε επίσης να επιτρέψει τις πιο καθαρές εικόνες που έχουν ληφθεί ποτέ από ένα σύστημα αστεριών που βρίσκεται στα πρώτα στάδια του σχηματισμού. Αυτό χαρακτηρίζεται από ένα αστέρι που περιβάλλεται από έναν τεράστιο δίσκο σκόνης και αερίου, ενώ οι πλανήτες σχηματίζονται αργά από υλικό που έχει συσσωρευτεί. Επί του παρόντος, ο καλύτερος τρόπος για να μελετήσετε αυτούς τους δίσκους είναι με έρευνες υπερύθρων που μπορούν να απεικονίσουν τη θερμότητα που απορροφάται από το γονικό τους αστέρι.
Ως Vanessa Bailey, αστρονόμος της JPL και τεχνολόγος οργάνων για το WFIRST
«Οι δίσκοι συντρίμμια που βλέπουμε σήμερα γύρω από άλλα αστέρια είναι πιο φωτεινοί και πιο ογκώδεις από ό, τι έχουμε στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Το όργανο της WFIRST θα μπορούσε να μελετήσει πιο αδύναμο, πιο διάχυτο υλικό δίσκου που μοιάζει περισσότερο με τον Κύριο Ιστό Ζώνη, τον Ζώνη Kuiper και άλλη σκόνη που περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. "
Αυτές οι μελέτες θα μπορούσαν να δώσουν μια εικόνα για το πώς σχηματίστηκε το ηλιακό μας σύστημα. Μόλις η τεχνολογία αποδειχθεί επιτυχώς κατά τους πρώτους 18 μήνες της αποστολής, η NASA μπορεί να ξεκινήσει αυτό που είναι γνωστό ως «Συμμετέχον Επιστημονικό Πρόγραμμα». Στο πλαίσιο ενός τέτοιου προγράμματος, το κορωνάριο θα είναι ανοιχτό στην επιστημονική κοινότητα, επιτρέποντας μια ευρύτερη ποικιλία παρατηρητών και πειραμάτων.
Η προκαταρκτική επισκόπηση του σχεδιασμού είναι μία από τις πολλές σχεδιασμένες για να εξετάσει κάθε πτυχή της αποστολής. Κάθε κριτική είναι περιεκτική και προορίζεται να διασφαλίσει ότι κάθε μεμονωμένο μέρος θα συνεργαστεί με τους άλλους. Με την ολοκλήρωση αυτής της μελέτης σχεδίασης, το πρόγραμμα ανάπτυξης του κορωνείου προχωρά με γρήγορους ρυθμούς.
Αυτή είναι η δεύτερη σημαντική συνιστώσα της αποστολής WFIRST που έλαβε άδεια. Το Wide-Field Instrument εκκαθαρίστηκε τον Ιούνιο, μια κάμερα πολλαπλών ζωνών 288 megapixel κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία που θα παρέχει ευκρίνεια εικόνων συγκρίσιμη με εκείνη που επέτυχε ο Hubble σε ένα πεδίο 100 φορές μεγαλύτερο. Αυτή η κάμερα θεωρείται το κύριο όργανο του διαστημικού τηλεσκοπίου.
Όπως ανέφερε η Ρόδος, η αποστολή WFIRST θα είναι ιστορική παρόμοια με την Mars Pathfinder αποστολή που προσγειώθηκε στον Άρη το 1997. Αυτή ήταν η πρώτη αποστολή της NASA που ανέπτυξε ένα rover (Παρεπίδημος) στον Άρη, ο οποίος επικύρωσε βασικές τεχνολογίες και μεθόδους που τελικά θα εισέρχονταν στο Πνεύμα, Ευκαιρία, Περιέργεια, και Άρης 2020 αναβάτες.
«Αυτό ήταν ένα τεχνολογικό demo», είπε η Ρόδος. «Ο στόχος ήταν να δείξουμε ότι ένα rover λειτουργεί στον Άρη. Αλλά συνέχισε να κάνει κάποια πολύ ενδιαφέρουσα επιστήμη κατά τη διάρκεια της ζωής της. Ελπίζουμε, λοιπόν, το ίδιο να ισχύει και για το τεχνολογικό demo του WFIRST. "
