Hubble'i kosmoseteleskoop on kosmoses olnud juba 28 aastat, andes kosmosest kõige ilusamaid ja teaduslikult olulisemaid pilte, mida inimkond on kunagi teinud. Kuid olgem ausad, Hubble vananeb ja tõenäoliselt pole see kauem meiega.
NASA James Webbi kosmoseteleskoop on katsetamise lõppjärgus ja WFIRST ootab tiibadesse. Teil on hea meel teada saada, et teostes on veelgi rohkem kosmoseteleskoope - see on praegu disainitud nelja võimsa instrumendi komplekt, mis on osa järgmisest aastakümne uuringust ja aitab vastata kõige põhjalikumatele küsimustele kosmose kohta.
Ma tean, ma tean, et James Webbi kosmoseteleskoop pole veel kosmosesse jõudnud ja praeguses testimisvoorus võib siiski olla rohkem viivitusi. Ajal, kui seda videot salvestan, näeb see välja nagu 2020. aasta mai, aga tule nüüd, teate, et seal on viivitusi.
Ja siis on seal WFIRST, lainurk-infrapuna kosmoseteleskoop, mis on tegelikult valmistatud vanast Hubble'i klassi teleskoobist, mida riiklik luureamet enam ei vajanud. Valge Maja soovib selle tühistada, kongress päästis selle ja nüüd ehitab NASA selle osi. Eeldusel, et sellega ei kaasne rohkem viivitusi, vaatame turuletoomist 2020. aastate keskel.
Olen tegelikult teinud osa superteleskoopide kohta ja rääkinud James Webbist ja WFIRSTist, nii et kui soovite nende observatooriumide kohta rohkem teada saada, vaadake seda kõigepealt.
Täna läheme kaugemale tulevikku, et vaadata järgmise põlvkonna teleskoope. Need, mille võiks käivitada pärast järgmise teleskoobi käivitamist käivitatava teleskoobiga.
Enne nendesse missioonidesse süvenemist pean rääkima aastakümnete uuringust. See on USA Riikliku Teaduste Akadeemia kongressi ja NASA loodud aruanne. See on sisuliselt teadlaste soovinimekiri NASA-le, määratledes suurimad küsimused, mis neil oma teaduse valdkonnas on.
See võimaldab kongressil eraldada eelarveid ja NASA välja töötada missiooniideed, mis aitavad täita võimalikult paljusid neist teaduse eesmärkidest.
Neid uuringuid tehakse üks kord kümne aasta jooksul, ühendades maateaduse, planeediteaduse ja astrofüüsika komiteed. Nad esitavad ideesid, vaidlevad, hääletavad ja lepivad lõpuks kokku soovituste kogumi, milles määratletakse järgmise kümnendi teaduse prioriteedid.
Me oleme praegu perioodil 2013-2022 aastakümnete vaatluse perioodil, nii et kõigest mõne aasta pärast on järgmine uuring ette nähtud ja määrake missioonid ajavahemikuks 2023-2032. Ma tean, et see kõlab tõesti kauge tulevikuna, kuid bändi taas kokku saamiseks on aeg otsa saanud.
Kui olete huvitatud, panen lingi viimasele aastakümne uuringule, see on põnev dokument ja saate paremini aru, kuidas missioonid kokku tulevad.
Oleme lõppdokumendist veel mõne aasta kaugusel, kuid järgmise põlvkonna kosmoseteleskoopide kavandamise etapis on tõsised ettepanekud ja need on ägedad. Räägime neist.
HabEx
Esimene missioon, mida vaatame, on HabEx ehk Habitable Exoplanet Imaging Mission. See on kosmoselaev, mis pildistab otse teiste tähtedega tiirlevaid planeete. See on suunatud igasugustele planeetidele, alates kuumadest Jupiteritest kuni supermaadeni, kuid selle peamine eesmärk on Maa-sarnaste eksoplaneetide pildistamine ja nende atmosfääri mõõtmine.
Teisisõnu, HabEx proovib tuvastada elust signaale planeetidel, mis tiirlevad teiste tähtede ümber.
Selle saavutamiseks peab HabEx blokeerima tähelt tuleva valguse, nii et paljastada saab läheduses asuvaid palju õhemaid planeete. Sellel on üks ja võib-olla kaks võimalust.
Esimeses kasutatakse koronograafi. See on teleskoobi enda sees asuv pisike täpp, mis asetseb tähe ees ja blokeerib selle valgust. Üle teleskoobi läbiv valgus tuleb tähe ümber olevatest õhematest objektidest ja instrumendi andur saab seda pildistada.
Teleskoobil on spetsiaalne deformeeritav peegel, mida saab muuta ja häälestada, kuni vaiksemad planeedid on vaatesse jõudnud.
Siin on näide kasutusel olevast koroonograafist Euroopa lõunavaatluskeskuse väga suure teleskoobiga. Keskne täht on peidetud, paljastades selle ümber oleva tuhmima tolmuketta. Siin on tähe ümber tiirleva pruuni kääbuse otsene pilt.
Ja see on üks dramaatilisemaid videoid, mida ma olen kunagi näinud - 4 Jupiteri suurust maailma tiirleb tähe HR 8799 ümber. See on natuke trikk, teadlased animeerisid vaatluste vahel planeetide liikumist, kuid ikkagi, vau.
Valguse blokeerimise teine meetod on Starshade kasutamine. See on täiesti eraldi kosmoselaev, mis näeb välja nagu tihvt. See lendab teleskoobist kümnete tuhandete kilomeetrite kaugusele ja kui see on ideaalselt positsioneeritud, blokeerib see kesktähest tulevat valgust, võimaldades samal ajal planeetide valgust servade ümber lekkida.
Tärnitähega trikk on need kroonlehed, mis loovad pehmema serva, nii et valguslained nõrgemal planeedil on vähem painutatud. See loob väga tumeda varju, millel peaks olema parim võimalus planeetide paljastamiseks.
Erinevalt enamikust missioonidest saab Starshades seda kasutada kõigi kosmoses asuvate vaatluskeskustega. Niisiis, Hubble, James Webb või mõni muu vaatluskeskus võiks seda instrumenti kasutada.
Oleme alati kurtnud selle üle, kuidas näeme seal vaid osa murdosa planeetidest, kasutades transiidi- või radiaalse kiiruse meetodit, sellepärast, kuidas asjad rivistuvad. Kuid sellise missiooniga nagu HabEx võib planeete näha igas suunas konfiguratsioonis.
Lisaks sellele esmasele missioonile kasutatakse HabExit ka mitmesuguste astrofüüsikute jaoks, näiteks varase universumi vaatlemiseks ja suurimate tähtede kemikaalide uurimiseks enne ja pärast nende supernoovadena plahvatamist.
Ilves
Järgmisena Lynx, mis on NASA järgmise põlvkonna röntgenteleskoop. Üllataval kombel pole see lühend, vaid selle nimi on lihtsalt loom. Erinevates kultuurides arvati, et ilvestel on üleloomulik võime näha asjade tõelist olemust.
Röntgenikiirgus on elektromagnetilise spektri kõrgemas otsas ja Maa atmosfäär on neid blokeerinud, nii et teil on nende nägemiseks vaja kosmoseteleskoopi. Praegu on NASA-l Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskus ja ESA töötab oma ATHENA missioonil, mis peaks valmima 2028. aastal.
Lynx tegutseb James Webbi kosmoseteleskoobi partnerina, uurides vaadeldava universumi servani, paljastades ülimassiivsete mustade aukude esimesed põlvkonnad ja aidates kaardistada nende kujunemist ja ühinemist aja jooksul. Kui esimesed galaktikad kokku tulid, näeb see radiatsiooni varajasest kosmilisest veebist tulise gaasi kaudu.
Ja siis kasutatakse seda selliste objektide uurimiseks, mida Chandra, XMM Newton ja muud röntgenikiirguse vaatluskeskused keskenduvad: pulsaarid, galaktikakokkupõrked, kollasaarid, supernoovad, mustad augud ja palju muud. Isegi tavalised tähed võivad väljastada röntgenkiirgust, mis räägib neist lähemalt.
Valdav enamus Universumi ainest asub gaasipilvedes, mis on sama kuum kui miljon Kelvinit. Kui soovite näha Universumit sellisena, nagu see tegelikult on, soovite seda vaadata röntgenikiirgus.
Röntgenteleskoobid erinevad nähtava valguse vaatluskeskustest nagu Hubble. Teil ei saa olla ainult röntgenikiirgust peegeldav peegel. Selle asemel kasutate karjatamispeegleid, mis suudavad neid tabavaid footoneid pisut suunata, suunates need detektorini.
3-meetrise välimise peegli abil, mis on lehtri algusosa, on selle tundlikkus 50-100-kordne ja 16-kordse vaateväljaga, kogudes footoneid Chandra 800-kordse kiirusega.
Ma pole kindel, mida veel öelda. See on koletiste röntgenikiirguse vaatluskeskus. Usu mind, astronoomide arvates on see väga hea mõte.
Päritolu kosmoseteleskoop
Järgmisena kosmoseteleskoop Origins või OST. Nagu James Webb ja Spitzeri kosmoseteleskoop, saab OST infrapuna teleskoobiks, mis on mõeldud universumi mõne lahedama objekti vaatlemiseks. Kuid see läheb veelgi suuremaks. Kui James Webbil on esmane peegel 6,5 meetrit, siis OST peegel on 9,1 meetrit.
Kujutage ette teleskoopi, mis on peaaegu sama suur kui Maa suurimad maapealsed teleskoobid, kuid kosmoses. Kosmoses.
See ei saa lihtsalt olema suur, vaid ka külm.
NASA suutis Spitzeri jahutada vaid 5 kelvini - see on 5 kraadi absoluutsest nullist kõrgemal ja pisut pisut soojem kui Universumi taustatemperatuur. Nad kavatsevad Origins'i vähendada 4 kelvini. See ei kõla palju, kuid see on tohutu tehniline väljakutse.
Selle asemel, et kosmoselaeva lihtsalt jahutada vedela heeliumiga, nagu nad tegid Spitzerit, peavad nad võtma soojuse välja etappide kaupa helkurite, radiaatorite ja lõpuks krüo-jahuti abil instrumentide ümber.
Hiiglasliku külma infrapuna-teleskoobiga ulatub Origins kaugemale James Webbi vaatest esimeste galaktikate moodustumisele. See võtab vaatluse alla ajastu, mil moodustusid esimesed tähed - aeg, mida astronoomid nimetavad pimedaks ajastuks.
See näeb planeedisüsteemide moodustumist, tolmukettaid ja jälgib otseselt teiste planeetide atmosfääri, kes otsivad biosignatuure, tõendeid seal elamise kohta.
Kolm põnevat missiooni, mis lükkavad meie teadmised universumist edasi. Kuid ma olen viimase jaoks päästnud suurima ja ambitsioonikaima teleskoobi
LUVOIR
LUVOIR ehk suur ultraviolett- / optilise / infrapuna-mõõtja. James Webb saab olema võimas teleskoop, kuid see on infrapunainstrument, mis on loodud vaatama universumi jahedamaid objekte, nagu näiteks punaselt nihkunud galaktikad aja alguses või moodustavad äsja planeedisüsteeme. Originsi kosmoseteleskoop on James Webbi parem versioon.
LUVOIR saab Hubble'i kosmoseteleskoobi tõeliseks järglaseks. See on tohutu instrument, mida on võimalik näha infrapuna, nähtava valguse ja ultraviolettkiirguse käes.
Töödes on kaks kujundust. Sellist, mis on 8 meetri laiune ja mis võib käivituda raskeveokil, näiteks Falcon Heavy. Ja veel üks disain, mis kasutaks 15-meetrise läbimõõduga kosmosekäivituse süsteemi. See on 50% suurem kui suurim maapealne teleskoop. Pidage meeles, et Hubble on vaid 2,6 meetrit.
Sellel on lai vaateväli ning komplekt filtreid ja instrumente, mida astronoomid saavad kasutada, et jälgida kõike, mida nad soovivad. See varustatakse koronograafiga, nagu me varem rääkisime, planeetide otsevaatamiseks ja nende tähtede varjamiseks, spektrograafiga, et selgitada välja, millised kemikaalid eksoplaneedi atmosfääris esinevad, ja palju muud.
LUVOIR on üldotstarbeline instrument, mida astronoomid kasutavad astrofüüsika ja planeediteaduse valdkondade avastuste tegemiseks. Kuid mõned selle võimalused hõlmavad eksoplaneetide otsest vaatlemist ja biosignatuuride otsimist, kategooriatesse liigitamist kõigi seal asuvate eri tüüpi eksoplaneetide vahel, alates kuumadest Jupiteritest kuni supermaadeni.
See suudab Päikesesüsteemi objekte paremini jälgida kui miski muu - kui meil pole seal kosmoselaeva, on LUVOIR üsna hea vaade. Näiteks siin on vaade Enceladus Hubble'ist, võrreldes vaatega LUVOIR.
See suudab vaadata välja kõikjal universumis, näha palju väiksemaid struktuure kui Hubble. See näeb esimesi galaktikaid, esimesi tähti ja aitab mõõta tumeda aine kontsentratsioone kogu Universumis.
Astronoomid ei mõista endiselt täielikult seda, mis juhtub, kui tähed koguvad süttimiseks piisavalt massi. LUVOIR uurib tähte moodustavaid piirkondi, uurib läbi gaasi ja tolmu ning näeb nii tähtede tekkimise varasemaid hetki kui ka neid tiirlevaid planeete.
Kas ma olen teid astronoomia tuleviku üle täiesti ja täielikult erutanud? Hea küll. Kuid siit tuleb halb uudis. Peaaegu puudub võimalus, et reaalsus sobib selle fantaasiaga.
Selle kuu alguses teatas NASA, et nendel kosmoseteleskoopidel töötavad missioonide kavandajad peavad oma eelarved piirama kolme kuni viie miljardi dollarini. Siiani polnud plaanijatel mingeid juhiseid, nad pidid lihtsalt kavandama vahendeid, millega saaks teaduse hakkama.
Insenerid olid töötanud missiooniplaanide kallal, mis hõlpsalt võiksid HabExi, Lynxi ja OSTi jaoks ületada 5 miljardit dollarit, ning kaalusid LUVOIRi jaoks 20 miljardit dollarit palju suuremat.
Ehkki Kongress on NASA-le üllatavalt suuri eelarveid nõudnud, soovib kosmoseagentuur, et selle kavandajad oleksid konservatiivsed. Ja kui mõelda sellele, kui suureks eelarve ja hilinenud James Webb on muutunud, pole see sugugi üllatav.
James Webb pidi algselt maksma vahemikus üks kuni kolm punkti viis miljardit dollarit ja turuletoomine vahemikus 2007 kuni 2011. Nüüd näib, et käivitamiseks on vaja 2020. aastat, kulud on möödunud Kongressi volitatud 8,8 miljardi dollari suurusest eelarvest ja on selge, et seal on veel palju tehtud tööst.
Hiljutises raputustesti käigus leidsid insenerid teleskoobist välja raputatud seibid ja kruvid. See pole sarnane allesjäänud osadega IKEA-riiulile. Need tükid on olulised.
Ehkki WFIRSTi teleskoop on päästetud tükeldamisplokist, on see hinnanguliselt 3,9 miljardit dollarit, võrreldes oma esialgse 2 miljardi dollari eelarvega.
Üks, kaks või võib-olla isegi kõik need teleskoobid ehitatakse lõpuks üles. See on teadlaste arvates kõige olulisem järgmiste avastuste tegemiseks astronoomias, kuid olge siiski valmis eelarvelahinguteks, kulude ületamiseks ja ajakava venitamiseks. Me teame paremini, kui kõik õpingud saavad kokku 2019. aastal.
Kui kõik neli teleskoopi kokku tulevad, õigel ajal ja eelarves, et 2035. aastal koos kosmosesse plahvatada, oleks vaja mingisugust tehnilist imet.
