Et aidata tulevikus eksoplaneetide leidmiseks ja uurimiseks tehtavaid jõupingutusi, töötavad NASA reaktiivmootorite laboratooriumi insenerid koos Exoplaneti uuringuprogrammiga (ExEP) Starshade loomise nimel. Pärast kasutuselevõttu aitab see revolutsiooniline kosmoselaev järgmise põlvkonna teleskoope, blokeerides kaugetest tähtedest tuleva varjava valguse, nii et eksoplaneete saab otse pildistada.
Ehkki see võib tunduda üsna sirgjooneline, peab Starshade oma töö efektiivseks täitmiseks tegelema ka mõne tõsise formatsiooni lendamisega. Sellele järeldusele jõudis Starshade Technology Development team (aka S5) verstapost 4 aruanne - see on kättesaadav ExEPi veebisaidil. Nagu aruandes öeldakse, peab Starshade olema ka kosmoseteleskoopidega ideaalselt joondatud, isegi äärmistel vahemaadel.
Kui tänaseks on ilma Starshade abita avastatud üle nelja tuhande eksoplaneedi, siis suurem osa neist avastati kaudsete vahenditega. Kõige tõhusam vahend on olnud kaugete tähtede vaatlemine perioodiliste heleduse korral, mis näitab planeetide läbimist (transiidimeetod), ja tähe liikumise mõõtmine edasi-tagasi, et teha kindlaks planeedisüsteemi olemasolu (radiaalse kiiruse meetod).
Ehkki need on efektiivsed eksoplaneetide avastamisel ja nende suuruse, massi ja orbitaalperioodi täpsete hinnangute saamisel, pole need meetodid eriti efektiivsed, kui on vaja kindlaks teha, millised tingimused on nende pinnal. Selleks peavad teadlased olema võimelised hankima nende planeetide atmosfääri kohta spektrograafilist teavet, mis on võtmetähtsusega, et teha kindlaks, kas need võivad tegelikult asustatavad olla.
Ainus usaldusväärne viis väiksemate kiviste planeetide (teise nimega „Maa moodi”) saavutamiseks on otsene pildistamine. Kuid kuna tähed võivad olla miljardeid kordi heledamad kui planeedi atmosfäärist peegelduv valgus, on selle teostamine uskumatult keeruline. Sisenege tähevarju, mis blokeerib tähtede ereda valguse, kasutades varju, mis kosmoselaeva küljest lahti paiskub nagu lille kroonlehed.
See parandab dramaatiliselt tähtede ümber tiirlevate planeetide kosmoseteleskoopide tõenäosust. Selle meetodi toimimiseks peavad kaks kosmoseaparaati siiski jääma ühe meetri (3 jala) kaugusele, vaatamata asjaolule, et nad lendavad üksteisest kaugemale kui 40 000 km (24 850 mi). Kui nad on
Nagu JPL insener Michael Bottom NASA värskes pressiteates selgitas:
„Neid vahemaid, millest tähtvarjutehnoloogia jaoks räägime, on omamoodi raske ette kujutada. Kui tähevari vähendataks joogikande suuruseks, oleks teleskoop pliiatsiga kustutuskummi suurus ja neid eraldaks umbes 100 miili [100 kilomeetrit]. Kujutage nüüd ette, et need kaks objekti hõljuvad kosmoses vabalt. Mõlemad kogevad neid väikseid puksiire ja nügisid gravitatsioonist ja muudest jõududest ning selle vahemaa tagant proovime hoida neid mõlemat täpselt 2 millimeetri täpsusega. "
S5 verstapost 4 aruandes vaadeldi peamiselt eraldusvahemikku 20 000–40 000 km (12 500–25 000 miili) ja varju, mille läbimõõt oli 26 meetrit (85 jalga). Nende parameetrite piires suudaks Starshade'i kosmoselaev töötada koos sellise missiooniga nagu NASA laiuvälja infrapunavaatluse teleskoop (WFIRST) - teleskoop primaarse peegliga, mille läbimõõt on 2,4 m (~ 16,5 jalga) ja mis on keskpaigaks ette nähtud -2020s.
Pärast kahe kosmoselaeva vahelise vajaliku joonduse kindlaksmääramist töötasid Bottom ja tema meeskond välja ka WFIRST-tüüpi teleskoopide jaoks uuendusliku viisi, et teha kindlaks, kas Starshade peaks joonest kõrvale kalduma. See koosnes arvutiprogrammi ehitamisest, mis aitaks ära tunda, millal heledad ja tumedad mustrid olid teleskoobi keskel ja millal need olid tsentrist eemale triivinud.
Bottom leidis, et tehnika tundis Starshade'i positsiooni väikseimaid muutusi isegi efektiivsetes kaugustes väga tõhusalt. Et tagada selle enda joondamine, töötasid JPL-i kolleeg Thibault Flinois ja tema kolleegid välja algoritmide komplekti, mis tuginevad Bottomi programmi pakutavale teabele, et teha kindlaks, millal Starshade'i tõukejõud peaksid selle joondamisel hoidma.
Koos Bottomi tööga näitas see aruanne, et kahe kosmoselaeva joondamist on automatiseeritud andurite ja tõukejõu juhtimisseadiste abil võimalik teostada - isegi kui kasutataks suuremat tähevarju ja teleskoopi ning need paikneksid üksteisest 74 000 km kaugusel. Ehkki autonoomsete süsteemide osas on revolutsiooniline, põhineb see ettepanek NASA teadlaste pikaajalistel traditsioonidel.
Nagu NASA tehnoloogiaharu Starshade arendustegevuse juht Phil Willems selgitas:
„See on minu jaoks hea näide sellest, kuidas kosmosetehnoloogia muutub oma edusammudele tuginedes veelgi erakordsemaks. Me kasutame kosmoses lendavat moodustist iga kord, kui kapsel dokib rahvusvahelises kosmosejaamas. Kuid Michael ja Thibault on sellest kaugele jõudnud ja näidanud viisi, kuidas säilitada moodustumine Maast endast suuremate mõõtkavade kohal. ”
Kinnitades, et NASA suudab täita neid rangeid “moodustumise tuvastamise ja kontrolli” nõudeid, on Bottom ja kolleeg JPL-i insener Thibault Flinois lahendanud ühe kolmest Starshade'i missioonil seisvast tehnoloogialüngast - täpsemalt sellest, kuidas täpsed läbitud vahemaad on seotud varju suurusega ise ja teleskoobi esmane peegel.
Nagu üks NASA järgmise põlvkonna kosmoseteleskoopidest, mis tõuseb lähiaastatel üles, on WFIRST esimene missioon, kus kasutatakse teist valgust blokeerivat tehnoloogiat. Tähtkoronagraafina tuntud instrument integreeritakse teleskoobi ja võimaldab sellel jäädvustada Neptuuni pilte otse Jupiteri suurustele eksoplaneetidele.
Kuigi Starshade'i projekti pole veel lendudeks heaks kiidetud, võiks selle 2020. aastate lõpuks potentsiaalselt WFIRSTiga koostööle saata. Formeerimise lendamise nõude täitmine on vaid üks samm projekti teostatavuse näitamise suunas. Vaadake kindlasti seda lahedat videot, mis selgitab, kuidas Starshade missioon toimiks, NASA JPL viisakalt:
