NASA peab järgmise põlvkonna kosmoseteleskoopide osas silmas mõnda üsna arenenud kontseptsiooni. Nende hulka kuuluvad Exoplaneti uuringu satelliidi transiit (TESS), mis viis hiljuti kosmosesse, samuti James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) (plaanitakse käivitada 2020. aastal) ja Laivälja infrapuna-uuringuteleskoop (WFIRST), mis on alles väljatöötamisel.
Lisaks neile on NASA oma 2020. aasta astrofüüsika aastakümne uuringu raames tuvastanud ka mitmeid paljutõotavaid ettepanekuid. Kuid võib-olla kõige ambitsioonikam kontseptsioon on selline, mis nõuab kosmoseteleskoopi, mis koosneks moodulitest, mis ise kokku paneks. See kontseptsioon valiti hiljuti 2018. aasta NASA uuenduslike kontseptsioonide (NIAC) raames I etapi arendamiseks.
Selle kontseptsiooni taga olevat meeskonda juhib Cornelli ülikooli mehaanika- ja lennundustehnoloogia abiprofessor Dmitri Savransky. Koos 15 kolleegiga kogu USA-st on Savransky koostanud ~ 30-meetrise (100 jala) modulaarse kosmoseteleskoobi kontseptsiooni adaptiivse optikaga. Kuid tõeline lööja on asjaolu, et see koosneks moodulitest, mis koondaksid end autonoomselt.
Prof Savransky on kosmoseteleskoopide ja eksoplaneetide jahindusega hästi kursis, abistades Gemini Planet Imageri integreerimist ja katsetamist - Tšiilis asuva Gemini Lõuna-teleskoobi vahendit. Samuti osales ta Gemini Planet Imager Exoplanet Survey uuringu kavandamisel, mis avastas 2015. aastal Jupiteri-suguse planeedi, mis tiirleb ümber 51 Eridani (51 Eridani b).
Kuid tulevikku vaadates usub prof Savransky, et super-teleskoobi loomiseks on vaja ise kokkupanemist. Kui ta koos meeskonnaga kirjeldas oma ettepanekus teleskoopi:
„Kogu teleskoobi konstruktsioon, sealhulgas primaarsed ja sekundaarsed peeglid, sekundaarne tugistruktuur ja tasapinnaline päikesevari ehitatakse ühest masstoodanguna toodetud kosmoselaeva moodulist. Iga moodul koosneb kuusnurksest ~ 1 m läbimõõduga kosmoseaparaadist, mille ülaosas on aktiivne peegelseade. "
Need moodulid käivitataks iseseisvalt ja navigeeriksid siis Päikese-Maa L2 punkti, kasutades teisaldatavaid päikesepurjeid. Nendest purjedest saab teleskoobi tasapinnaline päikesevari, kui moodulid kokku saavad ja ise kokku panevad, ilma et oleks vaja inimeste või robotite abi. Ehkki see võib tunduda radikaalselt arenenud, on see kindlasti kooskõlas sellega, mida NIAC otsib.
"See on NIAC programm," ütles dr Savransky värskes intervjuus Cornelli kroonikale. "Te pakute neid pisut hullumeelselt kõlavaid ideesid, kuid proovite neid siis paari esialgse arvutusega varundada. Seejärel on tegemist üheksakuulise projektiga, kus proovite vastata teostatavuse küsimustele."
30. märtsil välja kuulutatud 2018. aasta NAICi I etapi auhindade osana anti meeskonnale uuringute läbiviimiseks üheksa kuu jooksul 125 000 dollarit. Kui need on edukad, saab meeskond taotleda II etapi auhinda. Nagu osutas Cornelli mehaanika- ja kosmosetehnika dotsent Mason Peck ning endine NASA tehnoloogiaametnik, on Savransky oma NIAC ettepanekuga õigel teel:
„Kuna autonoomsed kosmoseaparaadid muutuvad üha tavalisemaks ja väga väikeste kosmoselaevade ehitamise täiustamisel on mõistlik küsida Savransky küsimust: kas on võimalik ehitada kosmoseteleskoop, mis näeb kaugemal ja paremini, kasutades ainult odavad väikesed komponendid, mis ise orbiidil kokku saavad? ”
Selle kontseptsiooni sihtülesanne on suur ultraviolettkiirguse / optilise / infrapuna mõõteseade (LUVOIR) - ettepanek, mida praegu uuritakse NASA 2020. aasta aastakümne uuringu osana. Nagu üks kahest kontseptsioonist, mida NASA Goddardi kosmoselennukeskus uurib, nõuab see missioonikontseptsioon massiivse segmenteeritud esmast peegliga kosmoseteleskoopi, mille läbimõõt on umbes 15 meetrit (49 jalga).
Sarnaselt JWST-le koosneks LUVOIR-i peegel reguleeritavatest segmentidest, mis pärast kosmosesse viimist avaneksid. Täiturmehhanismid ja mootorid kohandavad ja joondavad neid segmente aktiivselt, et saavutada täiuslik fookus ja hõivata valgust nõrkadest ja kaugetest objektidest. Selle missiooni põhieesmärk oleks uute eksoplaneetide avastamine ja juba avastatud valguse analüüsimine atmosfääri hindamiseks.
Nagu Savransky ja tema kolleegid oma ettepanekus osutasid, on nende kontseptsioon otseselt kooskõlas NASA teaduseinstrumentide, vaatluskeskuste ja andurisüsteemide ning robootika ja autonoomsete süsteemide tehnoloogia arengukava prioriteetidega. Nad väidavad ka, et arhitektuur on usaldusväärne vahend hiiglasliku kosmoseteleskoobi ehitamiseks, mis poleks võimalik eelmiste põlvkondade teleskoopide jaoks nagu Hubble ja JWST.
"James Webb saab olema suurim astrofüüsikaline vaatluskeskus, mille oleme kunagi kosmosesse pannud, ja see on uskumatult keeruline," ütles ta. "Nii et tõustes skaalal 10 meetrini või 12 meetrini või potentsiaalselt isegi 30 meetrini, on peaaegu võimatu ette kujutada, kuidas te ehitaksite neid teleskoope samamoodi nagu me neid."
Pärast I etapi auhinna saamist kavatseb meeskond viia läbi üksikasjalikke simulatsioone selle kohta, kuidas moodulid lendaksid läbi kosmose ja saaksid üksteisega kohtuda, et teha kindlaks, kui suured päikesepaadid peavad olema. Samuti plaanivad nad läbi viia peeglikomplekti analüüsi, et kinnitada, et moodulid võiksid pärast kokkupanekut saavutada nõutava pinnakuju.
Nagu Peck märkis, võib dr Savransky ettepanek õnnestumise korral olla mängude vahetaja:
„Kui professor Savransky tõestab pisikestest tükkidest suure kosmoseteleskoobi loomise teostatavust, muudab ta seda, kuidas me kosmoseuuringuid teeme. Me saame endale lubada näha kaugemat ja paremat kui kunagi varem - võib-olla isegi ekstrasolaarse planeedi pinnale. "
5. ja 6. juunil viib NASA Washingtonis läbi ka NIAC-i orienteerumiskoosoleku, kus kõigil I etapi võitjatel on võimalus kohtuda ja oma ideid arutada. Muud I etapi auhinna saanud ettepanekud hõlmavad kuju nihutavaid roboteid Titani uurimiseks, kergeid õhusensoreid Veenuse atmosfääri uurimiseks, lendlevate tiibadega robotirännakuid Marsi uurimiseks, tähtedevaheliste missioonide jaoks uut kiirte tõukejõu vormi (sarnane Breakthrough Starshot'iga). , auru jõul töötav robot ookeanimaailmade jaoks ja iseenesest replitseeruv seenest valmistatud elupaik.
Nende mõistete ja II etapi auhinna saanud mõistete kohta saate lugeda siit.
