Vesoljski teleskop Hubble že 28 let deluje v vesolju in je ustvaril nekaj najlepših in znanstveno pomembnih slik kozmosa, ki jih je človeštvo kdajkoli posnelo. A spregovorimo, Hubble se stara in verjetno ne bo več dolgo z nami.
Nasin vesoljski teleskop James Webb je v zadnjih fazah testiranja in WFIRST čaka na krilih. Veseli boste, če veste, da je v delu še več vesoljskih teleskopov, nabor štirih močnih instrumentov, ki bodo del prihodnje desetletne ankete in bodo pomagali odgovoriti na najbolj temeljna vprašanja o kozmosu.
Vem, vem, da vesoljski teleskop James Webb še ni dosegel vesolja, in še vedno bi lahko prišlo do več zamud, ko gre skozi svoj trenutni krog preskusov. V času, ko snemam ta video, je videti kot maj 2020, ampak daj no, veš, da bo prišlo do zamud.
In tu je WFIRST, širokokotni infrardeči vesoljski teleskop, ki je dejansko izdelan iz starega teleskopa Hubble razreda, ki ga Nacionalni urad za izvidovanje ne potrebuje več. Bela hiša ga želi odpovedati, Kongres ga je rešil, zdaj pa NASA gradi svoje dele. Če predpostavimo, da ne bo prišlo do več zamud, bomo iskali začetek v sredini 2020-ih.
Pravzaprav sem naredil epizodo o superteleskopih in govoril o Jamesu Webbu in WFIRST-u, zato, če želite izvedeti več o teh opazovalnicah, najprej preverite to.
Danes bomo šli naprej v prihodnost in si ogledali teleskope naslednje generacije naslednje generacije. Tiste, ki bi jih lahko lansirali po teleskopu, ki se začne po naslednjem teleskopu.
Preden se lotim teh misij, moram govoriti o desetletni raziskavi. To je poročilo, ki sta ga za Kongres in NASA ustvarila ameriška Nacionalna akademija znanosti. To je v bistvu seznam želja od znanstvenikov do NASA, ki opredeljuje največja vprašanja, ki jih imajo na področju znanosti.
To Kongresu omogoča, da dodeli proračune, NASA pa razvije ideje o misiji, ki bodo pomagale izpolniti čim več teh znanstvenih ciljev.
Te raziskave se izvajajo enkrat na desetletje in združujejo odbore za znanost o Zemlji, planetarno znanost in astrofiziko. Predlagajo ideje, trdijo, glasujejo in se na koncu dogovorijo o sklopu priporočil, ki bodo opredelile prednostne naloge znanosti v naslednjem desetletju.
Trenutno smo v obdobju desetletnega raziskovanja 2013–2022, zato bo čez nekaj let dolga naslednja raziskava in opredelili misije od 2023–2032. Vem, to resnično zveni kot daljna prihodnost, toda čas pravzaprav mineva, da se bend spet sestavi.
Če vas zanima, bom dal povezavo do zadnjega desetletnega raziskovanja, to je fascinanten dokument in dobili boste boljši občutek, kako se misije združujejo.
Od končnega dokumenta je še nekaj časa, toda resni predlogi so v fazi načrtovanja vesoljskih teleskopov naslednje generacije in čudoviti so. Pogovorimo se o njih.
HabEx
Prva naloga, ki si jo bomo ogledali, je HabEx ali misija za prikazovanje eksoplanetov. To je vesoljsko plovilo, ki bo neposredno fotografiralo planete, ki krožijo okoli drugih zvezd. Usmerjena bo na vse vrste planetov, od vročih Jupitrov do super Zemlje, vendar bo njen glavni cilj fotografirati eksoplanete, podobne Zemlji, in meriti njihovo atmosfero.
Z drugimi besedami, HabEx bo poskusil odkriti signale življenja na planetih, ki krožijo okoli drugih zvezd.
Da bi to dosegli, mora HabEx preprečiti svetlobo zvezdi, tako da se lahko razkrije veliko slabših planetov v bližini. To bo imel en in morda dva načina.
Prvi je uporaba koronagrafa. To je drobna pika, ki sedi znotraj samega teleskopa, ki je nameščen pred zvezdo in blokira njeno svetlobo. Preostala svetloba, ki gre skozi teleskop, prihaja iz šibkejših predmetov okoli zvezde in jih lahko zazna senzor instrumenta.
Teleskop ima posebno deformabilno ogledalo, ki ga je mogoče prilagoditi in uglasiti, dokler ne pridejo na vrsto slabši planeti.
Tu je primer uporabljenega koronagrafa na zelo velikem teleskopu evropskega opazovalnega urada. Osrednja zvezda je skrita in razkriva zatemnjen prašni disk okoli nje. Tu je neposredna slika rjavega pritlikavca, ki kroži okoli zvezde.
In to je eden najbolj dramatičnih videoposnetkov, kar sem jih kdaj videl, s štirimi sveti Jupitra, ki krožijo okoli zvezde HR 8799. To je malo zvijača, raziskovalci so med opazovanji animirali gibanje planetov, toda še vedno, vau.
Drugi način blokiranja svetlobe bo uporaba Zvezdne stene. To je popolnoma ločeno vesoljsko plovilo, ki je videti kot vrtiljak. Leti več deset tisoč kilometrov stran od teleskopa, in ko je nameščen popolnoma, blokira svetlobo osrednje zvezde, hkrati pa omogoča, da svetloba planetov pušča po robovih.
Trik z Starshadeom so tisti cvetni listi, ki ustvarijo mehkejši rob, tako da se svetlobni valovi s šibkejšega planeta manj upognejo. Tako nastane zelo temna senca, ki bi morala imeti najboljše možnosti pri razkrivanju planetov.
Za razliko od večine misij je Starshades, kot je ta, mogoče uporabljati s katerim koli opazovalnico v vesolju. Torej, Hubble, James Webb ali kateri koli drug observatorij bi lahko izkoristili ta instrument.
Vedno smo se pritoževali nad tem, kako lahko z načinom tranzita ali radialne hitrosti vidimo le del planetov tam zunaj. Toda pri misiji, kot je HabEx, lahko planeti vidijo smer v kateri koli konfiguraciji.
HabEx bo poleg te glavne naloge uporabljen tudi za številne astrofizike, kot je opazovanje zgodnjega Vesolja in preučevanje kemikalij največjih zvezd pred in po tem, ko eksplodirajo kot supernove.
Rik
Nato Lynx, ki bo NASA naslednja generacija rentgenskih teleskopov. Presenetljivo je, da to ni kratica, ampak je samo poimenovana po živali. V različnih kulturah so mislili, da imajo risi nadnaravno sposobnost, da vidijo resnično naravo stvari.
Rentgenski žarki so na zgornjem koncu elektromagnetnega spektra in jih blokira Zemljina atmosfera, zato potrebujete vesoljski teleskop, da jih boste lahko videli. Trenutno ima NASA rentgenski observatorij Chandra, ESA pa dela na misiji ATHENA, ki naj bi bila predstavljena leta 2028.
Lynx bo sodeloval kot partner vesoljskega teleskopa James Webb, ki bo pokukal do roba opazovalnega vesolja, razkril prve generacije supermasivnih črnih lukenj in pomagal pri načrtovanju njihovega nastanka in združitve sčasoma. Videle bodo sevanje, ki prihaja iz vročega plina iz zgodnjega kozmičnega spleta, saj so se prve galaksije združile.
Nato se bodo uporabljali za pregled vrst predmetov, na katerih so se osredotočili: pulzare, trki galaksije, kolapsi, supernove, črne luknje in drugo. Tudi običajne zvezde lahko oddajajo rentgenske žarke, ki nam povedo več o njih.
Velika večina vesoljske materije se nahaja v plinskih oblakih, vročih kot milijon Kelvinov. Če želite videti Vesolje takšno, kot je v resnici, ga želite videti na rentgenskih žarkih.
Rentgenski teleskopi se razlikujejo od opazovalnic vidne svetlobe, kot je Hubble. Ne morete imeti samo ogledala, ki odbija od rentgenskih žarkov. Namesto tega uporabite zrcala za pašo, ki lahko nekoliko preusmerijo fotone, ki jih zadenejo, in jih usmerijo navzdol do detektorja.
S 3 metrskim zunanjim ogledalom, začetnim delom lijaka, bo zagotovil 50-100-krat večjo občutljivost s 16-kratnim vidnim poljem in zbiral fotone pri 800-kratni hitrosti Chandra.
Nisem prepričan, kaj bi še povedal. To bo pošastni rentgenski observatorij. Verjemite mi, astronomi menijo, da je to zelo dobra ideja.
Vesoljski teleskop Origins
Nato vesoljski teleskop Origins ali OST. Tako kot James Webb in vesoljski teleskop Spitzer bo OST postal infrardeči teleskop, zasnovan za opazovanje nekaterih najbolj kul predmetov v vesolju. Toda še večja bo. Medtem ko ima James Webb glavno ogledalo 6,5 metra, bo OST ogledalo 9,1 metra.
Predstavljajte si teleskop, ki je skoraj tako velik kot največji zemeljski teleskopi, vendar zunaj v vesolju. V vesolju.
Ne bo samo velika, ampak hladna.
NASA je uspela ohladiti Spitzerja na samo 5 Kelvinov - to je 5 stopinj nad absolutno ničlo in le nekoliko toplejše od temperature ozadja vesolja. Načrtujejo, da bodo Origins znižali na 4 Kelvina. Ne sliši se veliko, je pa velik inženirski izziv.
Namesto da bi vesoljsko plovilo samo hladili s tekočim helijem, kot so to storili s Spitzerjem, bodo morali toploto odvajati po stopnjah, z reflektorji, radiatorji in končno kriokolerjem okoli instrumentov.
Z ogromnim, hladnim infrardečim teleskopom bo Origins odrinil dlje od pogleda Jamesa Webba na nastanek prvih galaksij. Pogledali bomo v obdobje, ko so se oblikovale prve zvezde, čas, ki ga astronomi imenujejo temna doba.
Videli bodo oblikovanje planetarnih sistemov, prašni diski in neposredno opazovali atmosfero drugih planetov, ki iščejo biosignate, dokaze o življenju tam.
Tri vznemirljive misije, ki bodo potiskale naše znanje o vesolju naprej. Ampak največji, najambicioznejši teleskop sem nazadnje shranil
LUVOIR
LUVOIR ali velik UV / optični / IR anketar. James Webb bo močan teleskop, vendar je infrardeč instrument, zasnovan za gledanje hladnejših predmetov v vesolju, kot rdeče premikane galaksije na začetku časa ali na novo oblikovane planetarne sisteme. Vesoljski teleskop Origins bo boljša različica Jamesa Webba.
LUVOIR bo pravi naslednik vesoljskega teleskopa Hubble. To bo ogromen instrument, ki ga je mogoče videti v infrardeči, vidni svetlobi in ultravijolični svetlobi.
V delih sta dve zasnovi. Takšen, ki je visok 8 metrov in bi lahko izstrelil na težkem vozilu, kot je Falcon Heavy. In še en dizajn, ki bi uporabil sistem za izstrelitev vesolja, ki meri čez 15 metrov. To je 50% večja od največjega zemeljskega teleskopa. Ne pozabite, Hubble je le 2,6 metra.
Imela bo široko vidno polje in nabor filtrov in instrumentov, s katerimi lahko astronomi opazujejo, karkoli hočejo. Omogočen bo koronograf, kot smo govorili prej, za neposredno opazovanje planetov in zatemnitev njihovih zvezd, spektrograf, s katerim bomo ugotovili, katere kemikalije so prisotne v atmosferi eksoplaneta in še kaj.
LUVOIR bo instrument splošnega pomena, ki ga bodo astronomi uporabljali za odkritja na področjih astrofizike in planetarnih znanosti. Toda nekatere njegove zmogljivosti bodo vključevale: neposredno opazovanje eksoplanetov in iskanje biosignatov, kategoriziranje vseh različnih vrst eksoplanetov tam, od vročih Jupitrov do super Zemlje.
Predmete znotraj Osončja bo lahko opazoval bolje kot karkoli drugega - če tam ne bomo imeli vesoljskega plovila, bo LUVOIR precej dober pogled. Tu je na primer pogled na Enceladusa iz Hubbleja v primerjavi s pogledom iz LUVOIR-ja.
Previdno bo lahko kamor koli v vesolju, videl bo veliko manjše strukture kot Hubble. Videli bodo prve galaksije, prve zvezde in pomagali meriti koncentracije temne snovi po Vesolju.
Astronomi še vedno ne razumejo povsem, kaj se zgodi, ko zvezde zberejo dovolj mase, da se lahko vnamejo. LUVOIR se bo zazrl v območja, ki tvorijo zvezde, pokukal skozi plin in prah ter zagledal najzgodnejše trenutke nastanka zvezd, pa tudi planete, ki krožijo okoli njih.
Sem vas popolnoma in popolnoma navdušil nad prihodnostjo astronomije? Dobro. Toda tu so slabe novice. Skoraj nobene možnosti ni, da se resničnost ujema s to fantazijo.
V začetku tega meseca je NASA sporočila, da bodo morali načrtovalci misij, ki delajo na teh vesoljskih teleskopih, omejiti svoj proračun na tri do pet milijard dolarjev. Doslej načrtovalci niso imeli nobenih smernic, temveč bi morali samo oblikovati instrumente, ki bi lahko naredili znanost.
Inženirji so delali na načrtih misije, ki bi zlahka prestopili pet milijard dolarjev za HabEx, Lynx in OST, in razmišljali o veliko večjih 20 milijard dolarjev za LUVOIR.
Čeprav se Kongres trudi za presenetljivo velike proračune za NASA, vesoljska agencija želi, da bi bili njegovi načrtovalci konservativni. In če pomislite, kako je s proračunom postal pokojni James in Webb, to ni povsem presenetljivo.
James Webb naj bi prvotno stal med eno in tremi točkami pet milijard dolarjev, zagon pa med letoma 2007 in 2011. Zdaj je videti, da bo leto 2020 za začetek, stroški so presegli kongres, ki je nalagal 8,8 milijarde dolarjev proračuna, in jasno je, da je še veliko dela, ki ga je treba opraviti.
Na nedavnem preizkusu tresenja so inženirji našli podložke in vijake, ki so se stresli iz teleskopa. To ni podobno IKEA polici z ostanki delov. Ti kosi so pomembni.
Čeprav je bil rešen iz sekalnega bloka, naj bi bil WFIRST teleskop ocenjen na 3,9 milijarde USD, kar je več od prvotnega proračuna za dve milijardi USD.
En, dva ali morda celo vsi ti teleskopi se bodo na koncu zgradili. To je tisto, kar znanstveniki menijo, da je najpomembnejše za naslednja odkritja v astronomiji, vendar se pripravite na proračunske bitke, prekoračitve stroškov in raztezne roke. Bolje bomo vedeli, ko bodo vse študije združene v letu 2019.
Potreben bi bil kakšen inženirski čudež, da se bodo vsi štirje teleskopi skupaj, pravočasno in po proračunu, leta 2035 skupaj razstrelili v vesolje. Te informacije bom sproti obveščal.
