Nasa bo v naslednjem desetletju v vesolje poslala nekaj resnično impresivnih objektov. Sem spadajo vesoljski teleskopi nove generacije, kot sta vesoljski teleskop James Webb (JWST) in infrardeči vesoljski teleskop širokega polja (WFIRST). Gradnja na temeljih, ki jih je ustanovil Hubble, WFIRST bo s svojim naprednim naborom instrumentov raziskal nekatere najgloblje skrivnosti vesolja.
Eden od teh instrumentov je koronagraf, ki bo teleskopu omogočil jasen pogled na zunaj sončne planete. Ta instrument je pred kratkim opravil predhodni pregled zasnove, ki ga je opravila NASA, kar je bil pomemben mejnik v njegovem razvoju. To pomeni, da je instrument izpolnil vse zahteve glede načrtovanja, urnika in proračuna in lahko zdaj nadaljuje na naslednjo fazo v razvoju.
Kronograf je pomemben del WFIRST-ovih instrumentov za lov na planete. Običajno je neposredno slikanje eksoplanetov težko zaradi intenzivnega bleščanja matičnih zvezd. Ta svetloba je mnogokrat močnejša od svetlobe, ki jo odseva s površine ali atmosfere planeta. Zaradi tega so za običajne instrumente zakrite majhne sledi svetlobe, ki kažejo na prisotnost eksoplanetov.
A z odpovedjo intenzivnemu bleščanju zvezde bodo astronomi imeli veliko večjo možnost, da bodo opazili planete, ki so jo obkrožili. To ponuja nadaljnjo korist, če lahko neposredno preučujemo eksoplanete, namesto da se zanašamo na posredne metode, pri katerih zvezde spremljamo potopitve v svetlosti (tranzitna metoda) ali znake gibanja naprej in nazaj, kar kaže na prisotnost planetarnega sistema ( Metoda radialne hitrosti).
Za primerjavo, metoda neposrednega slikanja ponuja številne prednosti, kot je na primer možnost pridobivanja spektrov neposredno iz površine in atmosfere planeta. To bo omogočilo natančnejše ocene sestave planeta in sestave njegove atmosfere - tj. Ali ima površinsko vodo, kisik-dušik
Kot je pojasnil Jason Rhodes, projektni znanstvenik za širokopasovni infrardeči anketni teleskop (WFIRST) v Nasinem laboratoriju za reaktivni pogon, je pojasnil:
"Kar poskušamo narediti, je odpovedati milijardo fotonov od zvezde za vsakega, ki ga posnamemo s planeta ... Z WFIRSTom bomo lahko dobili slike in spektre teh velikih planetov, s ciljem dokazati tehnologije, ki bodo uporabljeni v prihodnji misiji - da bi si na koncu ogledali majhne skalnate planete, ki bi lahko na svojih površinah imeli tekočo vodo ali celo znake življenja, kot je naš. "
Korografski instrument WFIRST (tudi njegove "zvezdne steklene plošče") je večplastni in zelo zapleten kos tehnologije, ki ga sestavljajo sistem mask, prizm, detektorjev in dve samozgibajoči se ogledali. Ta ogledala so ključni sestavni deli, ki v realnem času spreminjajo obliko, da sprejmejo vhodno svetlobo in tako kompenzirajo drobne spremembe v optiki teleskopa.
V tandemu z visokotehnološkimi „maskami“ in drugimi komponentami - skupaj znanimi kot „aktivno krmiljenje valov“ - ta ogledala odstranijo motnje, ki jih povzročajo svetlobni valovi, ki se upogibajo okoli robov svetlobnih elementov koronagrafa. Končni rezultat tega je, da se zvezdna svetloba zatemni, medtem ko se bodo pojavili rahlo žareči predmeti (prej nevidni).
Poleg tega, da je korograf WFIRST 100- do 1000-krat bolj zmogljiv kot prejšnji koronagraf, služi kot demonstrator tehnologije, ki bo preizkusil njegovo učinkovitost pri iskanju eksoplanetov. Ti preizkusi bodo utirali pot dodajanju razširjenih različic v še večje teleskope, ki vključuje štiri predlagane opazovalnice, ki jih bodo poslali v vesolje do 2030-ih.
Ti vključujejo Veliki ultravijolični / optični / infrardeči geodet (LUVOIR), Vesoljski teleskop Origins (OST) in Lynx rentgenski preglednik. Z uporabo večjih in naprednejših koronagrafov bodo ti teleskopi lahko ustvarili "slike" manjših planetov, ki krožijo bližje njihovim soncem (kjer je najverjetneje najti skalna planeta).
Ko se svetloba teh slik analizira s spektrometrom, bodo astronomi lahko lovili znake življenja (aka biosignature) kot še nikoli. Kot je rekel Rhodes:
"Z WFIRST bomo lahko dobili slike in spektre teh velikih planetov, s ciljem dokazati tehnologije, ki jih bomo uporabili v prihodnji misiji - sčasoma si bomo ogledali majhne skalnate planete, ki bi na svojih površinah lahko imeli tekočo vodo, ali celo znake življenja, kot je naše. "
Vključitev koronagrafa na WFIRST je pomembna, saj bo to prva misija, saj je Hubble (v orbiti od leta 1990) edina vodilna misija NASA-eve astrofizike, ki vključuje to tehnologijo. Seveda so bili Hubbleovi koronagrami veliko enostavnejši in manj zapleteni različici tehnologije od tiste, ki jo bo uporabljal WFIRST.
Medtem ko bo James Webb vesoljski teleskop lansiran že prej (trenutno naj bi bil predstavljen leta 2021) in bo tudi opremljen s tehnologijo, se ne bo pohvalil z enakimi zmogljivostmi za zaviranje zvezdnih žarnic kot WFIRST. Čeprav bo WFIRST tretja vodilna misija za uporabo koronagrafske tehnologije, bo to tudi najbolj izpopolnjena.
"WFIRST bi moral biti za dva ali tri zaporedje močnejši od katerega koli drugega koronagrafa, ki je kdajkoli letel [v svoji zmožnosti razlikovanja planeta od njegove zvezde]," je dejal Rhodes. "Obstajati bi morala priložnost za resnično prepričljivo znanost, čeprav je to le tehnološki demo."
Ta vrsta koronagrafske tehnologije bi lahko omogočila tudi najbolj jasne slike zvezdnega sistema, ki so že v zgodnji fazi nastajanja. Za to je značilna zvezda, obdana z masivnim diskom prahu in plina, medtem ko se planeti počasi tvorijo iz nakopičenega materiala. Trenutno je najboljši način za preučevanje teh diskov z infrardečimi anketami, ki prikazujejo toploto, ki jo absorbira matična zvezda.
Kot Vanessa Bailey, astronomka pri JPL in inštrumentka tehnolog za WFIRST
»Diski naplavin, ki jih danes vidimo okoli drugih zvezd, so svetlejši in bolj masivni od tistih, ki jih imamo v našem lastnem osončju. Korografski instrument WFIRST bi lahko preučil šibkejše in bolj razpršene diskovne materiale, ki so bolj podobni glavnemu pasu asteroidov, Kuiperjevemu pasu in drugim prahom, ki krožijo po Soncu. "
Te študije bi lahko dale vpogled v to, kako se je oblikoval naš Osončje. Ko bo tehnologija uspešno prikazana v prvih 18 mesecih misije, lahko NASA začne tisto, kar je znano kot "Program sodelujočih znanstvenikov". V okviru takega programa bi bil koronagraf odprt za znanstveno skupnost, kar bi omogočilo več različnih opazovalcev in poskusov.
Preliminarni pregled zasnove je eden od številnih, zasnovan za preučitev vseh vidikov poslanstva. Vsak pregled je izčrpen in namenjen zagotavljanju, da bo vsak posamezen del sodeloval z drugimi. Ko je ta pregled oblikovanja zdaj zaključen, se časovni razvoj koronagrafa hitro premika naprej.
To je drugi glavni del misije WFIRST, ki je prejel dovoljenje. Instrument Wide-Field je bil odstranjen že junija, več-pasovna infrardeča kamera z 288 milijoni slikovnih pik, ki bo zagotovila ostrino slik, ki so primerljive s tisto, ki jo je Hubble dosegel nad poljem 100-krat večjim. Ta kamera velja za glavni instrument vesoljskega teleskopa.
Kot je nakazal Rhodes, bo misija WFIRST zgodovinska, podobna zgodovini Mars Pathfinder misija, ki je pristala na Marsu leta 1997. To je bila prva NASA-ina misija, ki je uporabila rover (Najemnik) na Marsu, ki je potrdil ključne tehnologije in metode, ki bi sčasoma prešli v Duh, Priložnost, radovednost, in Mars 2020 roverji.
"To je bil tehnološki demo," je dejal Rhodes. "Cilj je bil pokazati, da rover deluje na Marsu. Toda v času svojega življenja je delal zelo zanimivo znanost. Tako upamo, da bo isto veljalo tudi za korografski demo WFIRST. "
