Η NASA έχει κάποιες πολύ προηγμένες ιδέες στο μυαλό της όταν πρόκειται για την επόμενη γενιά διαστημικών τηλεσκοπίων. Αυτά περιλαμβάνουν το Διερχόμενος δορυφόρος έρευνας εξωπλανητών (TESS), που πήγε πρόσφατα στο διάστημα, καθώς και το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) (προγραμματίστηκε να κυκλοφορήσει το 2020) και το Υπέρυθρο τηλεσκόπιο ευρείας πεδίου (WFIRST), το οποίο βρίσκεται ακόμη σε εξέλιξη.
Πέρα από αυτά, η NASA έχει επίσης εντοπίσει αρκετά πολλά υποσχόμενες προτάσεις ως μέρος του 2020 Decadal Survey for Astrophysics . Αλλά ίσως η πιο φιλόδοξη ιδέα είναι αυτή που απαιτεί ένα διαστημικό τηλεσκόπιο που θα αποτελείται από μονάδες που θα συναρμολογούνται μόνες τους. Αυτή η ιδέα επιλέχθηκε πρόσφατα για ανάπτυξη Φάσης Ι ως μέρος του 2018 NASA Innovative Advanced Concepts πρόγραμμα (NIAC).
Η ομάδα πίσω από αυτή την ιδέα ηγείται από τον Dmitri Savransky, επίκουρο καθηγητή μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Cornell. Μαζί με 15 συναδέλφους από όλες τις ΗΠΑ, ο Savransky έχει δημιουργήσει μια ιδέα για ένα αρθρωτό διαστημικό τηλεσκόπιο ~ 30 μέτρων (100 πόδια) με προσαρμοστική οπτική. Αλλά το πραγματικό λάκτισμα είναι το γεγονός ότι θα αποτελείται από ένα σμήνος μονάδων που θα συναρμολογούνται αυτόνομα.
Τον Μαρτιο. 23η, 16 έννοιες έλαβαν βραβείο Φάσης Ι ως μέρος του προγράμματος της NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Πίστωση: NASA
Ο καθηγητής Savransky γνωρίζει καλά τα διαστημικά τηλεσκόπια και το κυνήγι εξωπλανητών, έχοντας βοηθήσει στην ενσωμάτωση και τη δοκιμή του Gemini Planet Imager – ένα όργανο στο Gemini South Telescope στη Χιλή. Συμμετείχε επίσης στον σχεδιασμό του Gemini Planet Imager Exoplanet Survey, το οποίο ανακάλυψε έναν πλανήτη που μοιάζει με τον Δία σε τροχιά γύρω από το 51 Eridani (51 Eridani b) το 2015.
Αλλά κοιτάζοντας το μέλλον, ο καθηγητής Σαβράνσκι πιστεύει ότι η αυτοσυναρμολόγηση είναι ο τρόπος για να δημιουργηθεί ένα σούπερ τηλεσκόπιο. Όπως αυτός και η ομάδα του περιγράφεται το τηλεσκόπιο στην πρότασή τους:
«Ολόκληρη η δομή του τηλεσκοπίου, συμπεριλαμβανομένων των πρωτευόντων και δευτερευόντων κατόπτρων, της δευτερεύουσας δομής στήριξης και της επίπεδης ηλιοπροστασίας θα κατασκευαστεί από μια ενιαία μονάδα διαστημικού σκάφους μαζικής παραγωγής. Κάθε ενότητα θα αποτελείται από ένα εξαγωνικό διαστημικό σκάφος διαμέτρου ~ 1 m που ολοκληρώνεται με ένα συγκρότημα ενεργού καθρέφτη από άκρη σε άκρη».
Αυτές οι μονάδες θα εκτοξευθούν ανεξάρτητα και στη συνέχεια θα πλοηγηθούν στο σημείο L2 Sun-Earth χρησιμοποιώντας αναπτυσσόμενα ηλιακά πανιά. Αυτά τα πανιά στη συνέχεια θα γίνουν το επίπεδο ηλιακό τηλεσκόπιο μόλις οι μονάδες ενωθούν και συναρμολογηθούν, χωρίς την ανάγκη ανθρώπινης ή ρομποτικής βοήθειας. Αν και αυτό μπορεί να ακούγεται ριζικά προηγμένο, είναι σίγουρα σύμφωνο με αυτό που αναζητά η NIAC.
«Αυτό είναι το πρόγραμμα NIAC», είπε ο Δρ Σαβράνσκι πρόσφατη συνέντευξη με το Cornell Chronicle. «Προτείνετε αυτές τις ιδέες που ακούγονται κάπως τρελό, αλλά στη συνέχεια προσπαθείτε να τις υποστηρίξετε με μερικούς αρχικούς υπολογισμούς και μετά είναι ένα έργο εννέα μηνών όπου προσπαθείτε να απαντήσετε σε ερωτήσεις σκοπιμότητας».
Η ιδέα του καλλιτέχνη για το διαστημικό τηλεσκόπιο Large Ultraviolet/Optical/Infrared Surveyor (LUVOIR). Πιστώσεις: NASA/GSFC
Ως μέρος των βραβείων Φάσης Ι της NAIC 2018, τα οποία ανακοινώθηκαν στις 30 Μαρτίου, η ομάδα έλαβε 125.000 $ σε περίοδο εννέα μηνών για τη διεξαγωγή αυτών των μελετών. Εάν αυτά είναι επιτυχή, η ομάδα θα μπορεί να υποβάλει αίτηση για βραβείο Φάσης ΙΙ. Όπως ανέφερε ο Mason Peck, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής στο Cornell και πρώην επικεφαλής τεχνολογίας στη NASA, ο Savransky βρίσκεται στο σωστό δρόμο με την πρότασή του στο NIAC:
«Καθώς τα αυτόνομα διαστημόπλοια γίνονται πιο κοινά και καθώς συνεχίζουμε να βελτιώνουμε τον τρόπο κατασκευής πολύ μικρών διαστημικών σκαφών, είναι πολύ λογικό να θέσουμε την ερώτηση του Savransky: Είναι δυνατόν να κατασκευαστεί ένα διαστημικό τηλεσκόπιο που να μπορεί να δει μακρύτερα, και καλύτερα, χρησιμοποιώντας μόνο φθηνά μικρά εξαρτήματα που αυτοσυναρμολογούνται σε τροχιά;».
Η αποστολή στόχος για αυτήν την ιδέα είναι η Μεγάλος υπεριώδης/οπτικός/υπέρυθρος τοπογράφος (LUVOIR), μια πρόταση που διερευνάται επί του παρόντος ως μέρος της Δεκαετιακής Έρευνας 2020 της NASA. Ως μία από τις δύο έννοιες που διερευνώνται από το Goddard Space Flight Center της NASA, αυτή η ιδέα της αποστολής απαιτεί ένα διαστημικό τηλεσκόπιο με έναν τεράστιο τμηματοποιημένο πρωτεύοντα καθρέφτη που έχει διάμετρο περίπου 15 μέτρα (49 πόδια).
Όπως και το JWST, ο καθρέφτης του LUVOIR θα αποτελείται από ρυθμιζόμενα τμήματα που θα ξεδιπλώνονται μόλις αναπτυχθεί στο διάστημα. Οι ενεργοποιητές και οι κινητήρες θα προσαρμόσουν και θα ευθυγραμμίσουν ενεργά αυτά τα τμήματα προκειμένου να επιτύχουν την τέλεια εστίαση και να συλλάβουν το φως από αμυδρά και μακρινά αντικείμενα. Ο πρωταρχικός στόχος αυτής της αποστολής θα ήταν η ανακάλυψη νέων εξωπλανητών καθώς και η ανάλυση του φωτός από αυτούς που έχουν ήδη ανακαλυφθεί για να εκτιμηθεί η ατμόσφαιρά τους.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble στα αριστερά έχει έναν καθρέφτη 2,4 μέτρων και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb έχει έναν καθρέφτη 6,5 μέτρων. Το LUVOIR, που δεν φαίνεται, θα τους νάνου και τους δύο με έναν τεράστιο καθρέφτη 15 μέτρων. Εικόνα: NASA
Όπως ανέφεραν ο Savransky και οι συνάδελφοί του στην πρότασή τους, η ιδέα τους συνάδει άμεσα με τις προτεραιότητες των Οδικών Χαρτών Τεχνολογίας της NASA σε Επιστημονικά Όργανα, Παρατηρητήρια και Συστήματα αισθητήρων και Ρομποτική και Αυτόνομα Συστήματα. Δηλώνουν επίσης ότι η αρχιτεκτονική είναι ένα αξιόπιστο μέσο για την κατασκευή ενός γιγαντιαίου διαστημικού τηλεσκοπίου, κάτι που δεν θα ήταν δυνατό για προηγούμενες γενιές τηλεσκοπίων όπωςΧαμπλκαι το JWST.
«Ο Τζέιμς Γουέμπ θα είναι το μεγαλύτερο αστροφυσικό παρατηρητήριο που έχουμε βάλει ποτέ στο διάστημα και είναι απίστευτα δύσκολο», είπε. «Επομένως, ανεβαίνοντας σε κλίμακα, στα 10 μέτρα ή στα 12 μέτρα ή δυνητικά ακόμη και στα 30 μέτρα, φαίνεται σχεδόν αδύνατο να συλλάβουμε πώς θα κατασκευάζατε αυτά τα τηλεσκόπια με τον ίδιο τρόπο που τα κατασκευάζαμε εμείς».
Έχοντας λάβει ένα βραβείο Φάσης Ι, η ομάδα σχεδιάζει να πραγματοποιήσει λεπτομερείς προσομοιώσεις για το πώς οι μονάδες θα πετούσαν στο διάστημα και να συναντηθούν μεταξύ τους για να καθορίσουν πόσο μεγάλα πρέπει να είναι τα ηλιακά πανιά. Σκοπεύουν επίσης να πραγματοποιήσουν μια ανάλυση του συγκροτήματος καθρέφτη για να επικυρώσουν ότι οι μονάδες θα μπορούσαν να επιτύχουν την απαιτούμενη επιφάνεια μετά τη συναρμολόγηση.
Ως Peck υποδεικνύεται , εάν πετύχει, η πρόταση του Δρ. Savransky θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι:
«Εάν ο καθηγητής Σαβράνσκι αποδείξει τη σκοπιμότητα δημιουργίας ενός μεγάλου διαστημικού τηλεσκοπίου από μικροσκοπικά κομμάτια, θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο εξερευνούμε το διάστημα. Θα έχουμε την οικονομική δυνατότητα να δούμε μακρύτερα, και καλύτερα από ποτέ – ίσως ακόμη και στην επιφάνεια ενός εξωηλιακού πλανήτη».
Στις 5 και 6 Ιουνίου, η NASA θα πραγματοποιήσει επίσης μια συνάντηση προσανατολισμού της NIAC στην Ουάσιγκτον, όπου όλοι οι νικητές της Φάσης Ι θα έχουν την ευκαιρία να συναντηθούν και να συζητήσουν τις ιδέες τους. Άλλες προτάσεις που έλαβαν βραβείο Φάσης Ι περιλαμβάνουν ρομπότ που αλλάζουν σχήμα για την εξερεύνηση του Τιτάνα, ελαφρύς αισθητήρες αέρα για να εξερευνήσετε την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, ρομπότ σμήνος με φτερούγες για να εξερευνήσετε τον Άρη, μια νέα μορφή δέσμη πρόωσης για διαστρικές αποστολές (παρόμοιο με το Breakthrough Starshot), α ατμοκίνητο ρομπότ για κόσμους των ωκεανών , και ένα αυτοαναπαραγόμενο βιότοπο κατασκευασμένο από μύκητες .
Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτές τις έννοιες, καθώς και για αυτές που βραβεύτηκαν Φάση ΙΙ, εδώ .
Περαιτέρω ανάγνωση: Cornell Chronicle , NASA