Όποιος έχει εργαστεί ποτέ σε μια ομάδα ξέρει ότι η δύναμή του βρίσκεται στον συντονισμό και στο κοινό όραμα. Ωστόσο, δεν είναι πάντα εύκολο να παρέχουμε αυτόν τον συντονισμό και το κοινό όραμα, και κάθε ομάδα που δεν έχει αυτή τη συνοχή γίνεται περισσότερο εμπόδιο παρά βοήθεια.
Η επιστήμη δεν είναι απρόσβλητη στις δυσκολίες λειτουργίας αποτελεσματικών ομάδων. Μπορείτε να κερδίσετε πολλά από τον περισσότερο συντονισμό μεταξύ διαφορετικών σιλό και φυσικών τοποθεσιών. Πρόσφατα μια συνάντηση στη Χιλή ώθησε μια ομάδα επιστημόνων να προτείνει ένα σχέδιο για να το αλλάξει αυτό. Το αποτέλεσμα είναι μια λευκή βίβλος που επισημαίνει τα πιθανά οφέλη του συντονισμού εδάφους, τροχιακού καιεπί τόπουβασισμένες παρατηρήσεις αντικειμένων. Αλλά το πιο σημαντικό, προτείνει μια διαφορετική πορεία προς τα εμπρός όπου όλη η κοινότητα της διαστημικής επιστήμης μπορεί να επωφεληθεί από το είδος της συντονισμένης παραγωγής που μπορεί να προέλθει μόνο από μια συνεκτική ομάδα.
Η προτεινόμενη διαδρομή που ορίζεται στη λευκή βίβλο ξεκινούσε στο Πλανήτες 2020 συνέδριο στη Χιλή, που φιλοξενείται από την Αστεροσκοπείο ΑΛΜΑ . Η συνάντηση πραγματοποιήθηκε τον Μάρτιο, ακριβώς πριν η επιδημία του κορωνοϊού αρχίσει να περιορίζει τα ταξίδια. Στο συνέδριο, υπήρξε μια σημαντική συζήτηση που επικεντρώθηκε στις δυνατότητες διαφορετικών πλατφορμών παρατήρησης με βάση τη Γη και το διάστημα. Η πρόθεση ήταν να μάθουμε περισσότερα για τις αποστολές που συντόνιζαν επίγειες και διαστημικές παρατηρήσεις και να εμπλουτίσουμε μελλοντικές ιδέες για το πώς να αναπαραχθεί αυτός ο συντονισμός με νέες και υπάρχουσες πλατφόρμες για να αξιοποιήσουν στο έπακρο τις διαφορετικές δυνατότητές τους. Ο κύριος συγγραφέας της Λευκής Βίβλου, Βίνσεντ Κόφμαν , ερευνητής χημικός στο Κέντρο διαστημικών πτήσεων Goddard , ανέλαβε το έργο του συντονισμού αυτής της ομάδας και δημιούργησε ένα έγγραφο που περιγράφει σαφώς έναν καλύτερο τρόπο για την εκτέλεση παρατηρήσεων.
Το πλήρες ηλεκτρομαγνητικό φάσμα με τις διάφορες υποζώνες που επισημαίνονται. Πίστωση: NASA
Ο κύριος λόγος για τον οποίο αυτός ο συντονισμός είναι σημαντικός έγκειται στο πώς τα συστήματα απεικόνισης αλληλεπιδρούν με διαφορετικά μήκη κύματος φωτός. ο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι εξαιρετικά μεγάλο. Περιλαμβάνει όλα τα είδη φωτός, όπως ραδιόφωνο, υπέρυθρο, ακτίνες Χ, υπεριώδες και ορατό φως. Δεν υπάρχει ένας μόνο αισθητήρας που να μπορεί να συλλέγει δεδομένα σε όλα αυτά τα διαφορετικά μήκη κύματος ταυτόχρονα. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια πληθώρα οργάνων που είναι εξαιρετικά καλά στη συλλογή δεδομένων σε ένα συγκεκριμένο φάσμα, όπως το ραδιόφωνο (ALMA) ή το υπέρυθρο μεσαίας εμβέλειας ( Τζέιμς Γουέμπ ).
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb μέσα σε μια καθαρή αίθουσα στο Διαστημικό Κέντρο Johnson της NASA στο Χιούστον. Πίστωση: NASA/JSC
Η αρνητική πλευρά αυτής της εξειδίκευσης είναι ότι αυτά τα όργανα είναι τυφλά σε άλλες φασματικές περιοχές. Εάν μια επιστημονική ομάδα παρατηρεί μόνο σε έναν τύπο φωτός, υπάρχει πιθανότητα να χάσει σημαντικές πτυχές ενός φαινομένου που μελετά και τα οποία είναι ορατά μόνο σε διαφορετική φασματική ζώνη.
Πολλά από τα δεδομένα της πλανητικής επιστήμης που συλλέγονται είναι το αποτέλεσμα διαστημικών σκαφών που αποστέλλονται σε ένα πλανητικό σύστημα για απόδοσηεπί τόπουπαρατηρήσεις. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους ανάπτυξης συστημάτων που βασίζονται στο διάστημα και στη συνέχεια εκτόξευσης τους σε τροχιά, οι σχεδιαστές αποστολών για αυτές τιςεπί τόπουΟι αποστολές πρέπει να είναι πολύ επιλεκτικές σχετικά με τους τύπους οργάνων που επιτρέπουν να επιβιβάζονται στο διαστημόπλοιό τους. Αυτό συνήθως σημαίνει ότι δεν είναι σε θέση να φέρουν συσκευές απεικόνισης που να είναι ικανές να καλύψουν ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
Εκεί έρχεται ο συντονισμός με τηλεσκόπια που βασίζονται στο έδαφος και σε τροχιά κοντά στη γη. Υπάρχουν πολλά τηλεσκόπια σε αυτές τις τοποθεσίες, όπως το Έρημος Ατακάμα ή της Χαβάης Λευκό Όρος , που είναι εξαιρετικά μεγάλες και μπορούν να παρέχουν εικόνες πολύ υψηλής ανάλυσης σε συγκεκριμένες φασματικές ζώνες, όπως ραδιόφωνο, μικροκύματα ή υπέρυθρες. Υπέρυθρες είναι ιδιαίτερα χρήσιμο καθώς υπάρχουν πολλά φυσικά σημεία δεδομένων που μπορούν να ληφθούν με μία μόνο μέτρηση, όπως η πίεση, η θερμοκρασία και η μοριακή αφθονία. Εάν ένας σχεδιαστής αποστολής μιας αποστολής πλανητικού διαστημικού σκάφους εξερεύνησης μπορεί να συντονίσει τις παρατηρήσεις με αυτά τα πολύ μεγαλύτερα, εξειδικευμένα παρατηρητήρια, δεν θα χρειάζεται πλέον να τα περιλαμβάνει στο δικό του διαστημόπλοιο. Ωστόσο, εάν δεν είναι σε θέση να συντονίσουν ταυτόχρονες παρατηρήσεις, τότε θα χάσουν τα φάσματα που μπορούν να παρέχουν τα παρατηρητήρια που βρίσκονται πιο κοντά στο σπίτι.
Η κορυφή του Mauna Kea είναι μια εξαιρετική τοποθεσία για τηλεσκόπια, όπως φαίνεται σε αυτή την εικόνα. Εικόνα ευγενική προσφορά του Παρατηρητηρίου Mauna Kea
Ένα άλλο πλεονέκτημα που έχουν τα γήινα παρατηρητήρια έναντι των δικών τουςεπί τόπουαντίστοιχες είναι η ικανότητά τους να απεικονίζουν έναν ολόκληρο πλανήτη ταυτόχρονα. Πολλά τροχιακά ή πετούν με αποστολές είναι ικανά να μετρήσουν μόνο μέρος του θέματός τους σε ένα μόνο χρονικό σημείο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια της κατανόησης των συμφραζομένων, ως δυναμικά φαινόμενα που θα μπορούσαν να παρατηρηθούν σε ένα μόνο μέρος από τονεπί τόπουδιαστημόπλοιο μπορεί να μην υπάρχει σε ολόκληρη την επιφάνεια του πλανήτη ή της σελήνης. Η υποστήριξη από γήινα τηλεσκόπια, είτε στο έδαφος είτε στο διάστημα, θα μπορούσε να προσφέρει αυτό το ευρύτερο πλαίσιο που λείπει από το ίδιο το διαστημόπλοιο.
Αυτό το είδος συντονισμού για την κάλυψη όλων των φασματικών βάσεων έχει ήδη επιτευχθεί με μίαεπί τόπουπλανητική αποστολή: η Ήρα διαστημόπλοιο αυτή τη στιγμή σε τροχιά γύρω από τον Δία. Ο προκύπτων συντονισμός μεταξύ του διαστημικού σκάφους Juno και μιας σειράς γήινων παρατηρητηρίων οδήγησε σε πάνω από 40 έγγραφα που χρησιμοποίησαν δεδομένα από περισσότερες από μία παρατηρητικές πηγές του συστήματος του Δία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Τρεις ξεχωριστές εικόνες που καταγράφηκαν ως μέρος της πολυφασματικής έρευνας Juno. Δείχνει το ίδιο τμήμα του Δία ταυτόχρονα σε τρία διαφορετικά μήκη κύματος. Η άκρα αριστερή εικόνα τραβήχτηκε σε ορατό φως, το κέντρο στο μέσο υπέρυθρο και η δεξιά λήφθηκε σε διαφορετικό μήκος κύματος υπέρυθρου. Αυτή η εικόνα δείχνει σημαντικά χαρακτηριστικά που μπορούν να φανούν μόνο σε μια φασματική ζώνη ενώ παραμένουν αόρατα στις άλλες δύο. Δημιουργία: Chris Moeckel / The Astrophysical Journal
Υπάρχουν πολλά άλλα χαμηλά κρεμαστά φρούτα παρατήρησης διαθέσιμα για συντονισμένες προσπάθειες όπως αυτά του Juno. Ο Άρης παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς είναι ο πιο μελετημένος πλανήτης εκτός της Γης και ο μόνος με ενεργά ρόβερ φυσικά στην επιφάνειά του. Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται να καταλάβουν πού το μεθάνιο από την ατμόσφαιρα του Άρη που προέρχεται σίγουρα θα ωφεληθεί από μια συντονισμένη εκστρατεία παρατήρησης μεταξύ πολλών από τα τροχιακά γύρω από τον Άρη ( TGO και ΜΑΒΕΝ ), και τηλεσκόπια με βάση τη γη, όπως της NASA Εγκατάσταση υπέρυθρων τηλεσκοπίων στη Χαβάη.
Τα τροχιακά γύρω από τον Άρη παρέχουν εξαιρετικές δισδιάστατες φέτες φασματικών δεδομένων καθώς περνούν πάνω από μια συγκεκριμένη λωρίδα του πλανήτη. Ωστόσο, παρατηρητήρια πιο κοντά στη Γη μπορούν να παρέχουν δεδομένα για ολόκληρο το ημισφαίριο του πλανήτη που είναι απέναντί τους και να προσθέσουν ένα στρώμα βάθους που θα επέτρεπε στους επιστήμονες να συνθέσουν μια τρισδιάστατη εικόνα που θα ήταν αδύνατη χρησιμοποιώντας μόνο δεδομένα από τα τροχιακά.
Το Υπέρυθρο Τηλεσκόπιο της NASA θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στον συντονισμό της παρατήρησης με αποστολές πλανητικής εξερεύνησης. Πίστωση: NASA / JPL
Υπάρχουν ακόμη ορισμένοι περιορισμοί στις παρατηρήσεις που βασίζονται στη γη, όπως το γεγονός ότι το μεθάνιο υπάρχει και στην ατμόσφαιρα της Γης, κάτι που θα μπορούσε να παραμορφώσει τα δεδομένα όταν κοιτάζετε τον Άρη. Για να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα, οι επιστήμονες κατέληξαν σε μια έξυπνη μέθοδο παρατήρησης του Άρη μόνο ενώ απομακρύνεται από (ή προς τη Γη) με περισσότερο από 13 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Αυτή η διαφορική ταχύτητα καθαρά- (ή μπλε-) μετατοπίζει τη φασματική υπογραφή του μεθανίου του Άρη αρκετά ώστε να μπορεί να διαφοροποιηθεί από αυτό που απλώς υπάρχει στην ατμόσφαιρα της Γης.
Ένας άλλος ιδιαίτερα ενδιαφέρον στόχος κοινών παρατηρήσεων είναι Τιτάν , το οποίο έχει αποτελέσει αντικείμενο έντονης εξέτασης τα τελευταία χρόνια λόγω των λιμνών υδρογονανθράκων του και του βασισμένου σε μεθάνιο/αιθάνιο υδρολογικός κύκλος .
Το φεγγάρι είναι τόσο ενδιαφέρον που πρόκειται να λάβει το δικό τουεπί τόπουεπισκέπτης με τη μορφή του λιβελούλα αποστολή. Όταν το Dragonfly προσγειωθεί το 2034, η ομάδα της Λευκής Βίβλου ελπίζει ότι πολλά τηλεσκόπια με βάση τη Γη θα στρέψουν τα μάτια τους προς τον Τιτάνα, καθώς τα δεδομένα που συλλέγονται από την επιφάνεια μπορούν στη συνέχεια να συντονιστούν με πιο απομακρυσμένες παρατηρήσεις. Το Dragonfly θα είναι εξοπλισμένο α φασματόμετρο μάζας , που επιτρέπει την ανίχνευση μορίων που είναι αδύνατο να δει κανείς από απόσταση και αποκαλύπτει την πλήρη σύνθεση της ατμόσφαιρας. Η παρατήρηση με βάση τη Γη θα μπορούσε με τη σειρά της να παρέχει το πλαίσιο για αυτές τις μετρήσεις.
Εικονογράφηση καλλιτέχνη του προσεδάφισης Dragonfly στην επιφάνεια του Τιτάνα. Η αποστολή θα αποδειχθεί μια εξαιρετική ευκαιρία για συντονισμένες παρατηρήσεις. Μπορεί να παρέχει επιτόπου δεδομένα που μπορούν να ενοποιηθούν με άλλα, μεγαλύτερα παρατηρητήρια. Πίστωση: NASA / JHU-APL
Αυτές οι συνδυασμένες παρατηρήσεις θα επικεντρωθούν στην οργανική χημεία που λαμβάνει χώρα στο φεγγάρι. Ένα ιδιαίτερα χρήσιμο εργαλείο με βάση τη Γη είναι το ALMA, το παρατηρητήριο που πραγματοποίησε το συνέδριο που ξεκίνησε τη Λευκή Βίβλο. Το ALMA είναι μια σειρά από ραδιοτηλεσκόπια , οι οποίες είναι ιδιαίτερα καλές στην παρατήρηση οργανικών ενώσεων και στη δημιουργία λεπτομερών χαρτών των θεμάτων παρατήρησής της. Και οι δύο δυνατότητες θα ήταν ιδιαίτερα χρήσιμες για να βοηθήσουν την αποστολή Dragonfly, και οι χειριστές της ALMA είναι ήδη πολύ εξοικειωμένοι με τον Τιτάνα.
Η συστοιχία χρησιμοποίησε στην πραγματικότητα τον Τιτάνα ως στόχο βαθμονόμησης για αρκετά χρόνια μετά την πρώτη εκτόξευση, λόγω της φωτεινότητας και της φαινομενικής σταθερότητάς του. Ο πλούτος των παρατηρήσεων επέτρεψε στους ερευνητές να μελετήσουν τον Τιτάνα και την εξέλιξη της ατμόσφαιράς του, αποκαλύπτοντας δυναμικές διαδικασίες και οδηγώντας σε βελτιωμένη κατανόηση του φεγγαριού. Δυστυχώς, αποκάλυψε επίσης ότι ο Τιτάνας αλλάζει ενεργά, καθιστώντας τον λιγότερο κατάλληλο ως στόχο βαθμονόμησης ροής. Στη συνέχεια, η ομάδα ALMA μεταπήδησε στη χρήση πάλσαρ για μελλοντικές βαθμονομήσεις.
Μόνο μερικά από τα 66 γιγάντια ραδιοτηλεσκόπια της ALMA (NRAO)
Όλα τα δεδομένα που έχει συλλέξει η ομάδα ALMA, καθώς και σχεδόν όλα τα αστρονομικά δεδομένα από όλα τα αστεροσκοπεία που θα μπορούσαν να στρατολογηθούν στις κοινές παρατηρητικές προσπάθειες γίνονται τελικά δωρεάν στο κοινό. Ωστόσο, εκτός εάν τα δεδομένα για ένα δεδομένο αντικείμενο συλλέγονταν ταυτόχρονα από περισσότερα από ένα παρατηρητήρια, τα οφέλη του συντονισμού χάνονται καθώς παροδικά φαινόμενα δεν θα υπήρχαν και στα δύο αυτά σύνολα δεδομένων. Μπορεί να υπάρχουν κάποια ταυτόχρονα δεδομένα ενός αντικειμένου που συλλέγονται από περισσότερες από μία πλατφόρμες παρατήρησης θαμμένα στα αρχεία δεδομένων τους. Ωστόσο, ο συντονισμός των μελλοντικών προσπαθειών παρατήρησης είναι πολύ πιο πιθανό να καταλήξει σε νέες ανακαλύψεις και όχι σε παλαιά δεδομένα. Οι συντονισμένες παρατηρήσεις μπορεί να αποκαλύψουν φαινόμενα που δεν θα ήταν ορατά χωρίς το συνδυασμό των συνόλων δεδομένων, αποκαλύπτοντας νέες και συναρπαστικές ματιές σε ξένους κόσμους.
Ο συντονισμός όσο το δυνατόν περισσότερων από αυτές τις μελλοντικές προσπάθειες παρατήρησης είναι η κύρια πρόθεση της νέας Λευκής Βίβλου. Όταν η δεκαετία της έρευνας που προορίζεται να εξετάσει η εφημερίδα συγκληθεί σε λίγα χρόνια, αυτή η ομάδα θα έχει την ευκαιρία να συντονίσει ένα πολύ πιο λαμπρό μέλλον για την παρατήρηση των πλανητών.
Μάθε περισσότερα:
Αρχείο: Συνέργειες μεταξύ επίγειων και διαστημικών παρατηρήσεων στο ηλιακό σύστημα και πέρα από αυτό
ΨΥΧΗ: Συνέδριο Planets2020
The Astrophysical Journal: Υψηλής ανάλυσης UV/Optical/IR Απεικόνιση του Δία το 2016-2019