Космічний телескоп Хаббл у космосі вже 28 років, створюючи деякі найкрасивіші та науково важливі образи космосу, які коли-небудь робило людство. Але давайте поглянемо, Хаббл старіє, і він, мабуть, не буде з нами занадто довго.
Космічний телескоп Джеймса Вебба NASA знаходиться на завершальній стадії випробувань, і WFIRST чекає своїх крил. Ви будете раді дізнатись, що в роботі є ще більше космічних телескопів, набір з чотирьох потужних інструментів в дизайні, які будуть частиною наступного десятирічного опитування, і допоможуть відповісти на найбільш фундаментальні питання про космос.
Я знаю, я знаю, що космічний телескоп Джеймса Вебба ще навіть не дійшов до космосу, і все-таки може бути більше затримок, коли він проходить через поточний раунд тестів. У той час, коли я записую це відео, воно виглядає як травень 2020 року, але давай, ти знаєш, затримки будуть.
І ось WFIRST - ширококутний інфрачервоний космічний телескоп, який фактично зроблений із старого телескопа класу Хаббл, якого Національному відомству з розвідки більше не потрібно. Білий дім хоче скасувати це, Конгрес врятував його, і тепер НАСА будує його частини. Якщо припустити, що це не спричиняє більше затримок, ми розглядаємо старт у середині 2020-х.
Я насправді робив епізод про супертелескопи і говорив про Джеймса Вебба та WFIRST, тому, якщо ви хочете дізнатися більше про ці обсерваторії, спочатку перевірте це.
Сьогодні ми підемо далі в майбутнє, щоб подивитися на телескопи наступного покоління. Ті, які можуть бути запущені після телескопа, який запускається після телескопа, який буде наступним.
Перш ніж розібратися в цих місіях, мені потрібно поговорити про Декадальне опитування. Це звіт, створений Національною академією наук США для Конгресу та НАСА. Це, по суті, список побажань від науковців до НАСА, визначаючи найбільші питання у них в галузі науки.
Це дозволяє Конгресу призначити бюджети, а NASA розробити ідеї місії, які допоможуть виконати якомога більше цих цілей науки.
Ці дослідження проводяться раз на десятиліття, об'єднуючи комітети з питань землезнавства, планетарних наук та астрофізики. Вони викладають ідеї, сперечаються, голосують і, врешті, домовляються про набір рекомендацій, які визначатимуть пріоритети науки протягом наступного десятиліття.
Зараз ми перебуваємо в періоді десятирічного опитування 2013-2022 років, тож через декілька років наступне опитування буде проведене та визначить місії 2023-2032 років. Я знаю, це справді звучить як далеке майбутнє, але насправді йде час, щоб зібрати гурт разом.
Якщо ви зацікавлені, я покладу посилання на останнє опитування про десятиліття, це захоплюючий документ, і ви зрозумієте, як місії збираються.
Ми ще кілька років від остаточного документа, але серйозні пропозиції знаходяться на стадії планування космічних телескопів наступного покоління, і вони є приголомшливими. Поговоримо про них.
HabEx
Перша місія, яку ми розглянемо, - це HabEx або Місія візуальної екзопланети. Це космічний апарат, який буде безпосередньо фотографувати планети, що обертаються навколо інших зірок. Він буде орієнтований на всі види планет - від гарячих Юпітерів до супер Землі, але його основною метою буде сфотографувати екзопланети, подібні до Землі, та виміряти їх атмосферу.
Іншими словами, HabEx намагатиметься виявити сигнали життя на планетах, що обходять навколо інших зірок.
Для того, щоб це зробити, HabEx повинен заблокувати світло від зірки, щоб можна було розкрити набагато слабкіші планети поблизу. Це буде один і, можливо, два способи зробити це.
Перший - це використання коронаграфа. Це крихітна крапка, яка сидить всередині самого телескопа, яка розташована перед зіркою і блокує її світло. Інше світло, що проходить через телескоп, надходить від слабких предметів навколо зірки і може бути зображений датчиком приладу.
У телескопа є спеціальне деформоване дзеркало, яке можна налаштувати і налаштувати до тих пір, поки не з'являться слабкі планети.
Ось приклад використовуваного коронаграфа на дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Центральна зірка ховається, розкриваючи навколо неї тьмяніший пиловий диск. Ось пряме зображення коричневого карлика, який обертається навколо зірки.
І це одне з найдраматичніших відео, які я думаю, що я коли-небудь бачив, з 4 світами розміром Юпітера, що обертаються навколо зірки HR 8799. Це трохи хитрість, дослідники анімували рух планет між спостереженнями, але все-таки, вау.
Другим методом блокування світла буде використання Starshade. Це абсолютно окремий космічний апарат, схожий на вертушку. Він пролітає десятки тисяч кілометрів від телескопа, і коли він розташований ідеально, він блокує світло від центральної зірки, дозволяючи світлу від планет просочуватися по краях.
Хитрість з Starshade - це пелюстки, які створюють більш м'який край, щоб світлові хвилі від слабкої планети були менш зігнуті. Це створює дуже темну тінь, яка повинна мати найкращі шанси на виявлення планет.
На відміну від більшості місій, подібні зірки можуть використовуватися з будь-якою обсерваторією в космосі. Отже, Хаббл, Джеймс Вебб або будь-яка інша обсерваторія можуть скористатися цим інструментом.
Ми завжди скаржилися на те, як ми можемо бачити лише частину планет там, використовуючи метод транзиту або радіальної швидкості через те, як все вибудовується. Але при такій місії, як HabEx, планети можуть бачити напрямок у будь-якій конфігурації.
На додаток до цієї основної місії, HabEx також буде використовуватися для різних астрофізик, таких як спостереження за раннім Всесвітом та вивчення хімічних речовин найбільших зірок до і після того, як вони вибухають як наднові.
Рись
Далі, Lynx, який буде рентгенівським телескопом наступного покоління NASA. Дивно, але це не абревіатура, вона просто названа на честь тварини. В різних культурах вважалося, що риси мають надприродну здатність бачити справжню природу речей.
Рентгенівські промені знаходяться на верхньому кінці електромагнітного спектру, і вони заблоковані земною атмосферою, тому вам потрібен космічний телескоп, щоб мати можливість їх бачити. Зараз у НАСА є рентгенівська обсерваторія Чандра, а ESA працює над місією ATHENA, яка повинна бути запущена в 2028 році.
Lynx виступить партнером космічного телескопа Джеймса Вебба, придивляючись до краю спостережуваного Всесвіту, виявляючи перші покоління надмасивних чорних дір і допомагаючи намітити їх формування та злиття з часом. Він побачить випромінювання, що надходить від гарячого газу з ранньої космічної павутини, коли перші галактики збираються разом.
А потім він буде використаний для вивчення видів об’єктів Чандра, XMM Ньютон та інших рентгенівських обсерваторій, на яких зосереджуються: пульсари, зіткнення галактики, колапси, наднови, чорні діри тощо. Навіть звичайні зірки можуть видавати рентгенівські спалахи, які розповідають нам більше про них.
Переважна більшість матерій Всесвіту знаходиться в газових хмарах, як гарячий мільйон Кельвінів. Якщо ви хочете побачити Всесвіт таким, яким він є насправді, ви хочете подивитися на нього на рентгенівських променях.
Рентгенівські телескопи відрізняються від обсерваторій видимого світла, таких як Хаббл. Ви не можете просто мати дзеркало, яке відбиває рентген. Натомість ви використовуєте дзеркала падіння падіння, які можуть злегка перенаправляти фотони, які вражають їх, направляючи їх до детектора.
З 3-метровим зовнішнім дзеркалом, початковою частиною воронки, він забезпечить чутливість у 50-100 разів із 16-кратним полем зору, збираючи фотони на 800 разів більше швидкості Чандри.
Я не впевнений, що ще сказати. Це буде чудовиська рентгенівська обсерваторія. Повірте, астрономи вважають, що це дуже гарна ідея.
Походження космічного телескопа
Далі - космічний телескоп Origins або OST. Як і Джеймс Вебб, і космічний телескоп Шпіцера, OST буде інфрачервоним телескопом, призначеним для спостереження за деякими найкрутішими об'єктами у Всесвіті. Але це буде ще більше. У той час як у Джеймса Вебба основне дзеркало розміром 6,5 метрів, дзеркало OST буде дорівнює 9,1 метра.
Уявіть собі телескоп, майже такий же великий, як найбільші наземні телескопи на Землі, але в космосі. В космосі.
Це не просто буде великим, буде холодно
NASA змогла охолодити Спіцера до всього 5 Келвіна - це на 5 градусів вище абсолютного нуля і трохи тепліше фонової температури Всесвіту. Вони планують знизити Origins до 4 Келвіна. Це здається не дуже, але це величезна інженерна проблема.
Замість простого охолодження космічного корабля рідким гелієм, як це робилося зі Spitzer, їм потрібно буде виводити тепло поетапно, за допомогою рефлекторів, радіаторів і, нарешті, кріоохладителя навколо самих інструментів.
Завдяки величезному, холодному інфрачервоному телескопу, Origins висунеться поза поглядом Джеймса Вебба на формування перших галактик. Ми подивимось на епоху, коли формувались перші зірки, час, який астрономи називають Темними століттями.
Він побачить формування планетарних систем, пилові диски та безпосередньо спостерігатиме атмосферу інших планет, які шукають біосигнатури, свідчення життя там.
Три захоплюючі місії, які підштовхнуть наші знання про Всесвіт вперед. Але я врятував останній найбільший, наймасштабніший телескоп
LUVOIR
LUVOIR або великий УФ / оптичний / ІЧ-оглядач. Джеймс Вебб стане потужним телескопом, але це інфрачервоний прилад, призначений для перегляду крутіших об’єктів у Всесвіті, як галактики з червоним зміщенням на початку часу, або новостворені планетарні системи. Космічний телескоп Origins стане кращою версією Джеймса Вебба.
LUVOIR стане справжнім наступником космічного телескопа Хаббл. Це буде величезний прилад, здатний бачити в інфрачервоному, видимому світлі та ультрафіолеті.
У творах є дві конструкції. Той, який становить 8 метрів впоперек і міг би запуститись на важкому підйомнику, як Falcon Heavy. І ще одна конструкція, яка б використовувала космічну систему запуску, яка вимірює 15 метрів поперек. Це на 50% більше, ніж найбільший на Землі телескоп. Пам'ятайте, Хаббл - всього 2,6 метра.
У ньому буде широке поле зору та набір фільтрів та інструментів, які астрономи можуть використовувати для спостереження за усім, що вони хочуть. Він буде оснащений коронографом, про який ми говорили раніше, безпосередньо спостерігати за планетами і затемнювати їх зірки, спектрографом, щоб з'ясувати, які хімічні речовини присутні в атмосфері екзопланети тощо.
LUVOIR - це інструмент загального призначення, який астрономи використовуватимуть для відкриттів у галузях астрофізики та планетарних наук. Але деякі його можливості включатимуть: безпосереднє спостереження за екзопланетами та пошук біосигнатур, категоризацію всіх різних видів екзопланет там, від гарячих Юпітерів до супер Землі.
Ми зможемо спостерігати об’єкти в Сонячній системі краще, ніж будь-що інше - якщо у нас там немає космічного корабля, LUVOIR буде досить хорошим видом. Наприклад, ось Енцелад з Хаббла, порівняно з видом LUVOIR.
Він зможе заглянути в будь-яку точку Всесвіту, побачити набагато менші структури, ніж Хаббл. Він побачить перші галактики, перші зірки та допоможе виміряти концентрації темної речовини у Всесвіті.
Астрономи досі не повністю розуміють, що відбувається, коли зірки збирають достатню масу, щоб запалити. LUVOIR загляне в зорі, що утворюють зірки, зазирне в газ і пил і побачить найдавніші моменти утворення зірок, а також планети, що їх обходять.
Чи я вас цілком і повністю схвилював щодо майбутнього астрономії? Добре. Але ось вам погані новини Майже немає шансів, що реальність не відповідає цій фантазії.
На початку цього місяця NASA оголосила, що планувальників місій, які працюють на цих космічних телескопах, потрібно буде обмежити свої бюджети приблизно від трьох до п'яти мільярдів доларів. Досі планувальники не мали ніяких вказівок, вони повинні були просто розробити інструменти, які могли б виконати науку.
Інженери працювали над планами місії, які могли б легко перетнути 5 мільярдів доларів для HabEx, Lynx і OST, і розглядали можливість LUVOIR значно більше 20 мільярдів доларів.
Незважаючи на те, що Конгрес наполягає на надзвичайно великих бюджетах для NASA, космічне агентство хоче, щоб його планувальники були консервативними. А якщо врахувати, наскільки перетворився бюджет і пізній Джеймс Вебб, це не зовсім дивно.
Спочатку Джеймс Уебб повинен був коштувати від одного до трьох пунктів п’ять мільярдів доларів, а запуск - між 2007 та 2011 роками. Зараз це виглядає як 2020 рік для запуску, витрати вийшли з ладу через Конгрес, мандат бюджету 8,8 мільярда доларів, і зрозуміло, що ще багато роботи, яку потрібно виконати.
Під час нещодавнього випробування на струшування інженери виявили шайби та гвинти, які витряслися з телескопа. Це не схоже на поличку IKEA з залишками деталей. Ці шматки важливі.
Незважаючи на те, що його було врятовано від рубаючого блоку, WFIRST телескоп оцінюється в 3,9 мільярда доларів, що перевищує його початковий бюджет на 2 мільярди доларів.
Один, два чи, можливо, навіть усі ці телескопи будуть з часом побудовані. Саме це, як вважають вчені, є найважливішим для наступних відкриттів в астрономії, але готуйтеся до бюджетних битв, перевитрат витрат та строків. Ми дізнаємось краще, коли всі дослідження зійдуться у 2019 році.
Потрібно було б якесь інженерне чудо, щоб усі чотири телескопи зібралися разом, вчасно та за рахунок бюджету, щоб вибухнути разом у космос у 2035 році.
