НАСА за останні роки багато розгорнула голову завдяки своїй місії New Worlds Mission - ака. Зірка Цей запропонований космічний апарат, що складається з гігантського окультера у формі квітки, призначений для розміщення поряд з космічним телескопом (швидше за все, космічним телескопом Джеймса Вебба). Потім це заблокує відблиски далеких зірок, створивши штучне затемнення, щоб полегшити виявлення та вивчення планет на орбіті.
Єдина проблема полягає в тому, що, як очікується, ця концепція коштуватиме досить копійки - на даний момент, за оцінками, від 750 до 3 мільярдів доларів! Отже, чому професор Стенфорда Сімоне Д'Аміко (за допомогою експерта з питань екзопланет Брюса Макінтоша) пропонує зменшену версію концепції, щоб продемонструвати її ефективність. Відомий як mDot, цей окультер зробить ту саму роботу, але за частку витрат.
Мета окультера проста. Полюючи на екзопланети, астрономи змушені покладатися переважно на непрямі методи - найпоширенішим є Транзитний метод. Це передбачає моніторинг зірок на заглиблення свічення, які відносять до планет, що проходять між ними та спостерігачем. Виміряючи швидкість і частоту цих занурень, астрономи можуть визначати розміри екзопланет та їх орбітальний період.
Як пояснив Сімоне Д'Аміко, лабораторія якого працює над цією системою затемнення, в прес-повідомленні університету Стенфорда:
"За допомогою непрямих вимірювань ви можете виявити об'єкти поблизу зірки та визначити їх орбітальний період та відстань від зірки. Це вся важлива інформація, але при безпосередньому спостереженні ви могли б охарактеризувати хімічний склад планети та потенційно спостерігати ознаки біологічної активності - життя ».
Однак цей метод також страждає від значної кількості помилкових позитивних результатів і, як правило, вимагає, щоб частина орбіти планети перетиналася лінією зору між зіркою-господарем і Землею. Вивчити самих екзопланет також досить складно, оскільки світло, що виходить від зірки, швидше за все, буде в кілька мільярдів разів яскравіше, ніж світло, що відбивається від планети.
Можливість вивчення цього відбитого світла викликає особливий інтерес, оскільки це дасть цінні дані про атмосферу екзопланет. Таким чином, розробляються кілька ключових технологій для блокування світла, що заважає. Космічний апарат, оснащений окультером, є однією з таких технологій. У поєднанні з космічним телескопом цей космічний апарат створив би штучне затемнення перед зіркою, щоб об'єкти навколо неї (тобто екзопланети) були добре видні.
Але крім значної вартості будівництва, є також питання розміру та розміщення. Щоб така місія спрацьовувала, сам окультер повинен був мати розмір діаманту бейсболу - 27,5 метрів (90 футів) в діаметрі. Його також потрібно було б відокремити від телескопа на відстань, що дорівнює кратним діаметрам Землі, і його потрібно було б розгорнути за межі орбіти Землі. Все це додає до досить дорогої місії!
Таким чином, Д'Аміко - доцент і завідувач лабораторії космічного рандеву (SRL) в Стенфорді - і Брюс Макінтош (професор фізики в Стенфорді) об'єдналися для створення меншої версії під назвою Мініатюризований розподілений окуляр / телескоп ( mDOT). Основна мета mDOT - забезпечити недорогу демонстрацію технології польоту, сподіваючись на підвищення впевненості у повномасштабній місії.
Як пояснив Адам Кьєніг, аспірант відділу SRL:
"Поки не було жодної місії, яка проходила б із ступенем витонченості, необхідної для однієї з цих обсерваторій візуалізації екзопланет. Коли ви просите штаб-квартиру на кілька мільярдів доларів, щоб зробити щось подібне, було б ідеально сказати, що ми вже все це переносили раніше. Цей просто більший. "
Система mDOT, що складається з двох частин, використовує новітні розробки в галузі мініатюризації та малої супутникової (smallsat) технології. Перший - це 100-кілограмовий мікросупутник, оснащений 3-метровим зірчастим діаметром. Другий - 10-кг наносупутник, який містить телескоп діаметром 10 см (3,937 дюйма). Обидва компоненти будуть розміщені на високій орбіті Землі з номінальним відривом менше 1000 кілометрів (621 миля).
За допомогою колег з SRL форму зоряного шару mDOT переформулювали так, щоб відповідати обмеженням значно менших космічних кораблів. Як пояснив Кеніг, цей зменшений і спеціально розроблений зоряний схід зможе виконати ту саму роботу, що і масштабна версія квітки у формі квітів - і за бюджет!
"Завдяки цій особливій геометричній формі ви можете розсіяти світло навколо зоряного світила, щоб скасувати себе", - сказав він. «Тоді ви отримуєте дуже, дуже глибоку тінь прямо в центрі. Тінь досить глибока, щоб світло від зірки не заважало спостерігати за сусідньою планетою. "
Однак, оскільки тінь, створена зіркою mDOT, має діаметр лише десятки сантиметрів, наносупутник буде робити ретельний маневр, щоб залишатися в ньому. З цією метою D'Amico і SRL також розробили автономну систему для наносупутника, яка дозволила б йому проводити пластові маневри зі зоряним покриттям, при необхідності розривати формування та пізніше проводити його знов.
Невдале обмеження технології - це той факт, що вона не зможе вирішити планети, подібні до Землі. Особливо, коли йдеться про зірки типу М (червоний карлик), ці планети, ймовірно, орбітають занадто близько до батьківських зірок, щоб чітко їх спостерігати. Однак він зможе вирішити газові гіганти розміром Юпітера та допомогти охарактеризувати екзозодіакальні концентрації пилу навколо зірок, що знаходяться поблизу - обидва вони є пріоритетними для NASA.
Тим часом D'Amico та його колеги використовуватимуть Testbed для рандеву та оптичної навігації (TRON) для тестування своєї концепції mDOT. Цей об'єкт був спеціально побудований компанією D'Amico для відтворення типів складних та унікальних умов освітлення, з якими стикаються датчики в просторі. У найближчі роки він та його команда працюватимуть над тим, щоб система працювала до створення можливого прототипу.
Як сказав Д'Аміко про роботу, яку він та його колеги виконують у SNL:
"Я захоплений своєю дослідницькою програмою в Стенфорді, тому що ми вирішуємо важливі проблеми. Я хочу допомогти відповісти на фундаментальні питання, і якщо ви дивитесь на весь сучасний напрямок космічної науки та розвідки - чи намагаємось ми спостерігати за екзопланетами, дізнаємось про еволюцію Всесвіту, збираємо структури в космосі чи розуміємо нашу планету - супутникове формування- політ є ключовим фактором. "
Інші проекти, якими зараз займаються D'Amico та SNL, включають розробку більш великих утворень крихітних космічних кораблів (т.зв. "супутники рою"). Раніше D'Amico також співпрацював з NASA в таких проектах, як GRACE - місія, яка відображала зміни в гравітаційному полі Землі в рамках програми NASA Earth System Pathfinder (ESSP) - та TanDEM-X, спонсорованого SEA місія, яка дала тривимірні карти Землі.
Ці та інші проекти, які прагнуть використовувати мініатюризацію заради дослідження космосу, обіцяють нову еру менших витрат та більшої доступності. Завдяки застосуванню, починаючи з роїв крихітних супутників для досліджень та комунікацій до наноматеріалів, здатних здійснити подорож до Альфи Кентавра з релятивістською швидкістю (Breakthrough Starshot), майбутнє космосу виглядає досить перспективно!
Не забудьте ознайомитись і з цим відео про заклад TRON, з люб’язності університету Standford:
