Щоб допомогти майбутнім зусиллям з пошуку та вивчення екзопланет, інженери з лабораторії реактивного руху НАСА - спільно з програмою розвідки екзопланет (ExEP) - працюють над створенням Starshade. Після розгортання цей революційний космічний апарат допоможе телескопам наступного покоління, блокуючи затемнююче світло, що надходить від далеких зірок, щоб екзопланети можна було зобразити безпосередньо.
Хоча це може здатися досить відвертим, Зоряному тіні також потрібно буде зайнятись деякими серйозними формуваннями, щоб виконувати свою роботу ефективно. До такого висновку дійшов звіт компанії «Starshade Technology Development Technology» (ака. S5) Milestone 4, який доступний на веб-сайті ExEP. Як зазначається у звіті, Starshade потрібно буде ідеально узгодити з космічними телескопами, навіть на екстремальних відстанях.
У той час як на сьогоднішній день було відкрито понад чотири тисячі екзопланет без допомоги Зоряного тіні, переважна більшість з них були виявлені за допомогою непрямих засобів. Найефективнішими засобами були спостереження за віддаленими зірками за періодичними заглибленнями в яскравості, які вказують на проходження планет (метод транзиту) та вимірювання рухів зірки вперед і назад для визначення наявності планетарної системи (метод радіальної швидкості).
Хоча ефективні при виявленні екзопланет і отриманні точних оцінок їх розмірів, маси та орбітального періоду, ці методи не дуже ефективні, коли справа стосується визначення того, які умови є на їх поверхні. Для цього вченим потрібно мати можливість отримати спектрографічну інформацію про атмосфери цих планет, що є ключовим для визначення того, чи вони насправді можуть бути мешканцями.
Єдиний надійний спосіб зробити це з меншими, скелястими планетами (т.зв. "землеподібний") - шляхом прямого зображення. Але оскільки зірки можуть бути в мільярди разів яскравішими, ніж світло, відбите від атмосфери планети, це надзвичайно важкий процес здійснити. Увійдіть у Зірку, яка б блокувала яскраве світло зірок за допомогою відтінку, який би розгортався з космічного корабля, як пелюстки квітки.
Це значно покращить шанси космічних телескопів, помічаючи будь-які планети, які обертаються навколо зірки. Однак для того, щоб цей метод працював, двом космічним апаратам потрібно буде залишатися в межах, розташованих в межах 1 метра (3 фути), незважаючи на те, що вони будуть пролітати на відстані 40 000 км (24 850 миль) один від одного. Якщо вони є
Як пояснив інженер JPL Майкл Ботт в недавньому прес-релізі NASA:
"Відстані, про які ми говоримо для технології зіркових сходів, важко уявити. Якби зоряне скло було зменшено до розміру напою, телескоп був би розміром з олівцевою гумкою, і вони будуть розділені приблизно на 60 миль [100 кілометрів]. А тепер уявіть, що ці два об'єкти вільно плавають у просторі. Вони обидва переживають ці маленькі буксири та тяжіння від сили тяжіння та інших сил, і на цій відстані ми намагаємось їх точно вирівняти приблизно в 2 міліметри ».
Звіт S5 Milestone 4 розглядав, головним чином, на відстань від 20 000 до 40 000 км (від 12 500 до 25 000 миль) і на відтінок, що вимірював 26 метрів (85 футів) в діаметрі. У рамках цих параметрів космічний корабель Starshade зможе працювати з такою місією, як інфрачервоний оглядовий телескоп NASA (WFIRST), телескоп з первинним дзеркалом діаметром 2,4 м (~ 16,5 футів), встановлений для запуску до середини -2020-ті.
Визначивши необхідне вирівнювання між двома космічними кораблями, Боттом та його команда також розробили інноваційний спосіб для телескопів типу WFIRST визначити, чи повинен Зоряний козир вийти з вирівнювання. Це полягало у створенні комп'ютерної програми, яка могла б розпізнати, коли світло-темні візерунки були зосереджені на телескопі та коли вони відійшли від центру.
Знизу встановлено, що методика була дуже ефективною при виявленні найменших змін у положенні Зірки, навіть на екстремальних відстанях. Щоб забезпечити її вирівнювання, колега-інженер JPL Тібо Флінойс та його колеги розробили набір алгоритмів, які покладаються на інформацію, надану програмою Bottom, щоб визначити, коли рушії Starshade повинні стріляти, щоб підтримувати його у вирівнюванні.
У поєднанні з роботою Bottom цей звіт показав, що тримати вирівнювання двох космічних апаратів можливо з використанням автоматизованих датчиків та керуючих механізмів, навіть якщо використовувались більший зоряний заслін і телескоп і розміщувались на відстані 74 000 км (46 000 миль) один від одного. Незважаючи на те, що революційні стосуються автономних систем, ця пропозиція базується на давній традиції науковців NASA.
Як пояснив Філ Віллемс, менеджер NASA в галузі розробки технологій Starshade Technology:
«Це для мене прекрасний приклад того, як космічна технологія стає все більш неординарною, спираючись на свої попередні успіхи. Ми використовуємо формацію, що летить у космосі щоразу, коли капсула стикається на Міжнародній космічній станції. Але Майкл і Тібо вийшли далеко за межі цього і показали спосіб підтримувати формування на масштабах, більших від самої Землі ».
Підтвердивши, що NASA може задовольнити ці суворі вимоги щодо "формування зондування та контролю", Дно та його інженер JPL Тібо Флінойс вирішили одну з трьох прогалин технологій, що стоять перед місією Starshade - конкретно, як точні відстані пов'язані з розміром тіні самого себе і основного дзеркала телескопа.
Як один із космічних телескопів наступного покоління NASA, який буде розвиватися в найближчі роки, WFIRST стане першою місією з використання іншої форми світлозахисних технологій. Відомий як зоряний коронаграф, цей прилад буде інтегрований у телескоп і дозволить йому безпосередньо знімати зображення Нептуна на екзопланети розміром Юпітера.
Хоча проект Starshade ще не затверджений до польоту, його потенційно можна відправити на роботу з WFIRST до кінця 2020-х. Виконання вимоги до формування формації - лише один крок до того, щоб продемонструвати, що проект здійсненний. Обов’язково перегляньте це класне відео, яке пояснює, як би працювала місія Starshade, люб’язно надавши NASA JPL:
