NASA має на увазі деякі досить передові концепції, коли мова йде про космічні телескопи нового покоління. До них відносяться Прохідний супутник опитування екзопланет (TESS), який нещодавно вийшов у космос, а також Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) (запланований до запуску в 2020 році) та Інфрачервоний оглядовий телескоп з широким полем (WFIRST), який ще знаходиться в розвитку.
Крім того, NASA також визначила кілька перспективних пропозицій у рамках свого Десятирічного опитування астрофізики 2020 року. Але, мабуть, найбільш амбітна концепція - це те, що вимагає використання космічного телескопа, що складається з модулів, які могли б зібрати себе. Ця концепція була нещодавно обрана для розробки I фази в рамках програми інноваційних розширених концепцій NASA 2018 (NIAC).
Команду, яка стоїть за цією концепцією, очолює Дмитро Савранський, доцент кафедри механічної та космічної техніки в Університеті Корнелла. Разом з 15 колегами з усіх країн США Савранський розробив концепцію модульного космічного телескопа ~ 30 метрів (100 футів) з адаптивною оптикою. Але справжній бойовик - це той факт, що він би складався з рою модулів, який би самостійно збирався.
Професор Савранський добре розбирається в космічних телескопах та полюванні на екзопланети, допомагаючи в інтеграції та тестуванні планетарного зображення Близнюків - інструменту на Південному телескопі Близнюків у Чилі. Він також брав участь у плануванні обстеження екзопланет планети Близнюків, яке виявило планету, що нагадує Юпітер, на орбіті 51 Ерідані (51 Ерідані б) у 2015 році.
Але, дивлячись у майбутнє, професор Савранський вважає, що самозбірка - це шлях для створення супер телескопа. Як він і його команда описали телескоп у своїй пропозиції:
«Вся конструкція телескопа, включаючи первинне та вторинне дзеркала, вторинну опорну конструкцію та площинний захисний захист, буде побудована з єдиного, масового виробництва космічного корабля. Кожен модуль буде складатися з шестикутного космічного корабля діаметром ~ 1 м, оснащеного активним дзеркальним складом "край до краю". "
Ці модулі будуть запускатись незалежно, а потім перейти до точки L2 Сонце-Земля за допомогою сонячних вітрил, що розгортаються. Ці вітрила потім стануть сонячним екраном плоского телескопа, як тільки модулі зійдуться та зберуться самі, без необхідності допомоги людини чи роботи. Хоча це може здатися досконалим, але це, безумовно, відповідає тому, що NIAC шукає.
"Ось що це програма NIAC", - сказав доктор Савранський в недавньому інтерв'ю "Корнельській хроніці". "Ви розміщуєте ці дещо божевільно звучалі ідеї, але потім намагаєтесь створити їх за допомогою декількох початкових розрахунків, а потім це дев'ятимісячний проект, де ви намагаєтесь відповісти на питання техніко-економічного обгрунтування".
У рамках нагород ІАІ за 2018 рік, які були оголошені 30 березня, команда отримала $ 125 000 за дев'ять місяців за проведення цих досліджень. Якщо вони будуть успішними, команда зможе подати заявку на нагороду ІІ фази. Як зазначив Мейсон Пек, доцент кафедри машинобудування та аерокосмічної галузі Корнелла і колишній головний директор НАСА, Савранський стоїть на правильному шляху зі своєю пропозицією NIAC:
"Коли автономні космічні апарати стають все більш поширеними, і коли ми продовжуємо вдосконалювати, як ми будуємо дуже малі космічні апарати, має сенс задати питання Савранському: чи можна побудувати космічний телескоп, який може бачити далі і краще, використовуючи лише недорогі дрібні компоненти, які самостійно збираються на орбіті? "
Цільовою місією цієї концепції є Великий ультрафіолетовий / оптичний / інфрачервоний геодезист (LUVOIR), пропозиція, яка зараз вивчається в рамках Декадного опитування НАСА 2020 року. Оскільки одна з двох концепцій, яку досліджує НАСА Центр космічних польотів Годдарда, ця концепція місії вимагає створення космічного телескопа з масивним сегментованим первинним дзеркалом, яке має діаметр близько 15 метрів (49 футів).
Так само, як і дзеркало JWST, дзеркало LUVOIR буде складатися з регульованих сегментів, які розгортатимуться після його розгортання в космос. Приводи та двигуни активно регулювали б і вирівнювали ці сегменти для того, щоб досягти ідеального фокусу та захоплення світла від слабких та далеких предметів. Основною метою цієї місії було б виявити нові екзопланети, а також проаналізувати світло від тих, що вже були виявлені, для оцінки їх атмосфери.
Як зазначили у своїй пропозиції Савранський та його колеги, їх концепція безпосередньо відповідає пріоритетам дорожніх карт НАСА з технологій наукових приладів, обсерваторій та сенсорних систем, робототехніки та автономних систем. Вони також заявляють, що архітектура є надійним засобом побудови гігантського космічного телескопа, що було б неможливо для попередніх поколінь телескопів, таких як Хаббл та JWST.
"Джеймс Вебб стане найбільшою астрофізичною обсерваторією, яку ми коли-небудь розміщували в космосі, і це надзвичайно важко", - сказав він. "Таким чином, піднімаючись в масштабі до 10 метрів, 12 метрів або потенційно навіть 30 метрів, здається майже неможливим уявити, як ви будували б ці телескопи так само, як ми їх будували".
Отримавши нагороду І фази, команда планує провести детальне моделювання того, як модулі пролетять через космос і будуть зустрічатися один з одним, щоб визначити, наскільки великими повинні бути сонячні вітрила. Вони також планують провести аналіз складання дзеркала, щоб перевірити, що модулі могли досягти необхідної фігури поверхні після збирання.
Як зазначив Пек, якщо успіх, пропозиція доктора Савранського може стати зміною гри:
"Якщо професор Савранський доведе доцільність створення великого космічного телескопа з крихітних шматочків, він змінить те, як ми досліджуємо космос. Ми зможемо дозволити собі побачити далі і краще, ніж будь-коли, - можливо, навіть на поверхні позасонячної планети ».
5 та 6 червня НАСА також проведе Орієнтаційну зустріч NIAC у Вашингтоні, округ Колумбія, де всі переможці І етапу матимуть можливість зустрітися та обговорити свої ідеї. Інші пропозиції, які отримали нагороду «Фаза І», включають роботи, що змінюють форму, для вивчення титану, легкі повітряні датчики для дослідження атмосфери Венери, робочі рої, що ляскають крилами, для вивчення Марса, нова форма руху пучка для міжзоряних місій (подібно до Breakthrough Starshot) - робот, що працює на парі для океанських світів, і середовище, що самовідтворюється, створене з грибів.
Більше про ці концепції, а також про ті, що отримали нагороду II фази, ви можете прочитати тут.
