Hubbleov vesmírny teleskop je vo vesmíre už 28 rokov a vytvára niektoré z najkrajších a vedecky dôležitých obrazov vesmíru, ktoré ľudstvo kedy urobilo. Ale priznajme si to, Hubble už starne a pravdepodobne s nami nebude príliš dlho.
James Webb Space Telescope agentúry NASA je v záverečných fázach testovania a WFIRST čaká v krídlach. Budete radi, keď zistíte, že v dielach je ešte viac vesmírnych ďalekohľadov, súbor štyroch výkonných nástrojov v dizajne, ktoré budú súčasťou nasledujúceho Dekadálneho prieskumu a ktoré vám pomôžu odpovedať na najzákladnejšie otázky týkajúce sa vesmíru.
Viem, viem, že vesmírny teleskop James Webb sa ešte nedostal do vesmíru a počas jeho súčasného kola testov by mohlo dôjsť k ďalším oneskoreniam. V čase, keď nahrávam toto video, vyzerá to ako máj 2020, ale no tak, viete, že sa vyskytnú oneskorenia.
A potom je tu WFIRST, širokouhlý infračervený vesmírny ďalekohľad, ktorý je v skutočnosti vyrobený zo starého ďalekohľadu triedy Hubbleov, ktorý už Národná agentúra pre prieskum nepotrebovala. Biely dom ho chce zrušiť, Kongres ho zachránil a teraz NASA stavia jeho časti. Za predpokladu, že nedôjde k ďalším oneskoreniam, chystáme sa na spustenie v polovici 20. rokov.
Vlastne som urobil epizódu o superteleskoskopoch a hovoril som o Jamesovi Webbovi a WFIRSTOVI, takže ak sa chcete o týchto observatóriách dozvedieť viac, prečítajte si to najprv.
Dnes pôjdeme ďalej do budúcnosti a pozeráme sa na ďalekohľady ďalšej generácie. Tie, ktoré by mohli byť vypustené za ďalekohľadom, ktorý sa spustí za ďalekohľadom.
Než začnem tieto misie, musím hovoriť o dekadálnom prieskume. Toto je správa vytvorená Národnou akadémiou vied USA pre Kongres a NASA. Je to v podstate zoznam želaní vedcov pre NASA, ktorý definuje najväčšie otázky, ktoré majú v oblasti vedy.
To umožňuje Kongresu prideliť rozpočty a NASA rozvíjať misijné nápady, ktoré pomôžu splniť čo najviac z týchto vedeckých cieľov.
Tieto prieskumy sa robia raz za desať rokov a spájajú výbory pre vedu o Zemi, planétu a astrofyziku. Prezentujú myšlienky, argumentujú, hlasujú a nakoniec sa dohodnú na súbore odporúčaní, ktoré budú definovať vedecké priority v nasledujúcom desaťročí.
V súčasnosti sa nachádzame v období dekadálneho prieskumu 2013 - 2012, takže o niekoľko rokov sa uskutoční ďalší prieskum a vymedzia sa misie v rokoch 2023 - 2032. Viem, že to naozaj znie ako ďaleká budúcnosť, ale čas sa skutočne blíži, aby sa kapela opäť spojila.
Ak vás zaujíma, vložím odkaz na posledný dekadálny prieskum, je to fascinujúci dokument a získate lepší prehľad o tom, ako sa misie spájajú.
Stále sme o pár rokov ďalej od konečného dokumentu, ale seriózne návrhy sú vo fáze plánovania vesmírnych ďalekohľadov novej generácie a sú úžasné. Poďme o nich hovoriť.
HabEx
Prvá misia, na ktorú sa pozrieme, je HabEx alebo Imitable Exoplanet Imaging Mission. Toto je kozmická loď, ktorá bude priamo fotografovať planéty obiehajúce iné hviezdy. Zameria sa na všetky druhy planét, od horúcich Jupiterov po super Zeme, ale jeho primárnym cieľom bude fotografovať exoplanety podobné Zemi a merať ich atmosféru.
Inými slovami, HabEx sa pokúsi odhaliť signály života na planétach obiehajúcich iné hviezdy.
Aby to bolo možné dosiahnuť, musí HabEx blokovať svetlo hviezdy, aby bolo možné odhaliť omnoho slabšie planéty v okolí. Bude na to jeden a možno aj dva spôsoby.
Prvým je použitie koronografu. Je to malá bodka, ktorá sedí vnútri samotného ďalekohľadu, ktorý je umiestnený pred hviezdou a blokuje jeho svetlo. Zostávajúce svetlo, ktoré prechádza ďalekohľadom, pochádza z slabých predmetov okolo hviezdy a môže byť snímané senzorom prístroja.
Ďalekohľad má špeciálne deformovateľné zrkadlo, ktoré je možné vyladiť a vyladiť, až kým sa neobjasnia slabé planéty.
Tu je príklad používaného koronografu na veľmi veľkom ďalekohľade Európskej južnej observatória. Centrálna hviezda je skrytá a odhaľuje okolo nej prachový disk stmievača. Tu je priamy obraz hnedého trpaslíka obiehajúceho okolo hviezdy.
A toto je jedno z najdramatickejších videí, aké som kedy videl, so 4 svety veľkosti Jupiterov obiehajúcich okolo hviezdy HR 8799. Je to trochu trik, vedci animovali pohyb planét medzi pozorovaniami, ale stále, páni.
Druhým spôsobom blokovania svetla bude použitie hviezdicového tieňa. Jedná sa o úplne samostatnú kozmickú loď, ktorá vyzerá ako veterník. Lietajú desiatky tisíc kilometrov od ďalekohľadu a keď sú umiestnené dokonale, blokujú svetlo z centrálnej hviezdy a zároveň umožňujú, aby svetlo z planét uniklo okolo okrajov.
Trik s hviezdnym tieňom sú tie lístky, ktoré vytvárajú mäkšiu hranu, takže svetelné vlny z slabšej planéty sú menej ohnuté. To vytvára veľmi tmavý tieň, ktorý by mal mať najlepšiu šancu odhaliť planéty.
Na rozdiel od väčšiny misií, takéto hviezdne tiene sa dajú použiť s akýmkoľvek observatóriom vo vesmíre. Hubble, James Webb alebo akékoľvek iné observatórium by teda mohlo tento nástroj využiť.
Vždy sme sa sťažovali na to, ako vidíme iba zlomok planét tam pomocou metódy tranzitu alebo radiálnej rýchlosti kvôli tomu, ako sa veci usporiadajú. Ale s misiou ako HabEx môžu planéty vidieť smer, v akejkoľvek konfigurácii.
Okrem tohto primárneho poslania sa bude HabEx používať aj na rôzne astrofyziky, ako je pozorovanie skorého vesmíru a štúdium chemikálií najväčších hviezd pred a po výbuchu ako supernovy.
rys
Ďalej, Lynx, ktorý bude röntgenovým ďalekohľadom novej generácie NASA. Prekvapivo to nie je skratka, je to jednoducho pomenované po zvierati. V rôznych kultúrach sa myslelo, že rysi majú nadprirodzenú schopnosť vidieť skutočnú podstatu vecí.
Röntgenové lúče sú na vyššom konci elektromagnetického spektra a sú blokované zemskou atmosférou, takže na ich zobrazenie je potrebný vesmírny teleskop. NASA má momentálne svoje röntgenové observatórium Chandra a ESA pracuje na svojej misii ATHENA, ktorá sa má začať v roku 2028.
Lynx bude pôsobiť ako partner kozmického ďalekohľadu Jamesa Webba, bude sa dívať na okraj pozorovateľného vesmíru, odhaľuje prvé generácie supermasívnych čiernych dier a časom pomôže zmapovať ich vznik a zlúčenie. Uvidí žiarenie prichádzajúce z horúceho plynu zo skorej kozmickej siete, keď sa spájali prvé galaxie.
A potom sa použije na skúmanie druhov objektov, ktoré sa zameriavajú na objekty Chandra, XMM Newton a ďalšie röntgenové observatóriá: pulzary, zrážky galaxií, kolapsy, supernovy, čierne diery a ďalšie. Dokonca aj normálne hviezdy môžu vydávať röntgenové svetlice, ktoré nám o nich hovoria viac.
Prevažná väčšina vesmíru sa nachádza v oblakoch plynu tak horúcich ako milión Kelvinov. Ak chcete vidieť vesmír tak, ako je, naozaj, chcete sa naň pozrieť v röntgenových lúčoch.
Röntgenové teleskopy sa líšia od observatórií viditeľného svetla, ako je Hubbleov teleskop. Nemôžete mať iba zrkadlo, ktoré odráža röntgenové lúče. Namiesto toho používate zrkadlá s pastvou, ktoré môžu mierne nasmerovať fotóny, ktoré ich zasiahli, a privádzať ich do detektora.
Vďaka vonkajšiemu zrkadlu s dĺžkou 3 metre, ktoré je východiskovou časťou lievika, získate 50 až 100-násobnú citlivosť so 16-násobným zorným poľom a zhromažďujete fotóny rýchlosťou 800-krát vyššou ako rýchlosť Chandra.
Nie som si istý, čo ešte povedať. Bude to monster röntgenové observatórium. Ver mi, astronómovia si myslia, že je to veľmi dobrý nápad.
Priestorový ďalekohľad Origins
Ďalej Origins Space Telescope alebo OST. Rovnako ako James Webb, a Spitzerov vesmírny ďalekohľad, OST bude infračervený ďalekohľad navrhnutý tak, aby pozoroval niektoré z najchladnejších objektov vo vesmíre. Ale bude to ešte väčšie. Kým James Webb má primárne zrkadlo s priemerom 6,5 metra, zrkadlo OST bude s priemerom 9,1 metra.
Predstavte si ďalekohľad takmer taký veľký ako najväčší pozemný ďalekohľad na Zemi, ale vo vesmíre. Vo vesmíre.
Nebude to len veľké, bude chladno.
NASA dokázal ochladiť Spitzera iba na 5 kilvinov - to je 5 stupňov nad absolútnou nulou a len o niečo teplejšie ako je teplota pozadia vo vesmíre. Plánujú znížiť Origins na 4 Kelviny. Neznie to príliš veľa, ale je to veľká technická výzva.
Namiesto toho, aby iba chladili kozmickú loď tekutým héliom, ako to robili so Spitzerom, budú musieť teplo odvádzať po etapách, s reflektormi, radiátormi a nakoniec aj kryo chladičom okolo samotných nástrojov.
S obrovským studeným infračerveným ďalekohľadom Origins posunie pohľad Jamesa Webba na vznik prvých galaxií. Bude to vyzerať v dobe, keď sa formovali prvé hviezdy, v čase, ktorý astronómovia nazývajú temným obdobím.
Uvidí vznik planétových systémov, prachových diskov a priamo pozoruje atmosféru iných planét, ktoré hľadajú biosignatúry, dôkazy o živote vonku.
Tri vzrušujúce misie, ktoré posunú naše vedomosti o vesmíre vpred. Ale nakoniec som si zachránil najväčší a najambicióznejší ďalekohľad
LUVOIR
LUVOIR alebo veľký UV / optický / IR prieskumník. James Webb sa stane silným teleskopom, ale je to infračervený prístroj navrhnutý tak, aby sa pozrel na chladnejšie objekty vo vesmíre, ako sú napríklad galaxie s červeným posunom na začiatku času alebo novo formujúce planetárne systémy. Origins Space Telescope bude lepšou verziou Jamesa Webba.
LUVOIR bude skutočným nástupcom Hubbleovho vesmírneho teleskopu. Bude to obrovský nástroj schopný vidieť v infračervenom, viditeľnom svetle a ultrafialovom svetle.
V dielach sú dva vzory. Jeden, ktorý má priemer 8 metrov a mohol by sa spustiť na vysokovýkonnom vozidle, ako je Falcon Heavy. A ďalší dizajn, ktorý by používal vesmírny systém, ktorý meria 15 metrov. To je o 50% viac ako najväčší ďalekohľad na Zemi. Pamätajte, že Hubbleov hrebeň je len 2,6 metra.
Bude mať široké zorné pole a sadu filtrov a nástrojov, ktoré môžu astronómovia použiť na pozorovanie, čo chcú. Bude vybavený koronografom, o ktorom sme hovorili skôr, priamo pozorovať planéty a zatemňovať ich hviezdy, spektrografom, aby zistil, aké chemikálie sú prítomné v exoplanetovej atmosfére a ďalšie.
LUVOIR bude nástrojom na všeobecné použitie, ktorý astronómovia použijú na objavovanie naprieč astrofyzikálnymi a planetárnymi vedami. Niektoré z jeho schopností však budú zahŕňať: priame pozorovanie exoplanet a hľadanie biosignatov, kategorizácia všetkých rôznych druhov exoplanet tam, od horúcich Jupiterov po super Zeme.
Bude môcť lepšie pozorovať objekty v slnečnej sústave ako čokoľvek iné - ak tam nebudeme mať kozmickú loď, LUVOIR bude dosť dobrý výhľad. Napríklad, tu je pohľad na Enceladusa z Hubbleovho, v porovnaní s názorom od LUVOIR.
Bude môcť pozorovať kdekoľvek vo vesmíre, vidieť oveľa menšie štruktúry ako Hubble. Uvidia prvé galaxie, prvé hviezdy a pomôžu zmerať koncentrácie tmavej hmoty v celom vesmíre.
Astronómovia stále úplne nechápu, čo sa stane, keď hviezdy zhromaždia dostatok hmoty na vznietenie. LUVOIR sa bude zaoberať oblasťami vytvárajúcimi hviezdy, nahliadnuť do plynu a prachu a uvidí najskoršie okamihy vzniku hviezd, ako aj planéty obiehajúce okolo nich.
Dostal som vás úplne a úplne nadšený z budúcnosti astronómie? Dobre. Ale tu sú zlé správy. Neexistuje takmer žiadna šanca, že realita bude zodpovedať tejto fantázii.
Začiatkom tohto mesiaca NASA oznámila, že plánovači misií pracujúci na týchto vesmírnych ďalekohľadoch budú musieť obmedziť svoje rozpočty na tri až päť miliárd dolárov. Doteraz nemali plánovači žiadne pokyny, len navrhovali nástroje, ktoré by vedu dokázali dokončiť.
Inžinieri pracovali na plánoch misií, ktoré mohli ľahko prekročiť 5 miliárd dolárov pre spoločnosti HabEx, Lynx a OST, a zvažovali oveľa väčšie sumy 20 miliárd dolárov pre spoločnosť LUVOIR.
Aj keď Kongres tlačí na prekvapivo veľké rozpočty pre NASA, vesmírna agentúra chce, aby jej plánovači boli konzervatívni. A keď uvažujete o tom, ako sa rozpočet a neskorý James Webb stali, nie je to úplne prekvapujúce.
James Webb mal pôvodne stáť medzi jedným a tromi bodmi päť miliárd dolárov a spustiť ho v rokoch 2007 až 2011. Teraz to vyzerá, že rok 2020 bude zahájený, náklady sa zlomili okolo kongresu, ktorý má mandát na rozpočet 8,8 miliárd dolárov, a je jasné, že stále je toho veľa práce, ktorú treba vykonať.
Pri nedávnom teste s otrasmi inžinieri našli podložky a skrutky, ktoré sa vytriasli z ďalekohľadu. Nie je to ako polica IKEA so zvyšnými časťami. Tieto kusy sú dôležité.
Napriek tomu, že bol teleskop WFIRST zachránený pred sekaním, odhaduje sa na 3,9 miliardy dolárov oproti pôvodnému rozpočtu vo výške 2 miliárd dolárov.
Jeden, dva alebo možno všetky tieto teleskopy sa nakoniec postavia. Vedci sa domnievajú, že to je najdôležitejšie pre ďalšie objavy v astronómii, ale pripravte sa na rozpočtové bitky, prekročenie nákladov a predĺženie časových harmonogramov. Keď sa všetky štúdie stretnú v roku 2019, budeme to vedieť lepšie.
Trvalo by nejaký druh technického zázraku, keby sa všetky štyri ďalekohľady spojili, včas a v rozpočte, aby sa v roku 2035 vyhodili do vesmíru. Budem vás informovať.
