Aby pomohli s budúcimi snahami o nájdenie a štúdium exoplanet, pracujú inžinieri v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory NASA v spojení s programom Exoplanet Exploration Programme (ExEP) - aby vytvorili hviezdu. Po nasadení pomôže táto revolučná kozmická loď ďalekohľadom novej generácie blokovaním zakrývajúceho svetla prichádzajúceho zo vzdialených hviezd, aby bolo možné exoplanety priamo zobrazovať.
Aj keď to môže znieť celkom jednoznačne, hviezdny tieň sa bude musieť zapojiť aj do nejakej vážnej formácie lietania, aby mohol svoju prácu efektívne vykonávať. To bol záver, ku ktorému dospel tím správy technologického rozvoja spoločnosti Starshade (aka. S5) Milestone 4 - ktorý je k dispozícii na webovej stránke ExEP. Ako sa uvádza v správe, hviezdicový odtieň bude musieť byť dokonale zladený s vesmírnymi teleskopmi, a to aj v extrémnych vzdialenostiach.
Kým doteraz bolo objavených vyše štyridsať tisíc exoplanet bez pomoci hviezdneho tieňa, veľká väčšina z nich bola objavená pomocou nepriamych prostriedkov. Najúčinnejšie prostriedky zahŕňajú pozorovanie vzdialených hviezd pre periodické poklesy jasu, ktoré naznačujú priechod planét (Tranzitná metóda) a meranie pohybov hviezdy tam a späť, aby sa určila prítomnosť planétového systému (metóda radiálnej rýchlosti).
Aj keď sú tieto metódy účinné pri zisťovaní exoplanet a získavaní presných odhadov ich veľkosti, hmotnosti a obežnej periódy, nie sú príliš účinné, pokiaľ ide o určenie toho, aké podmienky sú na ich povrchu. Aby to vedci dokázali, musia byť schopní získať spektrografické informácie o atmosfére týchto planét, čo je kľúčom k určeniu, či by mohli byť skutočne obývateľné.
Jediným spoľahlivým spôsobom, ako to dosiahnuť pri menších skalnatých planétach (známych ako „Zem“), je priame zobrazenie. Ale keďže hviezdy môžu byť miliardy krát jasnejšie ako svetlo odrážané z atmosféry planéty, je to neuveriteľne ťažký proces. Vstúpte do tieňa Hviezd, ktorá by blokovala jasné svetlo hviezd pomocou tieňa, ktorý by sa rozvinul z kozmickej lode ako okvetné lístky kvetov.
Tým sa dramaticky zlepší pravdepodobnosť, že vesmírne teleskopy uvidia všetky planéty, ktoré obiehajú okolo hviezdy. Aby však táto metóda fungovala, obe kozmické lode sa budú musieť vyrovnať s presnosťou na 1 meter (3 stopy), a to napriek skutočnosti, že budú odletieť až do vzdialenosti 40 000 km (24 850 míľ). Ak sú
Ako vysvetlil inžinier JPL Michael Bottom v nedávnej tlačovej správe NASA:
„Vzdialenosť, o ktorej hovoríme pre technológiu hviezdicového tieňa, je ťažké si predstaviť. Keby sa hviezdny tieň zmenšil na veľkosť nápojovej dráhy, teleskop by mal veľkosť gumy na ceruzky a boli by od seba vzdialené asi 100 kilometrov. Teraz si predstavte, že tieto dva objekty sú voľne plávajúce vo vesmíre. Obaja zažívajú tieto malé remorkéry a klátiky z gravitácie a iných síl a na túto vzdialenosť sa ich snažíme udržiavať presne v rozmedzí asi 2 milimetrov. “
Správa S5 Milestone 4 sa zamerala predovšetkým na rozsah vzdialenosti 20 000 až 40 000 km (12 500 až 25 000 míľ) a odtieň, ktorý meral priemer 26 metrov (85 stôp). V rámci týchto parametrov by kozmická loď Starshade bola schopná pracovať s misiou, ako je NASA Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), ďalekohľad s primárnym zrkadlom s priemerom 2,4 m (~ 16,5 ft) v priemere, ktorý je nastavený na spustenie do stredu -2020s.
Po určení potrebného vyrovnania medzi dvoma kozmickými loďami, Bottom a jeho tím tiež vyvinuli inovatívny spôsob pre ďalekohľady, ako je WFIRST, aby určili, či sa má hviezdny tieň posunúť mimo vyrovnanie. To spočívalo v zostavení počítačového programu, ktorý by dokázal rozpoznať, kedy sa svetelné a tmavé vzory sústredili na teleskop a keď sa unášali mimo stredu.
Spodok zistil, že táto technika bola veľmi účinná pri snímaní najmenších zmien v polohe hviezdneho tieňa, a to aj pri extrémnych vzdialenostiach. Aby sa zaistilo, že sa bude udržiavať vyrovnaný, kolega inžinier spoločnosti JPL Thibault Flinois a jeho kolegovia vyvinuli sadu algoritmov, ktoré sa spoliehajú na informácie poskytované programom Bottom, aby určili, kedy by mali výbojky hviezdneho tieňa strieľať, aby sa udržali v zarovnaní.
V kombinácii s prácou Bottom táto správa ukázala, že udržiavanie zarovnania dvoch kozmických lodí je možné pomocou automatických senzorov a ovládacích prvkov rakety, aj keď boli použité väčšie hviezdy a ďalekohľady umiestnené vo vzdialenosti 74 000 km (46 000 míľ). Pokiaľ ide o autonómne systémy, tento návrh vychádza z dlhoročnej tradície vedcov NASA.
Ako Phil Willems, manažér činnosti spoločnosti NASA v oblasti vývoja technológie hviezdnych tieňov, vysvetlil:
„Toto je pre mňa vynikajúci príklad toho, ako sa vesmírna technológia stáva výnimočnejšou tým, že stavia na svojich predchádzajúcich úspechoch. Formačné lietanie používame vo vesmíre zakaždým, keď sa kapsula kapsúl na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Ale Michael a Thibault zašli ďaleko za to a ukázali spôsob, ako udržať formáciu na mierkach väčších ako samotná Zem. “
Potvrdením, že NASA môže splniť tieto prísne požiadavky na „zisťovanie a riadenie formácie“, zdola a kolega technik JPL Thibault Flinois vyriešili jednu z troch technologických medzier, ktorým čelí misia Starshade - konkrétne, ako presné súvisiace vzdialenosti súvisia s veľkosťou tieňa. sám o sebe a primárne zrkadlo ďalekohľadu.
Ako jeden z kozmických ďalekohľadov NASA budúcej generácie, ktorý príde v nasledujúcich rokoch, bude WFIRST prvou misiou, ktorá bude používať inú formu technológie blokovania svetla. Tento nástroj, známy ako hviezdny koronograf, bude integrovaný do ďalekohľadu a umožní mu priamo zachytiť snímky Neptúna na exoplanetách veľkosti Jupiter.
Zatiaľ čo projekt Starshade ešte nebol schválený na let, jeden by mohol byť poslaný do práce s WFIRST do konca roku 2020. Splnenie požiadavky formácie je len jedným krokom k preukázaniu uskutočniteľnosti projektu. Nezabudnite sa pozrieť na toto skvelé video, ktoré vysvetľuje, ako by fungovala misia Starshade, so súhlasom NASA JPL:
