NASA má na mysli niektoré veľmi pokročilé koncepty, pokiaľ ide o ďalšiu generáciu vesmírnych teleskopov. Medzi ne patrí Transiting Satellite Exoplanet Survey Satellite (TESS), ktorý sa nedávno dostal do vesmíru, ako aj James Webb Space Telescope (JWST) (naplánované na spustenie v roku 2020) a Širokouhlý infračervený prieskumný ďalekohľad (WFIRST), ktorá sa stále vyvíja.
Okrem toho NASA identifikovala aj niekoľko sľubných návrhov v rámci svojho Dekadálneho prieskumu o astrofyzike do roku 2020. Ale možno najambicióznejšia koncepcia si vyžaduje vesmírny teleskop pozostávajúci z modulov, ktoré by sa zostavili. Táto koncepcia bola nedávno vybraná pre vývoj fázy I ako súčasť programu NIAC (NASA Inovatívne pokročilé koncepty) z roku 2018.
Tím, ktorý stojí za touto koncepciou, vedie Dmitrij Savranský, odborný asistent strojného a leteckého inžinierstva na Cornell University. Savransky spolu s 15 kolegami z USA vytvoril koncept modulárneho vesmírneho teleskopu s dĺžkou ~ 30 metrov (100 stôp) s adaptívnou optikou. Skutočným kickerom je však skutočnosť, že by pozostával z roja modulov, ktoré by sa zostavovali autonómne.
Savransky je dobre oboznámený s vesmírnymi teleskopmi a poľovačkami na exoplanety. Pomohol pri integrácii a testovaní Gemini Planet Imager - nástroja na južnom teleskope Gemini v Čile. Podieľal sa aj na plánovaní prieskumu Exoplanet Planet Gemini Planet Imager, ktorý v roku 2015 objavil planétu podobnú Jupiteru obiehajúcu 51 Eridani (51 Eridani b).
Savransky sa však pozerá do budúcnosti a verí, že sebestačovanie je spôsob, ako vytvoriť super ďalekohľad. Ako on a jeho tím opísali teleskop v ich návrhu:
„Celá konštrukcia ďalekohľadu, vrátane primárnych a sekundárnych zrkadiel, sekundárnej nosnej konštrukcie a planárneho slnečného štítu, bude skonštruovaná z jedného sériovo vyrábaného modulu kozmickej lode. Každý modul bude pozostávať zo šesťuholníkovej kozmickej lode s priemerom približne 1 m, ktorá bude pokrytá aktívnou zostavou zrkadiel od seba po okraj. ““
Tieto moduly by sa uviedli na trh samostatne a potom pomocou navigačných solárnych plachiet prejdite na miesto L2 Sun-Earth L2. Tieto plachty sa potom stanú slnečným štítom s plošnými teleskopmi, keď sa moduly spoja a zostavia, bez potreby ľudskej alebo robotickej pomoci. Aj keď to môže znieť radikálne pokročilé, určite to zodpovedá tomu, čo NIAC hľadá.
"To je to, čo je program NIAC," uviedol Dr. Savransky v nedávnom rozhovore s Cornellskou kronikou. "Rozmiešate tieto trochu bláznivé nápady, ale potom sa ich pokúsite zálohovať pomocou niekoľkých počiatočných výpočtov a potom je to deväťmesačný projekt, v ktorom sa snažíte odpovedať na otázky uskutočniteľnosti."
V rámci ocenení fázy I NAIC 2018, ktoré boli vyhlásené 30. marca, získal tím za vykonanie týchto štúdií 125 000 dolárov za deväťmesačné obdobie. Ak budú úspešné, tím bude môcť požiadať o ocenenie fázy II. Ako uviedol Mason Peck, docent strojného a leteckého inžinierstva v Cornell a bývalý hlavný technologický dôstojník v NASA, Savransky je so svojím návrhom NIAC na správnej ceste:
„Keď sa autonómna kozmická loď stáva bežnejšou, a keď sa neustále zdokonaľujeme, ako vyrábame veľmi malú kozmickú loď, dáva zmysel položiť Savranského otázku: Je možné postaviť kozmický ďalekohľad, ktorý bude vidieť ďalej a lepšie, len s použitím lacné malé komponenty, ktoré sa zostavia na obežnej dráhe? “
Cieľovou misiou tohto konceptu je veľký ultrafialový / optický / infračervený prieskumník (LUVOIR), návrh, ktorý sa v súčasnosti skúma v rámci dekadálneho prieskumu NASA 2020. Ako jeden z dvoch konceptov, ktoré skúmajú Goddardovo vesmírne letové stredisko NASA, si tento koncept misie vyžaduje vesmírny teleskop s masívnym segmentovaným primárnym zrkadlom, ktoré meria priemer asi 15 metrov (49 stôp).
Rovnako ako JWST, aj zrkadlo LUVOIR by bolo tvorené nastaviteľnými segmentmi, ktoré by sa po rozvinutí do vesmíru rozvinuli. Ovládače a motory by tieto segmenty aktívne upravovali a zarovnávali tak, aby sa dosiahlo dokonalé zaostrenie a zachytenie svetla zo slabých a vzdialených objektov. Hlavným cieľom tejto misie by bolo objaviť nové exoplanety a analyzovať svetlo z tých, ktoré už boli objavené, aby zhodnotili svoju atmosféru.
Ako Savransky a jeho kolegovia uviedli vo svojom návrhu, ich koncepcia je priamo v súlade s prioritami technologických plánov NASA vo vedeckých prístrojoch, observatóriách a senzorových systémoch a robotike a autonómnych systémoch. Uvádzajú tiež, že architektúra je vierohodným prostriedkom na vytvorenie obrovského vesmírneho teleskopu, ktorý by pre predchádzajúce generácie ďalekohľadov nebol možný. Hubble a JWST.
"James Webb bude najväčším astrofyzikálnym observatóriom, aké sme kedy umiestnili do vesmíru, a je to neuveriteľne ťažké," uviedol. "Takže, keď ideme do mierky na 10 metrov alebo 12 metrov alebo prípadne dokonca 30 metrov, zdá sa takmer nemožné predstaviť si, ako by ste tieto teleskopy stavali rovnako, ako sme ich stavali."
Po udelení ceny fázy I plánuje tím vykonať podrobnú simuláciu toho, ako moduly budú lietať v priestore, a stretnúť sa spolu, aby sa určilo, aká veľká musí byť solárna plachta. Plánujú tiež vykonať analýzu zostavy zrkadiel, aby sa potvrdilo, že moduly by mohli po zostavení dosiahnuť požadovanú hodnotu povrchu.
Ako naznačil Peck, ak bude úspešný, návrh Dr. Savranského by mohol byť menič hry:
„Ak profesor Savransky preukáže realizovateľnosť vytvorenia veľkého vesmírneho teleskopu z malých kúskov, zmení to, ako skúmame vesmír. Budeme si môcť dovoliť vidieť ďalej a lepšie ako kedykoľvek predtým - možno dokonca na povrch extrasolárnej planéty. ““
5. a 6. júna usporiada NASA tiež orientačné stretnutie NIAC vo Washingtone D.C., kde všetci víťazi fázy I budú mať možnosť stretnúť sa a diskutovať o svojich nápadoch. Medzi ďalšie návrhy, ktoré získali ocenenie Phase I, patria roboty s posunom tvaru na objavovanie Titanu, ľahké vzdušné snímače na skúmanie atmosféry Venuše, roboty na snímanie rojov s krídlami na objavovanie Marsu, nová forma pohonu lúčov pre medzihviezdne misie (podobne ako prieniku Breakthrough Starshot). , robot poháňaný parou pre morské svety a samoreprodukujúci sa biotop vyrobený z huby.
Viac informácií o týchto konceptoch, ako aj o konceptoch, ktorým bola udelená cena fázy II, nájdete tu.
