Космическият телескоп Хъбъл е в космоса от 28 години, създавайки някои от най-красивите и научно важни образи на Космоса, които човечеството някога е направило. Но нека си признаем, Хъбъл остарява и вероятно няма да бъде с нас твърде много дълго.
Космическият телескоп "Джеймс Уеб" от НАСА е в последните етапи на тестване и WFIRST чака в крилата. Ще се радвате да знаете, че в момента има още космически телескопи, набор от четири мощни инструменти в дизайна в момента, които ще бъдат част от следващото десетилетие и помагат да отговорите на най-фундаменталните въпроси за Космоса.
Знам, знам, че космическият телескоп на Джеймс Уеб все още не е достигнал космоса и все още може да има повече закъснения, докато преминава през текущия кръг от тестове. По времето, когато снимам това видео, изглежда като май 2020 г., но хайде, знаете, че ще има забавяне.
И тогава има WFIRST, широкоъгълният инфрачервен космически телескоп, който всъщност е направен от стар телескоп от клас Хъбъл, от който Националната разузнавателна служба вече нямаше нужда. Белият дом иска да го отмени, Конгресът го спаси и сега НАСА изгражда части от него. Ако приемем, че не се стига до повече закъснения, разглеждаме старта в средата на 2020-те.
Всъщност направих епизод за супертелескопи и говорих за Джеймс Уеб и WFIRST, така че ако искате да научите повече за тези обсерватории, първо проверете това.
Днес ще отидем по-далеч в бъдещето, за да разгледаме следващите поколения телескопи. Тези, които биха могли да бъдат изстреляни след телескопа, който се пуска след телескопа, който идва следващият.
Преди да се ровя в тези мисии, трябва да говоря за десетилетие. Това е доклад, създаден от Националната академия на науките на САЩ за Конгреса и НАСА. Това е по същество списък от желания от учени до НАСА, определящ най-големите въпроси, които имат в областта на науката.
Това позволява на Конгреса да назначи бюджети, а НАСА да разработи идеи за мисия, които ще помогнат за изпълнение на колкото се може повече от тези цели на науката.
Тези проучвания се правят веднъж на десетилетие, като се събират комитети по наука за Земята, планетарна наука и астрофизика. Те представят идеи, спорят, гласуват и в крайна сметка се договарят за набор от препоръки, които ще определят приоритетите на науката през следващото десетилетие.
В момента сме в периода на десетилетието на проучването 2013-2022 г., така че само след няколко години предстои следващото проучване и ще определяме мисиите от 2023-2032 г. Знам, това наистина звучи като далечното бъдеще, но времето всъщност изтича, за да върнем групата отново.
Ако се интересувате, ще сложа връзка към последното десетилетно проучване, това е увлекателен документ и ще получите по-добър представа как мисиите се събират.
Все още сме на няколко години от окончателния документ, но сериозните предложения са в етапите на планиране на космическите телескопи от ново поколение и те са страхотни. Нека да поговорим за тях
HabEx
Първата мисия, която ще разгледаме, е HabEx или Мисията за изображения на обитаемата екзопланета. Това е космически кораб, който директно ще фотографира планети в орбита на други звезди. Той ще бъде насочен към всички видове планети, от горещи Юпитери до супер Земи, но основната му цел ще бъде да снима екзопланети, подобни на Земята, и да измерва атмосферата им.
С други думи, HabEx ще опита да открие сигнали за живот на планетите, които обикалят около други звезди.
За да постигне това, HabEx трябва да блокира светлината от звездата, така че да се разкрият много по-бедни планети наблизо. Ще има един и може би два начина да направите това.
Първият е използването на коронаграф. Това е мъничка точка, която седи вътре в самия телескоп, който е разположен пред звездата и блокира нейната светлина. Останалата светлина, преминаваща през телескопа, идва от по-бледите обекти около звездата и може да бъде изобразена от сензора на инструмента.
Телескопът има специално деформиращо се огледало, което може да се ощипва и настройва, докато по-бледите планети не се видят.
Ето пример за използван коронаграф в много големия телескоп на Европейската южна обсерватория. Централната звезда е скрита, разкривайки димния прах около нея. Ето директно изображение на кафяво джудже, обикалящо около звезда.
И това е един от най-драматичните видеоклипове, които мисля, че съм виждал, с 4 света с размер на Юпитер, орбитали около звездата HR 8799. Това е малко трик, изследователите анимираха движението на планетите между наблюденията, но все пак, уау.
Вторият метод за блокиране на светлината ще бъде използването на Starshade. Това е напълно отделен космически кораб, който прилича на въртящо колело. Той лети на десетки хиляди километри от телескопа, а когато е позициониран перфектно, блокира светлината от централната звезда, като същевременно позволява светлината от планетите да изтече около краищата.
Номерът с Starshade са тези венчелистчета, които създават по-мек ръб, така че светлинните вълни от по-слабата планета да са по-малко огънати. Това създава много тъмна сянка, която трябва да има най-добрия шанс при разкриване на планети.
За разлика от повечето мисии, Starshades като тази може да се използва с всяка обсерватория в космоса. Така Хъбъл, Джеймс Уеб или друга обсерватория може да се възползва от този инструмент.
Винаги сме се оплаквали как можем да видим само част от планетите навън, използвайки метода на транзитна или радиална скорост, поради това как нещата се подреждат. Но при мисия като HabEx, на планетите може да се види посока, във всяка конфигурация.
В допълнение към тази основна мисия, HabEx ще бъде използван и за различни астрофизики, като наблюдение на ранната Вселена и изучаване на химикалите на най-големите звезди преди и след като те експлодират като свръхнови.
рис
На следващо място, Lynx, който ще бъде рентгенов телескоп от следващото поколение на НАСА Изненадващо, това не е съкращение, а просто е кръстено на животното. В различните култури се смяташе, че Lynxes имат свръхестествената способност да виждат истинската същност на нещата.
Рентгеновите лъчи са в горния край на електромагнитния спектър и са блокирани от земната атмосфера, така че се нуждаете от космически телескоп, за да можете да ги видите. В момента НАСА разполага с рентгенова обсерватория Чандра, а ESA работи над мисията си ATHENA, която трябва да стартира през 2028 година.
Lynx ще играе ролята на партньор на космическия телескоп James Webb, надниквайки до ръба на наблюдаваната Вселена, разкривайки първите поколения свръхмасивни черни дупки и помагайки да се очертае тяхното формиране и сливане във времето. Ще видите радиация, идваща от горещия газ от ранната космическа мрежа, тъй като първите галактики се сближават.
След това ще бъде използван за изследване на видовете обекти Чандра, XMM Нютон и други рентгенови обсерватории, фокусирани върху: пулсари, сблъсъци в галактика, колапси, свръхнови, черни дупки и др. Дори нормалните звезди могат да издават рентгенови светкавици, които ни казват повече за тях.
По-голямата част от материята на Вселената е разположена в газови облаци, горещи като милион келвини. Ако искате да видите Вселената такава, каквато наистина е, искате да я погледнете в рентгенови лъчи.
Рентгеновите телескопи са различни от обсерваториите за видима светлина като Хъбъл. Не можете просто да имате огледало, което отскача рентгенови лъчи. Вместо това използвате огледала за падане на паша, които могат леко да пренасочват фотоните, които ги удрят, насочвайки ги към детектор.
С 3-метров външно огледало, началната част на фунията, той ще осигури 50-100 пъти по-голяма чувствителност с 16 пъти по-голямо зрително поле, събирайки фотони с 800 пъти по-голяма скорост от Chandra.
Не съм сигурен какво друго да кажа. Това ще бъде рентгенова обсерватория на чудовища. Повярвайте ми, астрономите смятат, че това е много добра идея.
Произход космически телескоп
На следващо място, космическият телескоп Origins или OST. Подобно на Джеймс Уеб и космическия телескоп Спицър, OST ще бъде инфрачервен телескоп, предназначен да наблюдава някои от най-готините обекти във Вселената. Но ще бъде още по-голямо. Докато Джеймс Уеб има основно огледало с размери 6,5 метра, OST огледалото ще бъде с дължина 9,1 метра.
Представете си телескоп, почти толкова голям, колкото най-големите наземни телескопи на Земята, но навън в космоса. В космоса.
Няма да е просто, ще е студено.
НАСА успя да охлади Спицер до само 5 Келвин - това е 5 градуса над абсолютната нула и малко по-топло от фоновата температура на Вселената. Те планират да намалят Origins до 4 Келвина. Не звучи много, но е огромно инженерно предизвикателство.
Вместо просто да охлаждат космическия кораб с течен хелий, както са правили със Spitzer, те ще трябва да отделят топлината на етапи, с рефлектори, радиатори и накрая криоохладител около самите инструменти.
С огромен, студен инфрачервен телескоп, Origins ще избута отвъд гледката на Джеймс Уеб за формирането на първите галактики. Ще погледнем към ерата, когато са се образували първите звезди, време, което астрономите наричат Тъмните векове.
Ще видите формирането на планетарни системи, прахови дискове и директно ще наблюдавате атмосферата на други планети, търсейки биосигнатури, доказателства за живот там.
Три вълнуващи мисии, които ще тласнат нашите знания за Вселената напред. Но за последно спасих най-големия, най-амбициозен телескоп
LUVOIR
LUVOIR или Големият UV / оптичен / инфрачервен геодезист. Джеймс Уеб ще бъде мощен телескоп, но това е инфрачервен инструмент, предназначен да гледа на по-готини обекти във Вселената, като червено изместени галактики в началото на времето или новообразуващи се планетарни системи. Космическият телескоп Origins ще бъде по-добра версия на Джеймс Уеб.
LUVOIR ще бъде истинският наследник на космическия телескоп Хъбъл. Това ще бъде огромен инструмент, способен да вижда в инфрачервена, видима светлина и ултравиолетова светлина.
В творбите има два дизайна. Един, който е с дължина 8 метра и може да се изстреля на тежкотоварен автомобил като Falcon Heavy. И още един дизайн, който би използвал системата за изстрелване на космоса, която е с размери 15 метра. Това е 50% по-голямо от най-големия телескоп на Земята. Не забравяйте, че Хъбъл е само 2,6 метра.
Той ще има широко зрително поле и набор от филтри и инструменти, които астрономите могат да използват, за да наблюдават каквото си поискат. Ще бъде снабден с коронаграф, за който говорихме по-рано, за директно наблюдение на планети и затъмняване на техните звезди, спектрограф, за да разбере какви химикали присъстват в атмосферата на екзопланета и др.
LUVOIR ще бъде инструмент с общо предназначение, който астрономите ще използват за открития в областите на астрофизиката и планетарните науки. Но някои от неговите възможности ще включват: директно наблюдение на екзопланети и търсене на биосигнатури, категоризиране на всички различни видове екзопланети там, от горещи Юпитери до супер Земи.
Ще може да наблюдава обекти в Слънчевата система по-добре от всичко друго - ако нямаме космически кораб там, LUVOIR ще бъде доста добра гледка. Например, ето изглед на Енцелад от Хъбъл в сравнение с изгледа от LUVOIR.
Той ще може да гледа навсякъде във Вселената, да вижда много по-малки структури от Хъбъл. Ще видят първите галактики, първите звезди и ще помогнат за измерване на концентрациите на тъмна материя във Вселената.
Астрономите все още не разбират напълно какво се случва, когато звездите събират достатъчно маса, за да се запалят. LUVOIR ще погледне в звездообразуващи региони, ще надникне през газа и праха и ще види най-ранните моменти на формиране на звезди, както и планетите, които ги обикалят около тях.
Взех ли ви напълно и напълно развълнуван от бъдещето на астрономията? Добре. Но ето лошите новини Почти няма вероятност реалността да отговаря на тази фантазия.
По-рано този месец НАСА обяви, че планиращите мисии, работещи върху тези космически телескопи, ще трябва да ограничат бюджетите си между три и пет милиарда долара. Досега, планиращите не са имали никакви насоки, те трябваше просто да проектират инструменти, които да вършат науката.
Инженерите работиха над плановете на мисията, които лесно биха могли да преминат $ 5 милиарда за HabEx, Lynx и OST, и обмисляха много по-големи $ 20 милиарда за LUVOIR.
Въпреки че Конгресът настоява за изненадващо големи бюджети за НАСА, космическата агенция иска планиращите да бъдат консервативни. И когато се замислите колко над бюджета и покойния Джеймс Уеб стана, това не е напълно изненадващо.
Първоначално Джеймс Уеб трябваше да струва между една и три точки пет милиарда долара и да стартира между 2007 и 2011 г. Сега изглежда като 2020 за изстрелване, разходите се провалиха пред бюджета на Конгреса, натоварен с 8,8 милиарда долара, и е ясно, че има още много на работа, която трябва да се свърши.
При неотдавнашен тест за разклащане инженерите откриха шайби и винтове, които са се разклатили от телескопа. Това не е като рафт от IKEA с остатъчни части. Тези парчета са важни.
Въпреки че е спасен от блока за рязане, WFIRST телескопът се оценява на 3,9 милиарда долара, спрямо първоначалния си бюджет от 2 милиарда долара.
Един, два или може би всички тези телескопи в крайна сметка ще бъдат изградени. Това според учените е най-важно да направят следващите открития в астрономията, но се подгответе за бюджетни битки, надвишаване на разходите и продължителни срокове. Ще знаем по-добре, когато всички изследвания се съберат през 2019 г.
Би било необходимо някакво инженерно чудо, за да се съберат и четирите телескопа навреме и по бюджет, за да взривят заедно до 2035 г. Ще ви информирам.
