За да подпомогнат бъдещите усилия за намиране и проучване на екзопланети, инженерите от Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА - съвместно с Програмата за изследване на екзопланетите (ExEP) - работят за създаването на Starshade. Веднъж разгърнат, този революционен космически кораб ще помогне на телескопите от следващо поколение, като блокира тъмната светлина, идваща от далечни звезди, така че екзопланетите да могат да бъдат изобразявани директно.
Въпреки че това може да звучи доста направо, Starshade също ще трябва да се включи в някаква сериозна формация, която лети, за да си върши работата ефективно. Това беше заключението на достигнатия от екипа на Starshade Technology Development (известен още като S5) Milestone 4 доклад - който е достъпен чрез уебсайта на ExEP. Както се посочва в доклада, Starshade ще трябва да бъде перфектно приведена в съответствие с космическите телескопи, дори на екстремни разстояния.
Докато досега са открити над четири хиляди екзопланети без помощта на Starshade, по-голямата част от тях са открити с косвени средства. Най-ефективните средства включват наблюдение на далечни звезди за периодични потапяния в яркостта, които показват преминаването на планетите (методът на транзит) и измерване на движенията на звездата напред и назад, за да се определи наличието на планетарна система (методът на радиалната скорост).
Макар и ефективни при откриване на екзопланети и получаване на точни оценки за техния размер, маса и орбитален период, тези методи не са много ефективни, когато става въпрос за определяне какви са условията на техните повърхности. За целта учените трябва да могат да получат спектрографска информация за тези атмосфери на планетите, което е ключово за определянето дали те действително могат да бъдат обитаеми.
Единственият надежден начин да направите това с по-малки скалисти планети (известни още като „подобни на Земята“) е чрез директно изобразяване. Но тъй като звездите могат да бъдат милиарди пъти по-ярки от светлината, отразена от атмосферата на планетата, това е изключително труден процес. Влезте в Starshade, който би блокирал ярката светлина на звезди, използвайки сянка, която би се развихрила от космическия кораб като венчелистчетата на цвете.
Това ще подобри драстично шансовете на космическите телескопи, забелязващи всякакви планети, които обикалят около звезда. Въпреки това, за да работи този метод, двата космически кораба ще трябва да останат подравнени на разстояние до 1 метър (3 фута), въпреки факта, че те ще летят на разстояние до 40 000 км (24 850 мили) един от друг. Ако са
Както обясни инженерът на JPL Майкъл Ботъм в неотдавнашна прессъобщение на НАСА:
„Разстоянията, за които говорим за технологията на звездата, са трудно да си представим. Ако сенника се намали до размерите на питиета, телескопът ще бъде с големина на молив за молив и те ще бъдат разделени с около 60 мили [100 километра]. А сега си представете тези два обекта свободно плаващи в пространството. И двамата изпитват тези малки влекачи и натискания от гравитацията и други сили, а на това разстояние се опитваме да ги поддържаме и двете точно в рамките на около 2 милиметра. "
Докладът S5 Milestone 4 разглеждаше предимно разстояние от 20 000 до 40 000 км (12 500 до 25 000 мили) и сянка, която е с диаметър 26 метра (85 фута). В рамките на тези параметри космически кораб Starshade би могъл да работи с мисия като телескопа на широколентовия инфрачервен анкетен апарат на НАСА (WFIRST), телескоп с първично огледало с диаметър 2,4 m (~ 16,5 фута) в диаметър, който трябва да бъде пуснат до средата -2020s.
След като определи необходимото привеждане в съответствие между двата космически кораба, Bottom и неговият екип също разработиха иновативен начин за телескопи като WFIRST да определят дали Starshade трябва да излезе от изравняване. Това се състоеше в изграждането на компютърна програма, която да разпознае кога светлите и тъмните модели са центрирани в телескопа и кога са се отклонили от центъра.
Отдолу откри, че техниката е много ефективна при усещането на най-малките промени в позицията на Starshade, дори и при екстремни разстояния. За да се гарантира, че той се подравнява, колегата от JPL инженерът Тибо Флиноа и неговите колеги разработиха набор от алгоритми, които разчитат на информацията, предоставена от програмата на Bottom, за да определят кога тласъците на Starshade трябва да задействат, за да го поддържат в съответствие.
В съчетание с работата на Bottom, този доклад показа, че поддържането на двата космически кораба е подравнено е възможно с помощта на автоматизирани сензори и управление на тягата - дори ако се използват по-голям звезден сенник и телескоп и са разположени на разстояние 74 000 км (46 000 мили) един от друг. Докато е революционен по отношение на автономните системи, това предложение се основава на дълга традиция за учените от НАСА.
Както обясни Фил Уилямс, мениджър на дейността на NASA за развитие на технологиите Starshade:
„Това за мен е прекрасен пример за това как космическата технология става все по-изключителна, като надгражда върху предишните си успехи. Ние използваме формация, летяща в космоса всеки път, когато капсула акостира в Международната космическа станция. Но Майкъл и Тибо са стигнали далеч отвъд това и са показали начин да поддържат формация над мащаби, по-големи от самата Земя. "
Потвърждавайки, че НАСА може да отговори на тези строги изисквания за „датчици и контрол на формирането“, дъното и колегата от JPL инженерът Тибо Флиноас се обърнаха към една от трите технологични пропуски, изправени пред мисията Starshade - по-конкретно как точните разстояния са свързани с размера на сянката себе си и основното огледало на телескопа.
Като един от космическите телескопи от следващото поколение на НАСА, който ще се развива през следващите години, WFIRST ще бъде първата мисия за използване на друга форма на технология за блокиране на светлината. Известен като звезден коронаграф, този инструмент ще бъде интегриран в телескопа и ще му позволи директно да заснема изображения от Нептун към екзопланети с размер на Юпитер.
Въпреки че проектът Starshade все още не е одобрен за полет, потенциално може да бъде изпратен да работи с WFIRST до края на 2020-те. Изпълнението на изискването за формация е само една стъпка към демонстриране, че проектът е осъществим. Не забравяйте да разгледате това страхотно видео, което обяснява как би работила мисията на Starshade, с любезното съдействие на НАСА JPL:
