NASA a transformat o mulțime de capete în ultimii ani datorită conceptului său New World Mission - aka. Starshade. Constând dintr-un oculter gigant în formă de flori, această navă spațială propusă este destinată a fi dislocată alături de un telescop spațial (cel mai probabil Telescopul spațial James Webb). Acesta va bloca apoi strălucirea stelelor îndepărtate, creând o eclipsă artificială pentru a facilita detectarea și studierea planetelor care le orbitează.
Singura problemă este că acest concept trebuie să coste un bănuț destul de mare - se estimează la 750 de milioane la 3 miliarde de dolari în acest moment! De aceea, profesorul Stanford, Simone D’Amico (cu ajutorul expertului exoplanetelor Bruce Macintosh) propune o versiune redusă a conceptului pentru a demonstra eficacitatea acestuia. Cunoscut sub numele de mDot, acest oculter va face aceeași treabă, dar cu o fracțiune din cost.
Scopul din spatele unui ocult este simplu. Când vânează exoplanete, astronomii sunt nevoiți să se bazeze în principal pe metode indirecte - cea mai frecventă fiind Metoda de tranzit. Aceasta implică monitorizarea stelelor pentru scufundări în luminozitate, care sunt atribuite planetelor care trec între ele și observator. Măsurând rata și frecvența acestor scufundări, astronomii sunt capabili să determine dimensiunile exoplanetelor și perioadele lor orbitale.
Așa cum a explicat Simone D’Amico, al cărui laborator lucrează la acest sistem de eclipsare, într-o declarație de presă a Universității Stanford:
„Cu măsurători indirecte, puteți detecta obiecte în apropierea unei stele și puteți descoperi perioada orbitelor și distanța lor de stea. Aceasta este toate informațiile importante, dar cu o observare directă, puteți caracteriza compoziția chimică a planetei și puteți observa semne ale activității biologice - viața. ”
Cu toate acestea, această metodă suferă, de asemenea, de o rată substanțială de falsuri pozitive și, în general, necesită ca o parte din orbita planetei să intersecteze o linie de vedere între steaua gazdă și Pământ. Studierea exoplanetelor în sine este, de asemenea, destul de dificilă, deoarece lumina care vine de la stea este probabil să fie de câteva miliarde de ori mai strălucitoare decât lumina reflectată de pe planetă.
Capacitatea de a studia această lumină reflectată prezintă un interes deosebit, deoarece ar furniza date valoroase despre atmosfera exoplanetelor. Ca atare, sunt dezvoltate mai multe tehnologii cheie pentru a bloca lumina interferă a stelelor. O astfel de tehnologie este o navă spațială echipată cu oculator. Împerecheată cu un telescop spațial, această navă spațială ar crea o eclipsă artificială în fața stelei, astfel încât obiectele din jurul acesteia (adică exoplanetele) să poată fi văzute clar.
În plus față de costurile semnificative pentru construirea unuia, există și problema dimensiunii și a implementării. Pentru ca o astfel de misiune să funcționeze, oculterul în sine ar trebui să aibă aproximativ dimensiunea unui diamant de baseball - 27,5 metri (90 de picioare) în diametru. De asemenea, ar trebui să fie separat de telescop cu o distanță egală cu mai multe diametre Pământ și ar trebui să fie dislocat dincolo de orbita Pământului. Toate acestea se adaugă unei misiuni destul de costisitoare!
Ca atare, D'Amico - profesor asistent și șeful Laboratorului Space Rendezvous (SRL) de la Stanford - și Bruce Macintosh (un profesor de fizică din Stanford) s-au alăturat pentru a crea o versiune mai mică, numită Ocupator / Telescop Miniaturizat Distribuit ( mDOT). Scopul principal al mDOT este de a oferi o demonstrație de zbor cu costuri reduse a tehnologiei, în speranța creșterii încrederii într-o misiune pe scară largă.
După cum a explicat Adam Koenig, un student absolvent la SRL:
„Până în prezent, nu a existat nicio misiune cu gradul de sofisticare care ar fi necesar pentru unul dintre aceste observatorii de imagistică exoplanetă. Când ceriți sediului pentru câteva miliarde de dolari pentru a face ceva de genul acesta, ar fi ideal să putem spune că am mai aruncat toate acestea înainte. Acesta este doar mai mare. "
Constând din două părți, sistemul mDOT profită de evoluțiile recente ale tehnologiei de miniaturizare și a satelitului mic (satelit). Primul este un microsatelit de 100 kg care este echipat cu o stea de 3 metri diametru. Al doilea este un nanosatelit de 10 kg care poartă un telescop cu o dimensiune de 10 cm (3.937 in) în diametru. Ambele componente vor fi desfășurate pe orbita înaltă a Pământului, cu o separare nominală mai mică de 1.000 de kilometri (621 mi).
Cu ajutorul colegilor de la SRL, forma umbrelei stelare a mDOT a fost reformulată pentru a se potrivi constrângerilor unei nave spațiale mult mai mici. După cum a explicat Koenig, această umbrelă de stele redusă și special concepută va putea face aceeași treabă ca versiunea pe scară largă, în formă de flori - și pe un buget!
„Cu această formă geometrică specială, puteți face ca lumina să difere în jurul umbrelei de stele pentru a se anula”, a spus el. „Atunci, ai o umbră foarte adâncă chiar în centru. Umbra este suficient de adâncă pentru ca lumina stelei să nu interfereze cu observațiile unei planete din apropiere. "
Cu toate acestea, întrucât umbra creată de umbra de stele a mDOT are doar zeci de centimetri în diametru, nanosatelitul va face o manevră atentă pentru a rămâne în el. În acest scop, D’Amico și SRL au conceput, de asemenea, un sistem autonom pentru nanosatelit, care să îi permită să efectueze manevre de formare cu umbra stelară, să rupă formarea la nevoie și să revină cu aceasta din nou mai târziu.
O limitare nefericită a tehnologiei este faptul că nu va putea soluționa planetele asemănătoare Pământului. Mai ales în ceea ce privește stelele de tip M (pitic roșu), aceste planete sunt susceptibile de a orbita prea aproape de stelele părinte pentru a fi observate clar. Cu toate acestea, va putea rezolva giganții de gaz de dimensiunea Jupiter și va ajuta la caracterizarea concentrațiilor de praf exozodiacal în jurul stelelor din apropiere - ambele priorități pentru NASA.
Între timp, D’Amico și colegii săi vor folosi testbed-ul pentru Navigare Rendezvătoare și Optică (TRON) pentru a-și testa conceptul mDOT. Această facilitate a fost special construită de D’Amico pentru a reproduce tipurile de condiții de iluminare complexe și unice pe care le întâlnesc senzorii în spațiu. În următorii ani, el și echipa sa vor lucra pentru a se asigura că sistemul funcționează înainte de a crea un eventual prototip.
După cum a spus D’Amico despre munca pe care o îndeplinesc el și colegii săi la SNL:
„Sunt entuziasmat de programul meu de cercetare de la Stanford, deoarece abordăm provocări importante. Vreau să vă ajut să răspundeți la întrebări fundamentale și dacă priviți în toate direcțiile actuale ale științei și explorării spațiale - fie că încercăm să observăm exoplanetele, să aflăm despre evoluția universului, să asamblăm structuri în spațiu sau să înțelegem planeta noastră - formarea satelitului - zborul este facilitatorul cheie. "
Alte proiecte în care D’Amico și SNL sunt angajate în prezent includ dezvoltarea de formațiuni mai mari de nave spațiale minuscule (de asemenea, „sateliți roi”). În trecut, D'Amico a colaborat cu NASA la proiecte precum GRACE - o misiune care a cartografiat variațiile câmpului gravitațional al Pământului ca parte a programului NASA Earth System Pathfinder (ESSP) - și TanDEM-X, un sponsorizat de SEA misiune care a dat hărți 3D ale Pământului.
Aceste și alte proiecte care încearcă să utilizeze miniaturizarea în scopul explorării spațiale promit o nouă eră de costuri mai mici și o accesibilitate mai mare. Cu aplicații de la roiuri de sateliți minusculi de cercetare și comunicații până la nanocrafturi capabile să facă călătoria către Alpha Centauri cu viteze relativiste (Breakthrough Starshot), viitorul spațiului pare destul de promițător!
Asigurați-vă că vedeți și acest videoclip al instalației TRON, prin amabilitatea Universității Standford:
