Pentru a ajuta eforturile viitoare de a localiza și studia exoplanetele, inginerii de la Laboratorul de propulsie Jet al NASA - împreună cu Programul de explorare Exoplanet (ExEP) - lucrează la crearea Starshade. Odată implementată, această navă spațială revoluționară va ajuta telescoapele de generație viitoare blocând lumina obscură care vine de la stele îndepărtate, astfel încât exoplanetele să poată fi imaginate direct.
În timp ce acest lucru poate părea destul de simplu, Starshade va trebui, de asemenea, să se angajeze într-o formație serioasă care zboară pentru a-și face treaba în mod eficient. Aceasta a fost concluzia raportului la care s-a ajuns de la Starshade Technology Development (numit S5) Milestone 4 - care este disponibil pe site-ul web ExEP. După cum afirma raportul, Starshade va trebui să fie perfect aliniată cu telescoapele spațiale, chiar și la distanțe extreme.
În timp ce până în prezent au fost descoperite peste patru mii de exoplanete, fără ajutorul unei Starshade, marea majoritate a acestora au fost descoperite folosind mijloace indirecte. Cele mai eficiente mijloace au implicat observarea stelelor îndepărtate pentru scufundări periodice în luminozitate care indică trecerea planetelor (Metoda de tranzit) și măsurarea mișcărilor unei stele înainte și înapoi pentru a determina prezența unui sistem planetar (Metoda de viteză radială).
Deși sunt eficiente pentru detectarea exoplanetelor și obținerea unor estimări exacte ale mărimii, masei și perioadei orbitale a acestora, aceste metode nu sunt foarte eficiente când vine vorba de a determina ce condiții sunt ca suprafețele lor. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință trebuie să poată obține informații spectrografice cu privire la aceste atmosfere ale planetelor, ceea ce este esențial pentru a determina dacă acestea ar putea fi de fapt locuibile.
Singura modalitate de încredere de a face acest lucru cu planete mai mici și stâncoase (de asemenea, „asemănătoare Pământului”) este prin imagistica directă. Dar, deoarece stelele pot fi de miliarde de ori mai strălucitoare decât lumina reflectată din atmosfera unei planete, acesta este un proces incredibil de dificil de realizat. Intrați în umbrele de stele, care ar bloca lumina strălucitoare a stelelor folosind o umbră care s-ar desfășura de la nava spațială precum petalele unei flori.
Acest lucru va îmbunătăți dramatic șansele de telescoape spațiale care detectează planete care orbitează o stea. Cu toate acestea, pentru ca această metodă să funcționeze, cele două nave spațiale vor trebui să rămână aliniate la un metru (3 metri), în ciuda faptului că vor zbura până la 40.000 de km distanță. Daca sunt
După cum a explicat inginerul JPL Michael Bottom într-un recent comunicat de presă al NASA:
„Distanțele despre care vorbim pentru tehnologia cu umbre de stele sunt cam greu de imaginat. Dacă abajurul de stele ar fi redus până la dimensiunea unui coaster de băuturi, telescopul ar fi de dimensiunea unei ștergătoare de creion și ar fi separate cu aproximativ 60 de mile [100 de kilometri]. Acum imaginați-vă că cele două obiecte plutesc liber în spațiu. Amândoi se confruntă cu aceste mici remorchere și denivelări ale gravitației și ale altor forțe, iar pe această distanță încercăm să le menținem pe ambele linii cu o distanță de aproximativ 2 milimetri. "
Raportul S5 Milestone 4 privea în primul rând o distanță de separare de 20.000 până la 40.000 km (12.500 - 25.000 mi) și o umbră care măsura 26 metri (85 picioare) în diametru. În cadrul acestor parametri, o navă spațială Starshade ar putea să funcționeze cu o misiune precum Telescopul de cercetare infraroșu Wide Field al NASA (WFIRST), un telescop cu o oglindă primară cu diametrul de 2,4 m (~ 16,5 ft), care va fi lansat până la mijlocul -2020s.
După ce au determinat alinierea necesară între cele două nave spațiale, Bottom și echipa sa au dezvoltat, de asemenea, o modalitate inovatoare pentru telescoape precum WFIRST pentru a determina dacă Starshade va scăpa de aliniere. Aceasta a constat în construirea unui program de calculator care să poată recunoaște atunci când tiparele întunecate și întunecate erau centrate pe telescop și când acestea se aruncaseră în derivă.
De jos a constatat că tehnica a fost foarte eficientă la sesizarea celor mai mici schimbări în poziția unei Starshade, chiar și la distanțele extreme implicate. Pentru a se asigura că se menține aliniat, colegul de inginer JPL Thibault Flinois și colegii săi au dezvoltat un set de algoritmi care se bazează pe informațiile furnizate de programul Bottom pentru a stabili când aruncătorii de la Starshade ar trebui să tragă pentru a-l menține în aliniere.
Combinat cu activitatea de la Bottom, acest raport a arătat că menținerea celor două nave spațiale este alăturată folosind senzori automatizați și comenzi de propulsor - chiar dacă s-a folosit o stea și un telescop mai mari și poziționate la o distanță de 74.000 km (46.000 mi). Deși revoluționară în ceea ce privește sistemele autonome, această propunere se bazează pe o lungă tradiție pentru oamenii de știință NASA.
După cum a explicat Phil Willems, managerul activității de dezvoltare tehnologică Starshade a NASA:
„Acest lucru este pentru mine un exemplu fin al modului în care tehnologia spațială devine din ce în ce mai extraordinară, bazându-se pe succesele sale anterioare. Folosim formarea care zboară în spațiu de fiecare dată când o capsulă se angajează la Stația Spațială Internațională. Dar Michael și Thibault au trecut mult peste asta și au arătat o modalitate de a menține formarea la scări mai mari decât Pământul în sine. ”
Prin confirmarea faptului că NASA poate îndeplini aceste cerințe stricte de „sesizare și control” a formării, Thibault Flinois și inginerul JPL au abordat una dintre cele trei lacune tehnologice cu care se confruntă misiunea Starshade - în mod specific, modul în care distanțele exacte implicate sunt legate de dimensiunea umbrei. ea însăși și oglinda primară a telescopului.
Fiind unul dintre telescoapele spațiale de nouă generație ale NASA, care vor apărea în următorii ani, WFIRST va fi prima misiune care va folosi o altă formă de tehnologie de blocare a luminii. Cunoscut sub numele de coronagraf stelar, acest instrument va fi integrat în telescop și îi va permite să capteze direct imagini din Neptun către exoplanetele de dimensiunea Jupiter.
Deși un proiect Starshade nu a fost încă aprobat pentru zbor, ar putea fi trimis să lucreze cu WFIRST până la sfârșitul anilor 2020. Îndeplinirea cerinței de formare-zbor este doar un pas către demonstrarea faptului că proiectul este realizabil. Asigurați-vă că consultați acest video interesant, care explică cum ar funcționa o misiune Starshade, cu amabilitatea NASA JPL:
