Większość z nas doświadczyła frustracji związanej z zanieczyszczeniem, mgłą lub chmurami, która zamieniała nocne obserwowanie w ćwiczenie frustracji. Nawet na orbicie teleskopy nie widzą zbyt dobrze przez pył, który zaśmieca wewnętrzny Układ Słoneczny. Ale zespół naukowców z NASA wymyślił sposób na podniesienie astronomii z tej kosmicznej mgły.
Wenus, Ziemia i Mars krążą w obłoku pyłu utworzonego przez komety i sporadyczne zderzenia między asteroidami. Ta tak zwana chmura zodiakalna jest najjaśniejszą cechą Układu Słonecznego po Słońcu i może być nawet tysiąc razy jaśniejsza niż obiekty, na które celują astronomowie. Światło wpływa na obserwacje orbitalne w taki sam sposób, jak światło z pełni księżyca wpływa na obserwacje naziemne. Chmura zodiakalna jest tak jasna, że zakłócała każdą misję obserwacji astronomicznej w podczerwieni, optyce i ultrafiolecie, jaką kiedykolwiek rozpoczęła NASA.
„Mówiąc wprost, astronomowie kosmiczni nigdy nie mieli nocy” - powiedział Matthew Greenhouse, astrofizyk z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, MD. Światło z chmury jest największe na płaszczyźnie orbity Ziemi, tej samej płaszczyźnie, na której działa każdy teleskop kosmiczny.
Jak więc NASA planuje uciec od chmury? Przechylając orbity przyszłych teleskopów. Ten rodzaj regulacji pozwoliłby statkom kosmicznym spędzić znaczną część każdej orbity nad i pod najgrubszym pyłem, co daje wyraźniejszy widok obiektów w przestrzeni.
„Po prostu umieszczając teleskop kosmiczny na tych nachylonych orbitach, możemy poprawić jego czułość dwa razy w świetle ultrafioletowym i 13 razy w podczerwieni”, wyjaśnił Greenhouse. „To przełom w dziedzinie nauki bez absolutnego wzrostu wielkości lustra teleskopu”.
Greenhouse nawiązał współpracę ze Scottem Bensonem oraz zespołem badawczym COllaborative Modeling and Parametric Assessment of Space Systems (COMPASS), oba w NASA Glenn Research Center w Cleveland, OH. Badają misje polegające na umieszczeniu teleskopu w tego rodzaju płaszczyźnie kątowej - orbicie pozazodiakalnej - z wykorzystaniem nowych osiągnięć w układach słonecznych, napędzie elektrycznym i tańszych pojazdach nośnych.
Opracowali misję typu proof-of-concept o nazwie Extra-Zodiacal Explorer (EZE), 1500-funtowe obserwatorium klasy EX. EZE wystrzeliłby na rakietę SpaceX Falcon 9. Potężny nowy napęd słoneczno-elektryczny jako górny stopień kierowałby statek kosmiczny na manewr wspomagany grawitacją za Ziemią lub Marsem, przelot, który przekierowałby misję na orbitę nachyloną nawet o 30 stopni w kierunku Ziemi.
Ewolucyjny silnik strumieniowy Xenon Thruster (NEXT) NASA jest ulepszonym rodzajem napędu jonowego. Działa poprzez usuwanie elektronów z atomów gazu ksenonowego i przyspieszenie naładowanych jonów przez pole elektryczne w celu wytworzenia ciągu. Chociaż tego rodzaju silniki zapewniają w danym momencie znacznie mniejszy nacisk niż tradycyjne rakiety chemiczne, są one znacznie bardziej wydajne pod względem zużycia paliwa i mogą działać przez lata.
Dwa z tych zaawansowanych silników, które czerpią moc z pokładowych paneli słonecznych, byłyby umieszczone w górnym stopniu EZE. Strzelali, by wysłać statek kosmiczny na przelot planetarny, który umieściłby go na orbicie pozazodiakalnej. „Przez ponad 40 000 godzin eksploatowaliśmy jeden ster strumieniowy NEXT w testach naziemnych, co stanowi ponad dwukrotny okres użytkowania steru strumieniowego niezbędny do dostarczenia statku kosmicznego EZE na jego pozazodiakalną orbitę” - wyjaśnił Benson. „To dojrzała technologia, która umożliwi znacznie bardziej opłacalne misje kosmiczne zarówno w dziedzinie astrofizyki, jak i planetologii”.
Zespół twierdzi, że jeśli ta koncepcja misji zadziała, będzie to najlepsza wydajność obserwatorium w historii programu Explorer NASA. Będzie to także zmieniacz gier. Jak wyjaśnił Greenhouse, „sprawi, że orbity pozazodiakalne będą dostępne dla każdego astronoma proponującego program Explorer NASA. Umożliwi to bezprecedensowe możliwości naukowe odkrywcom astrofizyki. ”
Źródło: NASA.
