NASA ma na myśli kilka całkiem zaawansowanych koncepcji, jeśli chodzi o teleskopy kosmiczne nowej generacji. Należą do nich Tranzytowa satelita do badań Exoplanet (TESS), który ostatnio zabrał w kosmos, a także Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) (planowane uruchomienie w 2020 r.) Oraz Szerokopasmowy teleskop pomiarowy w podczerwieni (WFIRST), który jest wciąż w fazie rozwoju.
Oprócz tego NASA zidentyfikowała również kilka obiecujących propozycji w ramach swojej Dekadalnej Ankiety 2020 dotyczącej Astrofizyki. Być może jednak najbardziej ambitną koncepcją jest ta, która wymaga teleskopu kosmicznego złożonego z modułów, które same się składałyby. Ta koncepcja została niedawno wybrana do opracowania w fazie I w ramach programu NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) 2018.
Zespołem stojącym za tą koncepcją jest Dmitri Savransky, adiunkt inżynierii mechanicznej i lotniczej na Uniwersytecie Cornell. Wraz z 15 kolegami z USA Savransky opracował koncepcję modułowego teleskopu kosmicznego o długości około 30 metrów z adaptacyjną optyką. Ale prawdziwym kickerem jest fakt, że składałby się on z roju modułów, które gromadziłyby się autonomicznie.
Profesor Savransky doskonale zna się na teleskopach kosmicznych i polowaniu na egzoplanetę, pomagając przy integracji i testowaniu kamery Gemini Planet Imager - instrumentu na południowym teleskopie Gemini w Chile. Brał również udział w planowaniu badania Exoplanet Gemini Planet Imager, w którym odkryto planetę podobną do Jowisza krążącą wokół 51 Eridani (51 Eridani b) w 2015 r.
Patrząc w przyszłość, prof. Savransky wierzy, że samoorganizacja jest sposobem na stworzenie super teleskopu. Gdy on i jego zespół opisali teleskop w swojej propozycji:
„Cała konstrukcja teleskopu, w tym pierwotne i wtórne zwierciadła, wtórna konstrukcja wsporcza i płaska osłona przeciwsłoneczna zostaną zbudowane z jednego, masowo produkowanego modułu statku kosmicznego. Każdy moduł będzie się składał z sześciokątnego statku kosmicznego o średnicy ~ 1 m, zwieńczonego aktywnym lustrem od krawędzi do krawędzi. ”
Moduły te byłyby uruchamiane niezależnie, a następnie nawigowałyby do punktu L2 Sun-Earth za pomocą ruchomych żagli słonecznych. Te żagle staną się osłoną przeciwsłoneczną teleskopu płaskiego, gdy moduły połączą się i zmontują, bez potrzeby pomocy ze strony człowieka lub robota. Choć może się to wydawać radykalnie zaawansowane, z pewnością jest zgodne z tym, czego szuka NIAC.
„Taki jest program NIAC” - powiedział dr Savransky w ostatnim wywiadzie dla Cornell Chronicle. „Poddajesz te nieco szalone pomysły, ale następnie próbujesz je poprzeć kilkoma wstępnymi obliczeniami, a następnie jest to dziewięciomiesięczny projekt, w którym próbujesz odpowiedzieć na pytania dotyczące wykonalności”.
W ramach nagród I fazy NAIC 2018, ogłoszonych 30 marca, zespół otrzymał 125 000 USD w ciągu dziewięciu miesięcy na przeprowadzenie tych badań. Jeśli się to powiedzie, zespół będzie mógł ubiegać się o nagrodę fazy II. Jak wskazał Mason Peck, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej i lotniczej w Cornell oraz były dyrektor ds. Technologii w NASA, Savransky jest na dobrej drodze ze swoją propozycją NIAC:
„W miarę jak autonomiczne statki kosmiczne stają się coraz powszechniejsze, a ponieważ stale doskonalimy sposób budowania bardzo małych statków kosmicznych, sensowne jest pytanie Savransky'ego: Czy można zbudować teleskop kosmiczny, który będzie widzieć dalej i lepiej, używając tylko niedrogie małe elementy, które same się montują na orbicie? ”
Misja docelowa dla tej koncepcji to Large Ultraviolet / Optical / Infrared Surveyor (LUVOIR), propozycja, która jest obecnie badana w ramach badania dekadalnego NASA 2020. Jako jedna z dwóch koncepcji badanych przez NASA Goddard Space Flight Center, ta koncepcja misji wymaga teleskopu kosmicznego z masywnym segmentowym lustrem pierwotnym o średnicy około 15 metrów.
Podobnie jak JWST, lustro LUVOIR składałoby się z regulowanych segmentów, które rozkładałyby się po rozmieszczeniu w kosmosie. Siłowniki i silniki aktywnie dostosowują i wyrównują te segmenty, aby osiągnąć idealne skupienie i przechwytywać światło z słabych i odległych obiektów. Głównym celem tej misji byłoby odkrycie nowych egzoplanet, a także analiza światła z tych, które zostały już odkryte, w celu oceny ich atmosfery.
Jak wskazał Savransky i jego koledzy w swojej propozycji, ich koncepcja jest bezpośrednio zgodna z priorytetami planów technologicznych NASA w zakresie instrumentów naukowych, obserwatoriów oraz systemów czujników oraz robotyki i systemów autonomicznych. Twierdzą także, że architektura jest wiarygodnym środkiem budowy gigantycznego teleskopu kosmicznego, co nie byłoby możliwe w przypadku poprzednich generacji teleskopów, takich jak Hubble i JWST.
„James Webb będzie największym obserwatorium astrofizycznym, jakie kiedykolwiek umieściliśmy w kosmosie, i jest to niezwykle trudne” - powiedział. „Zatem zwiększenie skali do 10 metrów, 12 metrów lub potencjalnie nawet 30 metrów wydaje się prawie niemożliwe, aby wyobrazić sobie, jak zbudowałbyś te teleskopy w taki sam sposób, w jaki je budowaliśmy”.
Po przyznaniu nagrody fazy I zespół planuje przeprowadzić szczegółowe symulacje tego, jak moduły będą latać w przestrzeni i spotkać się ze sobą, aby określić, jak duże muszą być żagle słoneczne. Planują również przeprowadzić analizę zespołu lustra, aby sprawdzić, czy moduły mogą osiągnąć wymaganą liczbę powierzchni po złożeniu.
Jak wskazał Peck, jeśli się powiedzie, propozycja dr Savransky'ego może zmienić zasady gry:
„Jeśli profesor Savransky udowodni wykonalność stworzenia dużego teleskopu kosmicznego z małych kawałków, zmieni sposób, w jaki badamy przestrzeń. Będziemy mogli pozwolić sobie na zobaczenie dalej i lepiej niż kiedykolwiek - może nawet na powierzchnię planety pozasłonecznej ”.
W dniach 5 i 6 czerwca NASA poprowadzi również spotkanie orientacyjne NIAC w Waszyngtonie, gdzie wszyscy zwycięzcy fazy I będą mieli okazję spotkać się i przedyskutować swoje pomysły. Inne propozycje, które otrzymały nagrodę w fazie I, to roboty zmieniające kształt do eksploracji Tytana, lekkie czujniki powietrzne do eksploracji atmosfery Wenus, roboty z rojem skrzydłowym do eksploracji Marsa, nowa forma napędu wiązki dla misji międzygwiezdnych (podobna do Przełomu Starshot) , napędzany parą robot do światów oceanów i samoreplikujące się siedlisko z grzybów.
Możesz przeczytać więcej o tych koncepcjach, a także o tych, które otrzymały nagrodę w fazie II tutaj.
