Космический телескоп Хаббл находится в космосе в течение 28 лет, создавая некоторые из самых красивых и научно важных изображений космоса, которые когда-либо делало человечество. Но давайте посмотрим правде в глаза, Хаббл стареет, и, вероятно, он не будет с нами слишком долго.
Космический телескоп НАСА им. Джеймса Вебба находится на завершающей стадии испытаний, и WFIRST ждет своего часа. Вы будете рады узнать, что в работе еще больше космических телескопов, набор из четырех мощных инструментов в дизайне, которые станут частью следующего десятилетнего обзора и помогут ответить на самые фундаментальные вопросы о космосе.
Я знаю, я знаю, что космический телескоп Джеймса Уэбба еще даже не достиг космоса, и все еще может быть больше задержек, поскольку он проходит текущий цикл испытаний. В то время, когда я записываю это видео, оно похоже на май 2020 года, но давай, ты знаешь, что будут задержки.
А еще есть WFIRST, широкоугольный инфракрасный космический телескоп, который на самом деле сделан из старого телескопа класса Хаббл, который больше не нужен Национальному разведывательному управлению. Белый дом хочет отменить его, Конгресс спас его, и теперь НАСА строит его части. Предполагая, что больше не будет задержек, мы смотрим на запуск в середине 2020-х годов.
Я на самом деле сделал эпизод о супертелескопах и рассказал о Джеймсе Уэббе и WFIRST, так что если вы хотите узнать больше об этих обсерваториях, сначала проверьте это.
Сегодня мы пойдем дальше в будущее, чтобы посмотреть телескопы следующего поколения. Те, которые могут быть запущены после телескопа, который будет запущен после телескопа, который будет следующим.
Прежде чем я углублюсь в эти миссии, мне нужно поговорить об Обзоре Десятилетий. Это отчет, созданный Национальной академией наук США для Конгресса и НАСА. По сути, это список пожеланий ученых НАСА, в котором определены самые большие вопросы, которые у них есть в области науки.
Это позволяет Конгрессу распределять бюджеты, а НАСА - разрабатывать идеи миссий, которые помогут выполнить как можно больше из этих научных целей.
Эти обзоры проводятся раз в десять лет, объединяя комитеты по наукам о Земле, планетологии и астрофизике. Они выдвигают идеи, спорят, голосуют и в конечном итоге согласовывают ряд рекомендаций, которые будут определять приоритеты науки на следующее десятилетие.
В настоящее время мы находимся в периоде десятилетнего обследования 2013–2022 годов, поэтому через несколько лет будет проведено следующее обследование, и мы определим миссии на 2023–2032 годы. Я знаю, это действительно похоже на далекое будущее, но время уходит, чтобы группа снова собралась вместе.
Если вам интересно, я добавлю ссылку на последнее десятилетнее исследование, это увлекательный документ, и вы получите лучшее представление о том, как собираются миссии.
До окончательного документа еще несколько лет, но серьезные предложения находятся на стадии планирования космических телескопов следующего поколения, и они потрясающие. Давайте поговорим о них.
HabEx
Первая миссия, которую мы рассмотрим, - это HabEx, или Habitable Exoplanet Imaging Mission. Это космический корабль, который будет непосредственно фотографировать планеты, вращающиеся вокруг других звезд. Он будет нацелен на все виды планет, от горячих Юпитеров до супер-Земли, но его основной целью будет сфотографировать подобные Земле экзопланеты и измерить их атмосферу.
Другими словами, HabEx попытается обнаружить сигналы жизни на планетах, вращающихся вокруг других звезд.
Чтобы сделать это, HabEx должен заблокировать свет от звезды, чтобы можно было обнаружить много более слабых планет поблизости. У него будет один и, может быть, два способа сделать это.
Первый использует коронограф. Это крошечная точка, которая находится внутри самого телескопа, который расположен перед звездой и блокирует ее свет. Оставшийся свет, проходящий через телескоп, исходит от более слабых объектов вокруг звезды и может быть отображен датчиком прибора.
У телескопа есть специальное деформируемое зеркало, которое можно настраивать и настраивать до тех пор, пока не появятся более слабые планеты.
Вот пример используемого коронографа на очень большом телескопе Европейской южной обсерватории. Центральная звезда скрыта, обнажая диммерный диск вокруг нее. Вот прямое изображение коричневого карлика, вращающегося вокруг звезды.
И это одно из самых драматических видео, которое я когда-либо видел, с 4 мирами размером с Юпитер, вращающихся вокруг звезды HR 8799. Это немного хитрость, исследователи оживили движение планет между наблюдениями, но все же, вау.
Второй метод блокирования света будет использовать Звездную Тень. Это совершенно отдельный космический корабль, похожий на вертушку. Он летит на десятки тысяч километров от телескопа, и, когда он идеально расположен, он блокирует свет от центральной звезды, в то же время позволяя свету планет рассеиваться по краям.
Уловка Звездной Тени - это те лепестки, которые создают более мягкий край, так что световые волны от более слабой планеты менее изогнуты. Это создает очень темную тень, которая должна иметь наилучшие шансы на раскрытие планет.
В отличие от большинства миссий, Звездные Тени можно использовать с любой обсерваторией в космосе. Таким образом, Хаббл, Джеймс Уэбб или любая другая обсерватория могут воспользоваться этим инструментом.
Мы всегда жаловались на то, что мы можем видеть только часть планет, используя метод транзита или лучевой скорости, из-за того, как все выстраивается. Но с такой миссией, как HabEx, планеты можно увидеть в любом направлении.
В дополнение к этой основной миссии, HabEx также будет использоваться для различных астрофизических исследований, таких как наблюдение за ранней Вселенной и изучение химических веществ самых больших звезд до и после того, как они взорвались как сверхновые.
Рысь
Затем Lynx, который станет рентгеновским телескопом следующего поколения НАСА. Удивительно, но это не аббревиатура, оно просто названо в честь животного. Считалось, что в разных культурах рыси обладали сверхъестественной способностью видеть истинную природу вещей.
Рентгеновские лучи находятся на более высоком конце электромагнитного спектра, и они заблокированы атмосферой Земли, поэтому вам нужен космический телескоп, чтобы иметь возможность их видеть. Прямо сейчас НАСА имеет свою рентгеновскую обсерваторию Чандра, а ЕКА работает над своей миссией ATHENA, запуск которой запланирован на 2028 год.
Lynx будет выступать в качестве партнера космического телескопа Джеймса Уэбба, всматриваясь в край наблюдаемой Вселенной, выявляя первые поколения сверхмассивных черных дыр и помогая составить график их формирования и слияния с течением времени. Он увидит излучение, исходящее от горячего газа из ранней космической сети, когда первые галактики собирались вместе.
И затем он будет использоваться для изучения видов объектов, на которых фокусируются Чандра, XMM Ньютон и другие рентгеновские обсерватории: пульсары, столкновения галактик, коллапсары, сверхновые звезды, черные дыры и многое другое. Даже нормальные звезды могут испускать рентгеновские вспышки, которые говорят нам больше о них.
Подавляющее большинство материи Вселенной находится в облаках газа, горячих, как миллион Кельвинов. Если вы хотите увидеть Вселенную такой, какая она есть на самом деле, вы хотите посмотреть на нее в рентгеновских лучах.
Рентгеновские телескопы отличаются от обсерваторий видимого света, таких как Хаббл. Вы не можете просто иметь зеркало, которое отражает рентгеновские лучи. Вместо этого вы используете зеркала падающего падения, которые могут слегка перенаправлять фотоны, которые ударяют их, направляя их на детектор.
Благодаря 3-метровому внешнему зеркалу, являющемуся начальной частью воронки, он обеспечит 50-100-кратную чувствительность с 16-кратным полем зрения, собирая фотоны с 800-кратной скоростью Чандры.
Я не уверен, что еще сказать. Это будет чудовищная рентгеновская обсерватория. Поверьте мне, астрономы считают, что это очень хорошая идея.
Космический телескоп Origins
Далее космический телескоп Origins или OST. Как Джеймс Уэбб и космический телескоп Spitzer, OST станет инфракрасным телескопом, предназначенным для наблюдения за некоторыми из самых крутых объектов во Вселенной. Но это будет еще больше. В то время как Джеймс Уэбб имеет основное зеркало 6,5 метра в диаметре, зеркало OST будет 9,1 метра в ширину.
Представьте себе телескоп, почти такой же большой, как самые большие наземные телескопы на Земле, но находящиеся в космосе. В космосе.
Это не будет просто большим, будет холодно.
НАСА смогла охладить Спитцера до 5 Кельвинов - это на 5 градусов выше абсолютного нуля, и немного теплее, чем фоновая температура Вселенной. Они планируют снизить начало до 4 Кельвинов. Звучит не так много, но это огромная инженерная задача.
Вместо того, чтобы просто охлаждать космический корабль жидким гелием, как это делали со Spitzer, им нужно будет постепенно отводить тепло с помощью отражателей, радиаторов и, наконец, криоохладителя вокруг самих приборов.
Обладая огромным холодным инфракрасным телескопом, Origins превзойдет мнение Джеймса Вебба о формировании первых галактик. Это будет эпоха, когда формировались первые звезды, время, которое астрономы называют темными веками.
Он увидит формирование планетных систем, пылевых дисков и непосредственно наблюдает за атмосферой других планет в поисках биосигнатур, свидетельств жизни там.
Три захватывающие миссии, которые продвинут наше знание Вселенной вперед. Но я спас самый большой, самый амбициозный телескоп за последние
LUVOIR
LUVOIR, или Большой UV / Optical / IR Surveyor. Джеймс Уэбб собирается стать мощным телескопом, но это инфракрасный инструмент, предназначенный для наблюдения за более холодными объектами во Вселенной, такими как галактики со смещенным красным цветом в начале времени, или за вновь формирующимися планетными системами. Космический телескоп Origins станет лучшей версией Джеймса Уэбба.
LUVOIR станет истинным преемником космического телескопа Хаббла. Это будет огромный инструмент, способный видеть в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне.
В работах два дизайна. Тот, который имеет 8 метров в поперечнике и может запускаться на тяжелом транспортном средстве, таком как Falcon Heavy. И еще один проект, который будет использовать систему космического запуска, которая измеряет 15 метров в поперечнике. Это на 50% больше, чем у самого большого наземного телескопа. Помните, Хаббл всего 2,6 метра.
Он будет иметь широкое поле зрения и набор фильтров и инструментов, которые астрономы могут использовать для наблюдения за тем, что они хотят. Он будет оснащен коронографом, о котором мы говорили ранее, для непосредственного наблюдения за планетами и затемнения их звезд, спектрографом для выяснения того, какие химические вещества присутствуют в атмосферах экзопланет, и многим другим.
LUVOIR будет инструментом общего назначения, который астрономы будут использовать для открытий в областях астрофизики и планетологии. Но некоторые из его возможностей будут включать: непосредственное наблюдение экзопланет и поиск биосигнатур, классификацию всех видов экзопланет, от горячих Юпитеров до супер-Земли.
Он сможет наблюдать объекты в Солнечной системе лучше, чем что-либо еще - если у нас нет космического корабля, LUVOIR будет довольно хорошим обзором. Например, вот вид на Энцелад из Хаббла, по сравнению с видом из LUVOIR.
Он сможет смотреть куда угодно во Вселенной, видеть гораздо меньшие структуры, чем Хаббл. Он увидит первые галактики, первые звезды и поможет измерить концентрации темной материи по всей Вселенной.
Астрономы до сих пор не до конца понимают, что происходит, когда звезды набирают массу, достаточную для зажигания. LUVOIR рассмотрит области звездообразования, заглянет сквозь газ и пыль и увидит самые ранние моменты звездообразования, а также планеты, вращающиеся вокруг них.
Разве я полностью и полностью взволнован будущим астрономии? Хорошо. Но вот и плохие новости. Почти нет шансов, что реальность будет соответствовать этой фантазии.
Ранее в этом месяце НАСА объявило, что планировщики миссий, работающие на этих космических телескопах, должны будут ограничить свои бюджеты от трех до пяти миллиардов долларов. До сих пор у планировщиков не было никаких руководящих принципов, они должны были просто проектировать инструменты, которые могли бы сделать науку выполненной.
Инженеры работали над планами миссий, которые могли бы легко перевалить за 5 миллиардов долларов для HabEx, Lynx и OST, и рассматривали гораздо большие 20 миллиардов долларов для LUVOIR.
Даже при том, что Конгресс настаивал на неожиданно больших бюджетах для НАСА, космическое агентство хочет, чтобы его планировщики были консервативными. И если учесть, насколько перерасход бюджета и покойный Джеймс Уэбб стали, это не совсем удивительно.
Первоначально Джеймс Уэбб должен был стоить от одного до трех миллиардов долларов и запустить его в период между 2007 и 2011 годами. Теперь это похоже на 2020 год для запуска, расходы превысили бюджет, выделенный Конгрессом на 8,8 миллиардов долларов, и ясно, что еще много работы предстоит сделать.
В недавнем испытании на встряхивание инженеры нашли шайбы и винты, которые вытряхнули из телескопа. Это не похоже на полку IKEA с оставшимися частями. Эти части важны.
Несмотря на то, что он был сохранен из рубящего блока, телескоп WFIRST оценивается в 3,9 млрд долларов по сравнению с его первоначальным бюджетом в 2 млрд долларов.
Один, два или, может быть, даже все эти телескопы будут построены. Это то, что ученые считают наиболее важным, чтобы сделать следующие открытия в астрономии, но подготовиться к бюджетным битвам, перерасходу средств и растяжению сроков. Мы узнаем лучше, когда все исследования соберутся в 2019 году.
Чтобы все три телескопа собрались вместе, вовремя и по бюджету, понадобилось бы какое-то чудо инженерной мысли, чтобы вместе взлететь в космос в 2035 году. Я буду держать вас в курсе.
