НАСА имеет в виду несколько довольно продвинутых концепций, когда речь идет о космических телескопах следующего поколения. К ним относятся Транзитный спутник Exoplanet Survey (TESS), который недавно вышел в космос, а также Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST) (планируется к запуску в 2020 году) и Инфракрасный широкоугольный телескоп (WFIRST), который все еще находится в разработке.
Помимо этого, НАСА также определило несколько многообещающих предложений в рамках своего десятилетнего обзора астрофизики в 2020 году. Но, пожалуй, самая амбициозная концепция - это космический телескоп, состоящий из модулей, которые будут собираться сами. Эта концепция была недавно выбрана для этапа I разработки в рамках программы инновационных усовершенствованных концепций НАСА (NIAC) 2018 года.
Команду этой концепции возглавляет Дмитрий Савранский, доцент кафедры механического и аэрокосмического машиностроения Корнельского университета. Вместе с 15 коллегами из США Савранский разработал концепцию модульного космического телескопа длиной ~ 30 метров (100 футов) с адаптивной оптикой. Но настоящая проблема в том, что он будет состоять из множества модулей, которые будут собираться самостоятельно.
Профессор Савранский хорошо разбирается в космических телескопах и поиске экзопланет, помогая интегрировать и тестировать Gemini Planet Imager - инструмент на Южном телескопе Джемини в Чили. Он также принимал участие в планировании исследования экзопланет Gemini Planet Imager, в ходе которого была обнаружена планета, подобная Юпитеру, вращающаяся вокруг 51 Эридани (51 Эридани б) в 2015 году.
Но смотря в будущее, профессор Савранский считает, что самосборка - это путь к созданию супер телескопа. Как он и его команда описали телескоп в своем предложении:
«Вся конструкция телескопа, включая первичное и вторичное зеркала, вторичную опорную конструкцию и планарный солнцезащитный экран, будет построена из единого серийного модуля космического корабля. Каждый модуль будет состоять из гексагонального космического корабля диаметром ~ 1 м, увенчанного узлом активного зеркала "от края до края".
Эти модули будут запускаться независимо и затем перемещаться к точке L2 Солнце-Земля, используя развертываемые солнечные паруса. Эти паруса станут солнечным щитом плоского телескопа, как только модули соберутся и соберутся без помощи человека или робота. Хотя это может показаться радикально продвинутым, это, безусловно, соответствует тому, что ищет NIAC.
«Такова программа NIAC», - сказал д-р Савранский в недавнем интервью газете Cornell Chronicle. «Вы выдвигаете эти несколько сумасшедшие идеи, но затем пытаетесь подкрепить их несколькими первоначальными расчетами, а затем это девятимесячный проект, в котором вы пытаетесь ответить на вопросы о целесообразности».
В рамках награды NAIC Фазы I за 2018 год, которая была объявлена 30 марта, за эти девять месяцев команда была награждена 125 000 долларов США в течение девятимесячного периода. Если они пройдут успешно, команда сможет подать заявку на получение этапа II. Как отметил Мейсон Пек, доцент кафедры механического и аэрокосмического машиностроения в Корнелле и бывший директор по технологиям НАСА, Савранский находится на правильном пути со своим предложением NIAC:
«Поскольку автономные космические аппараты становятся все более распространенными, и по мере того, как мы продолжаем совершенствовать способы создания очень маленьких космических аппаратов, имеет смысл задать вопрос Савранскому: возможно ли построить космический телескоп, который может видеть дальше и лучше, используя только недорогие мелкие компоненты, которые самостоятельно собираются на орбите? »
Целевой миссией для этой концепции является Большой ультрафиолетовый / оптический / инфракрасный съемщик (LUVOIR), предложение, которое в настоящее время изучается в рамках десятилетнего обследования НАСА в 2020 году. В качестве одной из двух концепций, которые исследует Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, эта концепция требует космического телескопа с массивным сегментированным основным зеркалом, диаметр которого составляет около 15 метров (49 футов).
Как и JWST, зеркало LUVOIR будет состоять из регулируемых сегментов, которые будут разворачиваться после развертывания в космосе. Приводы и двигатели будут активно регулировать и выравнивать эти сегменты для достижения идеальной фокусировки и захвата света от слабых и удаленных объектов. Основной целью этой миссии будет открытие новых экзопланет, а также анализ света от тех, которые уже были обнаружены, для оценки их атмосфер.
Как Савранский и его коллеги указали в своем предложении, их концепция напрямую соответствует приоритетам технологических дорожных карт НАСА в области научных приборов, обсерваторий, сенсорных систем, робототехники и автономных систем. Они также заявляют, что архитектура является надежным средством для создания гигантского космического телескопа, что было бы невозможно для предыдущих поколений телескопов, таких как кочка и JWST.
«Джеймс Уэбб станет крупнейшей астрофизической обсерваторией, которую мы когда-либо размещали в космосе, и это невероятно сложно», - сказал он. «Таким образом, увеличиваясь в масштабе, до 10, 12 или даже 30 метров, кажется почти невозможным представить, как вы будете строить эти телескопы так же, как мы их строим».
Получив награду Фазы I, команда планирует провести подробное моделирование того, как модули будут летать в пространстве и встречаться друг с другом, чтобы определить, насколько большими должны быть солнечные паруса. Они также планируют провести анализ сборки зеркала, чтобы удостовериться, что модули могут достичь требуемой площади поверхности после сборки.
Как указал Пек, в случае успеха предложение доктора Савранского может изменить ситуацию:
«Если профессор Савранский докажет целесообразность создания большого космического телескопа из крошечных кусочков, он изменит то, как мы исследуем космос. Мы сможем позволить себе видеть дальше и лучше, чем когда-либо - возможно, даже на поверхности внесолнечной планеты ».
5 и 6 июня НАСА также проведет Ориентационное собрание NIAC в Вашингтоне, округ Колумбия, где все победители Фазы I смогут встретиться и обсудить свои идеи. Другие предложения, получившие награду Фазы I, включают в себя роботов, изменяющих форму, для исследования Титана, легкие воздушные датчики для исследования атмосферы Венеры, роботы с колеблющимся крылом для исследования Марса, новую форму движителя луча для межзвездных миссий (по аналогии с «Звездным выстрелом») паровой робот для океанических миров и самовоспроизводящаяся среда обитания из грибов.
Вы можете прочитать больше об этих концепциях, а также о тех, кто был награжден Фазой II, здесь.
