Космический телескоп WFIRST получает «звездные очки»
AstroNews.ru - 25 Сентября 2019 22:29:28
Когда новый космический телескоп НАСА начнет работу в середине 2020-х годов, он будет смотреть на вселенную через одни из самых сложных солнцезащитных очков, когда-либо созданных.
Эту многослойную технологию, инструмент для коронографа, можно более правильно назвать «звездными стеклами»: системой масок, призм, детекторов и даже самосгибающихся зеркал, созданных для того, чтобы блокировать блики от далеких звезд, но обнаруживать планеты на орбите вокруг их.
Как правило, этот яркий свет очень сильный, что исключает любые шансы увидеть планеты, вращающиеся вокруг звезд, называемых экзопланетами, сказал Джейсон Роудс, исследователь проекта широкодиапазонного инфракрасного телескопа (WFIRST) в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
Фотоны звезды - частицы света - значительно подавляют любой свет, приходящий от планеты, вращающейся на орбите.
«То, что мы пытаемся сделать, это исключить миллиард фотонов от звезды, но поймать каждый фотон, который идет от планеты», - сказал Роудс.
Коронограф WFIRST только что завершил важную веху: предварительный обзор проекта НАСА. Это означает, что прибор соответствует всем требованиям дизайна, назначения и бюджета, и теперь может переходить к следующему этапу: сборке аппаратного обеспечения, который полетит в космос. «Это один из серии таких обзоров, в которых рассматриваются все аспекты миссии», - сказал научный сотрудник проекта WFIRST Джеффри Крук из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
«Каждый из этих обзоров является всеобъемлющим», - сказал Крук. «Мы затрагиваем все аспекты миссии, чтобы показать, что все условия выполняются».
Коронаграф миссии WFIRST призван продемонстрировать всю мощь передовых технологий. Поскольку он получает свет непосредственно от больших газообразных экзопланет и от дисков пыли и газа, окружающих другие звезды, он укажет путь к технологиям для космических телескопов будущего.
Будущие телескопы с еще более сложными коронографами смогут генерировать однопиксельные «изображения» каменистых планет размером с Землю. Затем свет будет разлагаться в «спектр», показывая, какие газы присутствуют в атмосфере планеты - возможно, кислород, метан, углекислый газ и, возможно, даже признаки жизни.
«С WFIRST мы сможем получать изображения и спектры этих больших планет с целью отработки технологий, которые будут использоваться в будущих миссиях - в конечном итоге взглянуть на маленькие каменистые планеты, на поверхности которых может быть жидкая вода, или даже признаки жизни, такие как наша планета", сказал Роудс.
Таким образом, WFIRST является своего рода пионером. Вот почему НАСА считает коронограф «технологической демонстрацией». Хотя это может привести к важным научным открытиям, его главная задача - доказать научному сообществу, что сложные коронографы действительно могут работать в космосе.
«Это может быть самый сложный астрономический инструмент, который когда-либо летал», - сказал Роудс.
Космический телескоп Хаббл НАСА, находящийся на орбите с 1990 года, является пока единственной флагманской миссией астрофизики НАСА, включающей в себя коронографы - гораздо более простые и менее сложные версии, чем будет летать на WFIRST.
Но к моменту запуска в середине 2020-х годов WFIRST станет третьей такой миссией, включающей технологию коронографа. Космический телескоп James Webb НАСА, планируемый к запуску в 2021 году, будет включать в себя коронограф с остротой зрения, большей, чем у Хаббла, но без возможности подавления звездного света как у WFIRST.
«Во-первых, он должен быть на два-три порядка мощнее любого другого когда-либо работавшего коронографа» в своей способности отличать планету от ее звезды, сказал Роудс.
Два гибких зеркала внутри коронографа являются ключевыми компонентами. Когда свет, который прошел десятки световых лет от экзопланеты, попадает в телескоп, тысячи приводов движутся как поршни, изменяя форму зеркал в реальном времени. Изгиб этих «деформируемых зеркал» компенсирует крошечные недостатки и изменения в оптике телескопа.
Изменения на поверхностях зеркал настолько точны, что могут компенсировать ошибки, меньшие, чем ширина цепи ДНК.
Эти зеркала в сочетании с высокотехнологичными «масками», еще одним важным достижением, подавляют дифракцию звезды - изгиб световых волн по краям светоблокирующих элементов внутри коронографа.
Результат: ослепляющий звездный свет резко тускнеет, и появляются слабо светящиеся, ранее скрытые планеты.
Технология диммирования звезд также может дать самые четкие из когда-либо созданных образов далеких звездных систем - когда система все еще содержит большое количество пыли и газа, когда внутри только формируются ранние планеты.
Крук сказал, что деформируемые зеркала прибора и другие передовые технологии, известные как «активное управление волновым фронтом», должны означать скачок в 100-1000 раз больше возможностей предыдущих коронографов.
Как только технология коронографа будет успешно продемонстрирована в течение первых 18 месяцев миссии, коронограф WFIRST может стать открытым для научного сообщества. «Программа участия ученых» приглашает более широкий круг наблюдателей для проведения экспериментов после демонстрационной фазы.