Hubbleův vesmírný dalekohled je ve vesmíru již 28 let a vytváří některé z nejkrásnějších a vědecky důležitých obrazů vesmíru, jaké kdy lidstvo pořídilo. Ale přiznejme si to, Hubble zestárl a pravděpodobně s námi nebude déle.
James Webb Space Telescope NASA je v závěrečných fázích testování a WFIRST čeká v křídlech. Budete rádi, když víte, že v dílech je ještě více kosmických dalekohledů, sada čtyř výkonných nástrojů v designu právě teď, které budou součástí příštího Decadal Survey a pomohou odpovědět na nejdůležitější otázky týkající se vesmíru.
Vím, vím, kosmický dalekohled James Webb se ještě nedostal do vesmíru a během jeho současného kola testů by mohlo dojít k dalším zpožděním. V době, kdy nahrávám toto video, to vypadá jako květen 2020, ale no tak, víte, že dojde ke zpoždění.
A pak je tu WFIRST, širokoúhlý infračervený kosmický dalekohled, který je ve skutečnosti vyroben ze starého dalekohledu třídy Hubble, který už Národní průzkumná kancelář nepotřebovala. Bílý dům to chce zrušit, Kongres ho uložil a nyní NASA staví jeho části. Za předpokladu, že nedojde k dalším zpožděním, se chystáme na zahájení v polovině roku 2020.
Vlastně jsem udělal epizodu o superteleskoskopech a mluvil jsem o Jamesovi Webbovi a WFIRSTovi, takže pokud se chcete o těchto observatořích dozvědět více, nejprve si to zkontrolujte.
Dnes půjdeme dále do budoucnosti, podíváme se na dalekohledy nové generace. Ty, které by mohly být vypuštěny po dalekohledu, který bude vypuštěn po příštím dalekohledu.
Než začnu tyto mise, musím mluvit o dekadálním průzkumu. Toto je zpráva vytvořená Národní akademií věd USA pro Kongres a NASA. Je to v podstatě seznam přání vědců k NASA, který definuje největší otázky, které mají ve svém oboru vědy.
To umožňuje Kongresu přidělovat rozpočty a NASA vyvíjet myšlenky na mise, které pomohou splnit co nejvíce těchto vědeckých cílů, jak je to možné.
Tyto průzkumy se provádějí jednou za deset let a sdružují výbory pro vědu o Zemi, planetární vědu a astrofyziku. Prezentují nápady, argumentují, hlasují a nakonec se dohodnou na souboru doporučení, která budou definovat priority vědy v příštím desetiletí.
V současné době se nacházíme v období dekadálního průzkumu 2013–2022, takže za několik let bude dokončen další průzkum a budou definovány mise v letech 2023–2032. Vím, že to zní opravdu jako vzdálená budoucnost, ale čas skutečně běží, aby se kapela zase dala dohromady.
Máte-li zájem, uvedu odkaz na poslední Decadal Survey, je to fascinující dokument a získáte lepší představu o tom, jak se mise spojují.
Jsme stále ještě několik let od konečného dokumentu, ale seriózní návrhy jsou ve fázi plánování vesmírných dalekohledů nové generace a jsou úžasné. Pojďme o nich mluvit.
HabEx
První mise, na kterou se podíváme, je HabEx, nebo Habitable Exoplanet Imaging Mission. Toto je kosmická loď, která bude přímo fotografovat planety obíhající jiné hvězdy. Zaměří se na všechny druhy planet, od horkých Jupiterů po super Země, ale jeho primárním cílem bude fotografovat exoplanety podobné Zemi a měřit jejich atmosféru.
Jinými slovy, HabEx se pokusí detekovat signály života na planetách obíhajících jiné hvězdy.
Aby toho bylo dosaženo, musí HabEx blokovat světlo od hvězdy, aby bylo možné odhalit mnohem slabší planety v okolí. Bude to mít jeden a možná dva způsoby.
První používá koronograf. Je to malá tečka, která sedí uvnitř samotného dalekohledu, který je umístěn před hvězdou a blokuje jeho světlo. Zbývající světlo procházející dalekohledem pochází z slabších objektů kolem hvězdy a může být snímáno senzorem přístroje.
Dalekohled má speciální deformovatelné zrcadlo, které může být vyladěno a vyladěno, dokud se neobjeví slabé planety.
Zde je příklad používaného koronografu na velmi velkém dalekohledu Evropské jižní observatoře. Centrální hvězda je skrytá a odhaluje kolem ní prachový disk stmívače. Zde je přímý obrázek hnědého trpaslíka obíhajícího kolem hvězdy.
A tohle je jedno z nejdramatičtějších videí, které jsem kdy viděl, se 4 světy velikosti Jupiterů obíhajících kolem hvězdy HR 8799. Je to trochu trik, vědci animovali pohyb planet mezi pozorováními, ale stále, páni.
Druhou metodou blokování světla bude použití hvězdného stínu. Jedná se o zcela samostatnou kosmickou loď, která vypadá jako větrník. Létá desítky tisíc kilometrů od dalekohledu, a když je umístěna dokonale, blokuje světlo od centrální hvězdy a zároveň umožňuje, aby světlo z planet uniklo kolem okrajů.
Trik s hvězdným stínem jsou ty okvětní lístky, které vytvářejí jemnější okraj, takže světelné vlny z slabší planety jsou méně ohnuté. To vytváří velmi tmavý stín, který by měl mít nejlepší šanci odhalit planety.
Na rozdíl od většiny misí lze takové hvězdné stínítka použít s jakoukoli hvězdárnou ve vesmíru. Hubble, James Webb nebo jakákoli jiná observatoř tak mohli tento nástroj využít.
Vždy jsme si stěžovali na to, jak můžeme vidět jen zlomek planet venku pomocí metody tranzitu nebo radiální rychlosti kvůli tomu, jak se věci uspořádají. Ale s misí jako HabEx mohou být planety vidět v jakémkoli směru.
Kromě této primární mise bude HabEx také používán pro řadu astrofyzik, jako je pozorování raného vesmíru a studium chemických látek největších hvězd před a po výbuchu jako supernovy.
Rys
Dále, Lynx, což bude rentgenový teleskop NASA nové generace. Překvapivě to není zkratka, je to prostě pojmenované po zvířeti. V různých kulturách se předpokládalo, že rysi mají nadpřirozenou schopnost vidět pravou podstatu věcí.
Rentgenové paprsky jsou na horním konci elektromagnetického spektra a jsou blokovány zemskou atmosférou, takže je musíte vidět pomocí kosmického dalekohledu. Právě teď má NASA rentgenovou observatoř Chandra a ESA pracuje na své misi ATHENA, která má být spuštěna v roce 2028.
Lynx bude působit jako partner kosmického dalekohledu James Webb, vykoukne na okraj pozorovatelného vesmíru, odhalí první generace superhmotných černých děr a v průběhu času pomůže zmapovat jejich vznik a sloučení. Uvidí se záření přicházející z horkého plynu z rané kosmické sítě, když se spojovaly první galaxie.
A pak se použije k prozkoumání druhů objektů, které se Chandra, XMM Newton a další rentgenové observatoře zaměřují na: pulsary, srážky galaxií, kolapsy, supernovy, černé díry a další. I normální hvězdy mohou vydat rentgenové světlice, které nám o nich řeknou více.
Drtivá většina vesmírné hmoty se nachází v oblacích plynu tak horkých, jako je milion Kelvinů. Pokud chcete vidět vesmír tak, jak je skutečně, chcete se na něj podívat v rentgenovém záření.
Rentgenové dalekohledy se liší od observatoří viditelného světla, jako je Hubble. Nemůžete mít jen zrcadlo, které odrazí rentgenové paprsky. Místo toho použijete zrcátka s výskytem pastvy, která může mírně přesměrovat fotony, které je zasáhly, a přelítit je dolů k detektoru.
S vnějším zrcadlem o délce 3 metry, který je počáteční částí trychtýře, poskytne 50–100krát citlivost s 16násobkem zorného pole a shromažďuje fotony 800krát rychlostí Chandry.
Nejsem si jistý, co jiného říct. Bude to monsterní rentgenová observatoř. Věř mi, astronomové si myslí, že je to velmi dobrý nápad.
Origins Space Telescope
Dále Origins Space Telescope nebo OST. Stejně jako James Webb, a Spitzerův kosmický dalekohled, bude OST infračervený dalekohled, navržený tak, aby pozoroval některé z nejchladnějších objektů ve vesmíru. Ale bude to ještě větší. Zatímco James Webb má primární zrcadlo o průměru 6,5 metru, zrcadlo OST bude o průměru 9,1 metru.
Představte si dalekohled téměř stejně velký jako největší pozemní dalekohledy na Zemi, ale ve vesmíru. Ve vesmíru.
Nebude to jen velké, bude zima.
NASA dokázala ochladit Spitzera na pouhých 5 kilvinů - to je 5 stupňů nad absolutní nulou a jen o něco teplejší než teplota pozadí vesmíru. Plánují snížit Origins na 4 Kelviny. Nezní to jako moc, ale je to velká technická výzva.
Místo toho, aby pouze chladili kosmickou loď kapalným heliem, jako tomu bylo u Spitzeru, bude muset odebrat teplo po etapách, s reflektory, radiátory a nakonec kryokolerem kolem samotných nástrojů.
S obrovským studeným infračerveným dalekohledem Origins posouvá pohled Jamese Webba na vytvoření prvních galaxií. Bude to vypadat v době, kdy se formovaly první hvězdy, v době, kterou astronomové nazývají temným věkem.
Uvidí utváření planetárních systémů, prachových disků a přímo pozoruje atmosféru jiných planet hledajících biosignatury, důkaz života venku.
Tři vzrušující mise, které posunou naši znalost vesmíru dopředu. Ale nakonec jsem zachránil největší a nejambicióznější dalekohled
LUVOIR
LUVOIR, nebo velký UV / optický / IR průzkumník. James Webb se stane výkonným dalekohledem, ale je to infračervený nástroj navržený tak, aby se díval na chladnější objekty ve vesmíru, jako jsou galaxie s červeným posunem na začátku času, nebo nově vytvářející planetární systémy. Origins Space Telescope bude lepší verzí Jamese Webba.
LUVOIR bude skutečným nástupcem Hubbleova vesmírného dalekohledu. Bude to obrovský nástroj schopný vidět v infračerveném, viditelném světle a ultrafialovém záření.
V dílech jsou dva návrhy. Jeden, který má 8 metrů napříč a mohl by se rozjet na těžkotonážním vozidle, jako je Falcon Heavy. A další design, který by používal kosmický spouštěcí systém, který měří 15 metrů napříč. To je o 50% větší než největší dalekohled na Zemi. Nezapomeňte, že HST je jen 2,6 metru.
Bude mít široké zorné pole a sadu filtrů a nástrojů, které mohou astronomové použít k pozorování, co chtějí. Bude vybaven koronografem, o kterém jsme hovořili dříve, přímo pozorovat planety a zakrývat jejich hvězdy, spektrografem zjistit, jaké chemikálie jsou přítomny v atmosféře exoplanet, a další.
LUVOIR bude univerzálním nástrojem, který astronomové použijí k objevům napříč poli astrofyziky a planetární vědy. Mezi jeho schopnosti však patří: přímé pozorování exoplanet a hledání biosignátů, kategorizace všech různých druhů exoplanet tam, od horkých Jupiterů po super Země.
Bude možné pozorovat objekty v Sluneční soustavě lépe než cokoli jiného - pokud tam nebudeme mít kosmickou loď, bude LUVOIR docela dobrý výhled. Zde je například pohled na Enceladus z Hubbleu ve srovnání s pohledem od LUVOIR.
Bude moci pozorovat kdekoli ve vesmíru, vidět mnohem menší struktury než Hubble. Uvidí první galaxie, první hvězdy a pomůže měřit koncentrace tmavé hmoty v celém vesmíru.
Astronomové stále ještě nechápou, co se stane, když hvězdy shromáždí dostatek hmoty, aby se vznítily. LUVOIR prozkoumá oblasti vytvářející hvězdy, prohledá plyn a prach a uvidí nejranější okamžiky vzniku hvězd, jakož i planety obíhající kolem nich.
Dostal jsem tě úplně a úplně nadšený z budoucnosti astronomie? Dobrý. Ale tady jsou špatné zprávy. Neexistuje téměř žádná šance, že realita bude odpovídat této fantazii.
Začátkem tohoto měsíce NASA oznámila, že plánovači misí, kteří pracují na těchto vesmírných dalekohledech, budou muset omezit své rozpočty na tři až pět miliard dolarů. Až dosud neměli plánovači žádné pokyny, měli pouze navrhovat nástroje, které by vědu dokázaly dokončit.
Inženýři pracovali na plánech misí, které by mohly snadno překročit 5 miliard dolarů pro HabEx, Lynx a OST, a zvažovaly mnohem větší 20 miliard dolarů pro LUVOIR.
Přestože Kongres usiloval o překvapivě velké rozpočty pro NASA, kosmická agentura chce, aby jeho plánovači byli konzervativní. A když uvažujete o tom, jak se rozpočet a pozdě James James Webb stali, není to úplně překvapivé.
James Webb měl původně stát mezi jedním a třemi body pět miliard dolarů a zahájit ho v letech 2007 až 2011. Nyní to vypadá, že rok 2020 bude zahájen, náklady se zlomily kolem kongresu nařízeného rozpočtu 8,8 miliard dolarů, a je jasné, že stále je toho hodně práce, kterou je třeba udělat.
Při nedávném otřesovém testu našli inženýři podložky a šrouby, které se otřásly z dalekohledu. Není to jako police IKEA se zbytky. Tyto kusy jsou důležité.
Přestože byl zachránen z řezacího bloku, odhaduje se, že dalekohled WFIRST činí 3,9 miliardy USD, oproti původnímu rozpočtu 2 miliardy USD.
Jeden, dva nebo možná i všechny tyto dalekohledy se nakonec postaví. To je podle vědců nejdůležitější pro další objevy v astronomii, ale připravte se na rozpočtové bitvy, překročení nákladů a prodloužení časových os. Až se všechny studie spojí v roce 2019, budeme to vědět lépe.
Bylo by zapotřebí nějakého technického zázraku, kdyby se všechny čtyři dalekohledy sešly, včas a na rozpočet, aby se v roce 2035 vypálily do vesmíru. Budu vás informovat.
