Aby pomohli při dalším úsilí o nalezení a studium exoplanet, připravují inženýři z Jet Propulsion Laboratory NASA - ve spojení s Exoplanet Exploration Program (ExEP) - vytvoření hvězdného stínu. Jakmile bude tato revoluční kosmická loď nasazena, pomůže dalekohledům příští generace tím, že zablokuje zakrývající světlo přicházející ze vzdálených hvězd, takže exoplanety lze přímo zobrazovat.
I když to může znít docela jednoduše, hvězdný stín se bude muset také zapojit do nějaké seriózní formace létání, aby mohl svou práci efektivně vykonávat. To byl závěr, ke kterému dospěla zpráva týmu Milshone 4 Milestone 4, vývojového týmu Starshade Technology Development (aka. S5) - který je k dispozici na webových stránkách ExEP. Jak se uvádí ve zprávě, hvězdný stín bude muset být dokonale vyrovnán s kosmickými dalekohledy, a to i v extrémních vzdálenostech.
Přestože bylo dosud objeveno přes čtyři tisíce exoplanet bez pomoci hvězdného stínu, drtivá většina z nich byla objevena pomocí nepřímých prostředků. Nejúčinnější prostředky zahrnovaly pozorování vzdálených hvězd pro periodické poklesy jasu, které indikují průchod planet (Tranzitní metoda) a měření pohybů hvězdy tam a zpět, aby se určila přítomnost planetárního systému (Metoda radiální rychlosti).
I když jsou účinné při detekci exoplanet a získávání přesných odhadů jejich velikosti, hmotnosti a orbitální periody, tyto metody nejsou příliš účinné, pokud jde o určování, jaké podmínky jsou na jejich povrchu. Aby to bylo možné, musí být vědci schopni získat spektrografické informace o atmosférách těchto planet, což je klíč k určení, zda mohou být skutečně obyvatelné.
Jediným spolehlivým způsobem, jak toho dosáhnout u menších, skalnatých planet (známých jako „Země podobné“), je přímé zobrazení. Ale protože hvězdy mohou být miliardykrát jasnější než světlo odrážející se z atmosféry planety, je to neuvěřitelně obtížný proces. Vstupte do hvězdného stínu, který by zablokoval jasné světlo hvězd pomocí stínu, který by se rozvinul z kosmické lodi jako okvětní lístky květů.
Tím se dramaticky zlepší pravděpodobnost, že vesmírné dalekohledy uvidí všechny planety, které obíhají kolem hvězdy. Aby však tato metoda fungovala, bude muset obě kosmické lodi zůstat ve vzdálenosti do 1 metru (3 stopy), navzdory skutečnosti, že budou létat až do vzdálenosti 40 000 km (24 850 m). Pokud jsou
Jak vysvětlil technik JPL Michael Bottom v nedávné tiskové zprávě NASA:
"Vzdálenosti, o kterých hovoříme pro technologii hvězdného stínu, si lze jen těžko představit." Pokud by se hvězdný stín zmenšil na velikost nápojové dráhy, dalekohled by měl velikost gumy na tužky a byly by od sebe vzdáleny asi 100 kilometrů. Nyní si představte, že tyto dva objekty jsou volně plovoucí ve vesmíru. Oba zažívají tyto malé remorkéry a škubnutí z gravitace a jiných sil a na tuto vzdálenost se je snažíme udržet obě přesně přesně do 2 milimetrů. “
Zpráva S5 Milestone 4 se zaměřila především na vzdálenost 20 000 až 40 000 km (12 500 až 25 000 mil) a stín, který měřil průměr 26 metrů (85 stop). V rámci těchto parametrů by kosmická loď Starshade byla schopna pracovat s misí, jako je dalekohled NASA Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), dalekohled s primárním zrcadlem o průměru 2,4 m (~ 16,5 ft) v průměru, který je nastaven tak, aby byl vypuštěn do poloviny -2020s.
Po určení nezbytného zarovnání mezi dvěma kosmickými loděmi vyvinul Bottom a jeho tým inovativní způsob, jak pro dalekohledy, jako je WFIRST, určit, zda se má hvězdicový stín vyrovnat. Jednalo se o sestavení počítačového programu, který by dokázal rozpoznat, kdy se na dalekohledu soustředily světelné a tmavé vzory a když se unášely mimo střed.
Spodek zjistil, že tato technika byla velmi účinná při snímání nejmenších změn v poloze hvězdného stínu, a to i při extrémních vzdálenostech. Aby se zajistilo, že se bude udržovat v rovnováze, vyvinul kolega inženýr JPL Thibault Flinois a jeho kolegové sadu algoritmů, které se spoléhají na informace poskytnuté programem Bottom, aby určily, kdy by měly tryskače Starshade vystřelit, aby je udržely ve vyrovnanosti.
V kombinaci s prací Bottom tato zpráva ukázala, že udržení vzájemného zarovnání dvou kosmických lodí je možné pomocí automatických senzorů a ovládacích prvků tahu - i když byly použity větší hvězdice a dalekohled a umístěny ve vzdálenosti 74 000 km (46 000 mil). Tento návrh je revoluční, pokud jde o autonomní systémy, navazuje na dlouhou tradici vědců NASA.
Jako Phil Willems, manažer činnosti společnosti NASA v oblasti technologického rozvoje hvězdných stínů, vysvětlil:
„To je pro mě skvělý příklad toho, jak se vesmírná technologie stává stále mimořádnější, když staví na svých předchozích úspěších. Formační létání používáme ve vesmíru pokaždé, když se kapsle ukotví v Mezinárodní vesmírné stanici. Ale Michael a Thibault zašli daleko za to a ukázali způsob, jak udržet formaci na měřítcích větších než samotná Země. “
Potvrzením, že NASA dokáže splnit tyto přísné požadavky na „detekci a řízení formace“, se zdola a spolu s technikem JPL Thibault Flinois vypořádali s jedním ze tří technologických mezer, kterým čelí mise Starshade - konkrétně, jak přesné vzdálenosti jsou spojeny s velikostí stínu sám a primární zrcadlo dalekohledu.
Jako jeden z vesmírných dalekohledů NASA nové generace, který se objeví v nadcházejících letech, bude WFIRST první misí, která použije jinou formu technologie blokování světla. Tento nástroj, známý jako hvězdný koronograf, bude integrován do dalekohledu a umožní mu přímo zachytit obrazy Neptunu do exoplanet velikosti Jupiter.
Zatímco projekt Hvězdné stínové ještě nebyl schválen k letu, jeden by mohl být poslán do práce s WFIRST do konce 20. let. Splnění požadavku na formační létání je jen jedním krokem k prokázání, že projekt je proveditelný. Nezapomeňte se podívat na toto skvělé video, které vysvětluje, jak by mise Starshade fungovala, se svolením NASA JPL:
