НАСА розробляє нові оптики для телескопа космосу

123456Наступна
Нова технологія дозволить побачити на планетах такі ознаки життя як киснево-рідка вода

Хоча сотні планет були виявлені орбіти інших зірок в останні 15 років, ми все ще не можемо відповісти на вікове питання, чи є будь-який з цих планет життя. Проте, нова технологія НАСА може зробити різницю, надаючи можливість спостерігати не тільки планети, схожі на наш розмір, розташовані в потенційно мінливій зоні своєї зірки, але і можливість побачити ознаки життя, такі як кисень і рідка вода.

Вчені в Науково-дослідному центрі НАСА в Мoffitt Field, Каліфорнія, розробляють нові оптики для космічного телескопа, які не тільки виявляти планетоподібні планети, але і фотографії їх. Щоб створити такі фотографії, називають «прямою візуалізацією», нова технологія буде використовувати так звану техніку фазоіндукційного амплітуду (PIAA). У 2003 р. розпочалася розробка аподіляції і під час цього часу вдалося продемонструвати правильність концепції та технології. Вчені перевірили прототип, а проект повинен бути реалізований під час майбутніх космічних місій, організованих НАСА для отримання зображень екзоплантів. Сама місія запланована на 2020 рік.

«Заблокування льодовика і дифракції з зірки, ми можемо бачити планети, які без нової технології будуть приховані.» Завдяки новизни, вперше ми отримаємо прямий образ потенційно звичаї зони екзоплантів, говорить Руслан Бєльков, астрофізик НАСА та технічний лідер команди в Ames, який займається експериментальним розвитком коронаграфів.


Система PIAA використовує два спеціально розроблені не сферичні оптичні пристрої, щоб змінити світло в «режисі телескопа» і дати, що світло «високий контраст» підходить для фотофіксації. Фото з Nasa.gov

Сьогодні вчені переважно використовують непрямі методи, такі як «перехідний метод», для виявлення планет за межами сонячної системи. У відповідності з ним, розкопка зірки вимірюється як планета проходить між ним і лінія зору телескопа. За дотриманням змін у зоряному світлі вчені можуть визначити розмір планети, її відстань від зірки, а також її орбітальний період. В даний час метод використовується місія Кеплера НАСА в 2009 році, щоб знайти планети, схожі за розміром до Землі в затишній зоні.

У майбутньому, проте, для виявлення біомаркерів життя, таких як кисень і рідка вода, на планетах, орбітальні зірки, схожі на наше сонце. PIAA має можливість «пряме зображення», що означає фактично фотографії екзоплантів. Складність у створенні таких фотографій полягає в тому, що блискуча зірка викликає дифракцію і склепіння, освітлювальні орбітальні планети. Для вирішення цієї проблеми телескоп повинен пригнічувати дифракцію крохмалю.

Система PIAA використовує два спеціально розроблені не сферичні дзеркала для перетворення світла, виявлених датчиками телескопа в новий, високо контрастний об'єкт, який він визнає. Цей новий високий контраст здатний пригнічувати дифракцію і перетворити яскравий світло від зірки в зображення на невелике місце, яке фактично блокує світло, що випромінюється зіркою, яка, однак, не впливає на сприйняття світла, що випускається планетами. Прилади, які блокують зірку, зазвичай називають «колонаграфами», вони спочатку призначені для блокування нашої аюри Сонця, щоб ми могли бачити зовнішній газовий конверт або корону. PIAA є своєрідним особливо потужним типом коронаграфа, створеним на краю сучасних знань фізики.

Телескопічні оптики мають крихітні дефекти, які називаються абераціями, які викликають нечітки в образі зірки. На сучасному рівні розвитку нашої цивілізації неможливо створити повністю знеболюючий оптики, але їх можна виправити за допомогою окремих дзеркал, які можуть швидко змінити форму. «Дзеркала дивана називають деформованими дзеркалами. Вони запобігають можливому спотворенню оптики телескопа, пояснено Беліков. PIAA, або коронаграфи в цілому, блокують яскравість зірок, але вони здатні показати Землю запропоновані планети, якщо розмір телескопічної оптики ідеальний, яка ніколи не є справою.

18.03.18 р.
Телескопічні оптики мають крихітні дефекти, які називають аберації, які викликають нечітки зображення. Фото з Nasa.gov

Деформування дзеркал виправити ці недоліки через систему керування хвильовим фронтом. Дана система «фікси» перешкоджає фрагментам телескопічної оптики, щоб коронаграф працював належним чином.


Верхній фото показує зразок, створений деформуючим дзеркалом. Будь-який спотворення можна виправити дзеркалами, які можуть активно змінювати форму.

Експериментальні коронаграфи з деформуючими дзеркалами були розроблені на Ames by Boston Micromachines Corporation. Вони вимірювальні площі 1 на 1 сантиметр, в якому побудовано сітку 32\32 клітин і 1024 приводів, відповідно. Вони можуть генерувати будь-які бажані форми на дзеркалі. За допомогою контрольної форми поверхні деформованого дзеркала можна зменшити аберацію в телескопі так, щоб вона повністю могла захопити фото планети Земля.

« Поверхня цих дзеркал для вторгнення є настільки змінною і має таку високу точність, що ми навіть не здатні його вимірювати», - сказав Беліков.


Кожне дзеркало - квадратний вимір 1 на 1 сантиметр. Більшість розмірів сітки 32\32 клітин, або з 1024 активаторами, використовується, яка здатна створити будь-яку бажану форму.

Під час прийняття рішення про подальше вдосконалення PIAA, технологія готова виконувати свою місію. Є два види: один для маленьких телескопів, інші для дуже великих. Для місії у вересні 2011 року НАСА обрано один невеликий телескоп Екзоплантарний екзоплантерний навколишнє середовище і один великий телескоп Disk Explorer (EXCEDE).

Під керівництвом Університету Арізо в Тексон, у партнерстві з дослідницьким центром Ames і Lockheed Martin Space Science, великий телескоп відправить назад зображення окружного пилу і сміття, а також зображення великих планет у затишних зонах, але це не стосується планет, схожих на Землю.

«EXCEDE зробить велику роботу і зможе стати хабаром великих місій, але просто фотографуючи екзопланти недостатньо», – пояснює Беліков. Щоб побачити планеті, вам потрібно набагато більший телескоп. Команда з розробки коронаграфів на теми Ames, крім роботи на EXCEDE, також співпрацює з Лабораторіям пропульсії радіочастотної прогуляції НАСА (JPL) в Пасадна для створення технології коронаграфу, адаптованих для великих телескопів, здатних до спостереження за екзопланетами. В даний час дві незалежні команди розробляють різні типи коронаграфних технологій.

«Коронаграф ще далеко в повітрі, не в вакуумі. Наша команда просувається в розробці цієї технології так багато, що вона готова до вакуумного тестування, - сказав Беліков.