Да би се откриле планете око друге звезде, сенка звезда треба да одлети 40.000 км од телескопа, поравната на само 1 метар
Да би помогли у будућим напорима на лоцирању и проучавању егзопланета, инжењери НАСА-ине Лабораторије за млазни погон – у сарадњи са Програм истраживања егзопланета (ЕкЕП) – раде на стварању Старсхаде . Када буде распоређена, ова револуционарна свемирска летелица ће помоћи телескопима следеће генерације тако што ће блокирати замрачујућу светлост која долази од удаљених звезда како би се егзопланете могле директно снимити.
Иако ово може звучати прилично једноставно, Старсхаде ће такође морати да се упусти у нешто озбиљно формацијско летење како би ефикасно обављао свој посао. То је закључак до којег је дошао тим за развој технологије Старсхаде (ака. С5) Милестоне 4 извештај – који је доступан преко ЕкЕП веб-сајт . Како се наводи у извештају, Старсхаде ће морати да буде савршено усклађен са свемирским телескопима, чак и на екстремним удаљеностима.
Док је готово четири хиљаде егзопланете су до данас откривене без помоћи Старсхаде-а, велика већина њих је откривена посредним средствима. Најефикасније средство је укључивало посматрање удаљених звезда ради периодичних падова у сјају који указују на пролазак планета ( Трансит Метход ) и мерење кретања звезде напред и назад да би се утврдило присуство планетарног система ( Метод радијалне брзине ).
Иако ефикасне у откривању егзопланета и добијању тачних процена њихове величине, масе и орбиталног периода, ове методе нису баш ефикасне када је у питању одређивање услова на њиховим површинама. Да би то урадили, научници морају да буду у стању да добију спектрографске информације о атмосферама ових планета, што је кључно за одређивање да ли би оне заиста могле да буду усељиве.
Једини поуздан начин да се то уради са мањим, стеновитим планетама (такођем „сличним Земљи“) је директно снимање. Али пошто звезде могу бити милијарде пута светлије од светлости која се рефлектује из атмосфере планете, ово је невероватно тежак процес за спровођење. Уђите у сенку звезда, која би блокирала јарку светлост звезда користећи сенку која би се развијала из свемирске летелице као латице цвета.
Ово ће драматично побољшати изгледе да свемирски телескопи уоче било коју планету која кружи око звезде. Међутим, да би овај метод функционисао, две свемирске летелице ће морати да остану поравнате на удаљености од 1 метар (3 стопе), упркос чињеници да ће летети на удаљености до 40.000 км (24.850 миља). Ако их заобиђе нешто више од тога, светлост звезда ће процурити око сенке звезда и заклонити поглед телескопа на било коју егзопланету.
Као што је ЈПЛ инжењер Мајкл Ботом објаснио у недавној НАСА-и Саопштење :
„Раздаљине о којима говоримо за технологију сенке звезда је некако тешко замислити. Када би се звездаста боја смањила на величину подметача за пиће, телескоп би био величине гумице оловке и били би раздвојени око 100 километара. Сада замислите да та два објекта слободно лебде у свемиру. Обојица доживљавају ове мале повлачења и гурања од гравитације и других сила, а на тој удаљености покушавамо да их обоје држимо прецизно поравнати на око 2 милиметра.”
Блокирајући светлост удаљених звезда, телескопи за лов на егзопланете моћи ће директно да сниме орбитални систем планета. Заслуге: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх
Извештај С5 Милестоне 4 је првенствено посматрао опсег раздвајања од 20.000 до 40.000 км (12.500 до 25.000 миља) и сенку која је мерила 26 метара (85 стопа) у пречнику. У оквиру ових параметара, свемирска летелица Старсхаде би могла да ради са мисијом попут НАСА-ин инфрацрвени телескоп широког поља (ВФИРСТ) , телескоп са примарним огледалом пречника 2,4 м (~16,5 стопа) који би требало да буде лансиран средином 2020-их.
Након што су одредили неопходно поравнање између две свемирске летелице, Боттом и његов тим су такође развили иновативан начин за телескопе као што је ВФИРСТ да утврде да ли ће се Старсхаде одвојити од поравнања. Ово се састојало од прављења компјутерског програма који је могао да препозна када су обрасци светлости и таме усредсређени на телескоп и када су одступили од центра.
Боттом је открио да је техника веома ефикасна у детектовању најмањих промена у положају сенке звезда, чак и на великим удаљеностима. Да би се осигурало да остане усклађено, колега ЈПЛ инжењер Тхибаулт Флиноис и његове колеге развили су скуп алгоритама који се ослањају на информације које пружа Боттомов програм како би одредили када би Старсхаде-ови потисници требало да се активирају како би га одржали у поравнању.
У комбинацији са Боттомовим радом, овај извештај је показао да је одржавање две свемирске летелице у равни изводљиво коришћењем аутоматизованих сензора и потисних контрола - чак и ако су коришћени већи застор и телескоп и постављени на 74.000 км (46.000 миља) један од другог. Иако је револуционаран што се аутономних система тиче, овај предлог се заснива на дугој традицији научника НАСА-е.
Егзопланета Бета Пицторис б, која је посматрана директним снимањем. Кредит: ЕСО
Као што је Фил Вилемс, менаџер НАСА-ине активности за развој технологије Старсхаде, објаснио:
„Ово је за мене одличан пример како свемирска технологија постаје све изванреднија надовезујући се на своје претходне успехе. Користимо формацију која лети у свемиру сваки пут када капсула пристане на Међународну свемирску станицу. Али Мајкл и Тибо су отишли далеко даље од тога и показали начин да одрже формацију на скалама већим од саме Земље.”
Потврђујући да НАСА може да испуни ове строге захтеве за „препознавање и контролу формације“, Боттом и његов колега ЈПЛ инжењер Тхибаулт Флиноис позабавили су се једним од три технолошке празнине са којима се суочава мисија Старсхаде – конкретно, како су тачне удаљености повезане са величином сенке себе и примарно огледало телескопа.
Као један од НАСА-иних свемирских телескопа следеће генерације који ће се појавити у наредним годинама, ВФИРСТ ће бити прва мисија која користи други облик технологије за блокирање светлости. Познат као звездани коронаграф, овај инструмент ће бити интегрисан у телескоп и омогућити да директно снима слике Нептуна до егзопланета величине Јупитера.
Иако пројекат Старсхаде још није одобрен за лет, један би потенцијално могао бити послат на рад са ВФИРСТ-ом до касних 2020-их. Испуњавање услова за летење у формацији је само један корак ка демонстрацији да је пројекат изводљив. Обавезно погледајте овај цоол видео који објашњава како би мисија Старсхаде функционисала, захваљујући НАСА ЈПЛ:
Додатна литература: НАСА