Framtida rymdteleskop: vad som väntar oss efter “James Webb” och WFIRST?

Space telescope “Hubble” arbetar till förmån för vetenskap under de senaste mer än 28 år, vidgar vyerna för vår förståelse av Universum och upptäcka nya exoplaneter, av vilka vissa kan vara bebodda. För att testa detta kan vi inte ännu, men i framtiden kommer vi att ha en sådan möjlighet. Teleskop “James Webb” (JWST), som ska ersätta Hubbleteleskopet, alla kommer inte att gå ut i rymden. Projektet är mer avancerade telescope, NASA WFIRST, som har behov av att gå in i utrymmet i mitten av 2020-talet var nästan in, men accepterade på den tiden budgeten har behållit stöd av programmet. Men i utveckling det finns andra teleskop som kommer att kunna överträffa och “James Webb” och WFIRST.

Teleskop “James Webb” i den sterila workshop Montering Space center-NASA: s Johnson i Houston (USA)

Minns att lanseringen av det långa lidande “James Webb” upp igen. Nu i maj 2020. Nu ingenjörer utföra provning och försöka lösa problemet. Och problemet, är det nödvändigt att berätta direkt, når punkten av absurditet. Tja, vad ska man säga, om en av de sista genomgångar om status i Församlingen hörde orden: “det regnade och muttrar”? Projektet har redan investerat mer än $ 8 miljarder kronor. Bli inte förvånad om 2020, för att budgeten inte kommer att öka ännu ett par miljarder.

Brett-spektrum i infrarött ljus (WFIRST). Behöver 100 gånger överstiger den kapacitet av Hubble (har 100 gånger bredare betraktningsvinkel) och lovar att ta itu med avancerade frågor inom kosmologin och den studie av exoplaneter. Dess koronagraf kommer att följa exoplaneter direkt och studera dess atmosfär. Om allt går enligt plan och lanseringen kommer inte att utföra (i detta lite svårt att tro), teleskopet kommer att gå ut i rymden någonstans i mitten av 2020-talet.

Men idag är vi inte intresserade av dessa teleskop. Idag ska vi se längre in i framtiden och analysera teleskop som är planerade (minst skulle vilja) för att köra någonstans i 2030-talet, för att efter teleskop av den nya generationen som nämns ovan.

HabEx

Det första teleskopet, som är värt att uppmärksamma, är HabEx (Beboeliga Planeten Imaging Uppdrag, “Uppdrag att söka efter beboeliga planeter som kretsar kring”). Detta space Observatory, i teorin, kunna utföra en direkt undersökning av exoplaneter som kretsar kring andra stjärnor. Dess syfte skulle vara en mängd olika planeter allt från hot Jupiters “supertelly”. De huvudsakliga uppgift kommer att vara att hitta jordliknande planeter och studera deras atmosfärer.

Forskning världar kommer att vara genomfört genom analys av ljusvågor, en funktion förändring som skulle tala om vår planet på ett eller annat sätt biosphere

För att observera planeterna HabEx kommer att behöva något sätt att blockera ljuset från stjärnor som kan ses med mindre ljusa planeter som ligger runt omkring dem. Detta kan göras på två sätt.

För det första behöver en koronagraf, som är en by och en stor konstgjord blockering skärm monterad inne i teleskopet, och utgående från den strålar av star light. I detta fall, resterande ljus kan reflekteras från andra objekt som ligger nära stjärnan och kan fångas upp av en särskild detektor. Förekomsten av teleskopet speglar med variabel reflektion ytan och den efterföljande finjustering kan du se vem som är stjärnan i planet.

Ett exempel på att använda koronagraf installeras på VLT-teleskopet för Europeiska sydobservatoriet kan ses nedan. Den Centrala stjärnan är ett dubbelstjärnesystem HR 4796A i Centaurus är dolda, så att du kan se runt henne protoplanetary disk.

Och detta är förmodligen ett av de coolaste bilder i hela historien om astronomi. Med hjälp av ett teleskop Keck-Observatoriet (Hawaii) kunde fånga fyra planeter storleken på Jupiter kretsar kring den unga stjärnan HR 8799 prick i stjärnbilden Pegasus. Bilden som skapas på grundval av bilder som erhålls vid olika tider på observationer. Men det ser inte mindre imponerande.

Den andra metoden är att använda en separat Starshade rymdskepp i form av en solros, som kommer att flyga tiotusentals kilometer från teleskopet, och sedan öppna upp och blockera ljuset från stjärnan av intresse, som möjliggör övervakning av befintliga planeter runt det. Design funktion av Starshade kan du skapa en mycket mörk skugga, som ger den bästa översikten på objekt av intresse.

Konstnärlig representation av prototypen Starshade – en gigantisk struktur för att blockera ljus bakgrund av stjärnor och den efterföljande observationer med teleskop för nära deras planeter

En annan trivsel i Starshade är att enheten i teorin kan användas med nästan alla space Observatory.

För närvarande den mest effektiva och prisvärda metoden för att upptäcka nya ekzoplanet är ett transit sök-metoden eller metoden för beräkning av radiella hastighet. Men tack vare dessa teleskop, HabEx planeterna kommer att bli möjligt att direkt observera.

Utöver sin huvudsakliga uppgift att finna och studera exoplaneter, HabEx kommer att vara engagerade och frågor av astrofysik, till exempel, titta på ljuset från den tidiga Universum, eller att studera den kemiska sammansättningen av de stora stjärnorna före och efter sin kollaps i en supernova.

Lynx

Nästa teleskop är Lynx – x-ray telescope NASA den nya generationen. Överraskande namnet på enheten är inte en förkortning. Den är uppkallad efter en katt – lynx (engelska “lynx”). I många kulturer är djur anses vara lynx med övernaturlig förmåga att se den sanna naturen av saker.

X-strålar är som längst till utgången av det elektromagnetiska spektrumet (ligger mellan ultraviolett strålning, gamma-strålning) och blockeras av jordens atmosfär. Därför, för att kunna se dem, det behövs ett teleskop som ligger i rymden. Just nu flaggskepp x-ray-vlt är ett Space x-ray Observatory Chandra NASA. Den Europeiska rymdorganisationen är på väg att lansera i 2028 din x-ray teleskop ATHENA.

Begreppet röntgenteleskop Lynx

Det är planerat att Lo kommer att fungera som partner till teleskopet “James Webb”, kikar på kanten av det observerbara Universum, avslöja hemligheter av uppkomsten av den första supermassiva svarta hål och bidra till att skapa en bild av vilken typ av formation och samman över tid. Han kommer också att kunna följa de utsläpp som kommer från varma gasen i början av kosmisk webben, samla in data om hur bildades de första stjärnorna och galaxerna.

Sedan Lynx kommer att användas för att studera objekt som var inblandade i Chandra, XMM Newton, och andra x-ray teleskop: pulsarer, svarta hål är utforskade, supernovas, svarta hål och mycket mer. Även vanliga stjärnor kan skapa uppblossning av x-ray-strålning, och därmed är de som blir föremål för studien.

Den största delen av Universum är koncentrerad i moln av gas, som hettas upp till miljoner grader Kelvin. Och om vi vill se Universum som det verkligen är, att vi måste övervaka x-ray våglängdsområde.

X-ray teleskop skiljer sig från rymdbaserade observatorier som Hubble space telescope som är verksamma i det synliga våglängdsområdet. Här du kan inte använda en vanlig spegel, som kommer hit x-strålar. Istället fokuserar de strålar är det nödvändigt att använda bete-förekomst spegel som gör att du kan styra dem falla i fotoner i detektorn.

Konstnärlig representation Space x-ray Observatory “Chandra”. Just nu är det mest känsliga röntgenteleskop

Genom att använda tre meter yttre spegel Lynx kommer att vara 50-100 gånger mer känslig, får 16 gånger mer vinkel och kunna fånga fotoner av 800 gånger snabbare än Chandra.

Ursprung Space Telescope

Därefter kommer Ursprung Space Telescope, eller bara OST. En typ av “James Webb på steroider”, som skall ersätta den teleskop för “Spitzer”. “James Webb” har en 6,5-meters spegel, men med ett 9.1-meters spegel känslighet teleskop Space Telescope Ursprung bör vara 30 gånger större än den känslighet för “James Webb”. Det är planerat att enheten kommer att fungera i det infraröda våglängdsområdet och för att följa de mest intressanta objekten i Universum.

Konstnärlig representation av teleskop Space Telescope Ursprung (OST)

Teleskopet är inte bara stor, utan också mycket kallt. Rymdstyrelsen NASA har lyckats cool teleskopet för “Spitzer” till en temperatur av 5 Kelvin. Det är bara 5 grader över den absoluta nollpunkten och något varmare än temperaturen i bakgrundsstrålningen i Universum. Tack vare ett speciellt kylsystem ingenjörer plan OST kylning till 4 Kelvin. Klyftan låter litet, men ur en teknisk synvinkel är det en mycket svår uppgift.

Istället för att kyla enheten med flytande helium, som gjordes med teleskopet för “Spitzer”, varje detalj av Ursprunget Space Telescope, som måste kylas bort i etapper, med början med speglar, handfat och slutar med kriokamera runt av instrument själva.

Med en enorm kyla och infrarött ljus planerade studien av processerna för bildandet av galaxer, stjärnor och planeter, och leta efter vatten och växthusgaser i atmosfären med exoplaneter och studier av stoft och damm.

De tre ovan nämnda projekten är att främja vetenskapen om astronomi framåt och öka vår kunskap om Universum. Men den största och coolaste projekt väntar du nedan.

LUVOIR

Teleskop “James Webb” kommer att vara ett mycket kraftfullt verktyg. Men arbetet apparaten är i det infraröda våglängdsområdet, för att följa upp kallare föremål och företeelser i Universum, precis som den röda förskjutning av de första galaxerna eller nyligen bildar planetsystem. Ursprung teleskop Space Telescope, som syftar till att bli en mer avancerad version av teleskopet “James Webb”.

Teleskopet LUVOIR (Stor UV-Optiska IR-Besiktningsman), i sin tur, kommer att vara den verkliga efterträdare till Hubble. Denna stora enhet kommer att kunna följa i den synliga, ultravioletta och infraröda spektrumet.

Konstnärliga koncept av teleskopet LUVOIR

I utveckling är två konceptuell design för teleskopet. Enligt den första, apparaten kommer att vara utrustade med fällbara 8-fots spegel och upp i rymden med en raket-tunga klassen fordon, Falcon Heavy. Enligt ett annat koncept, teleskopet kommer att vara utrustade med en spegel med en diameter på 16 meter (som jämförelse diameter spegel av Hubble är endast 2,6 meter), vilket är 50% mer än den största markbaserade teleskop av samma klass. I det andra fallet är det planerat att starta med hjälp av transportören rocket Space Launch System. Vilken version kommer så småningom väljer beror på transportören raketer för att användas i 2030.

Enheten kommer att få vidvinkel och kommer att vara utrustade med ett brett utbud av olika verktyg och filter som astronomerna kan använda för att övervaka allt. Till exempel, teleskopet kommer att vara utrustade med en koronagraf, som nämndes ovan, därför kommer man att kunna se planeter, “muting” ljus i sina hem stjärnor. Förekomsten av spektrograf kommer att tillåta honom att analysera den kemiska sammansättningen av atmosfärer av exoplaneter.

LUVOIR är att bli en ” great universal verktyg som är utformat för stora upptäckter på områdena astrophysics and planetary science. Bland dess potential: direkt observation av exoplaneter och sök efter biosignature. Teleskopet kommer att kunna söka planeten för olika klasser, allt från hot Jupiters “supersense”. Dessutom LUVOIR kommer att möjliggöra observation av objekt i solsystemet till en helt annan nivå.

Enceladus, som det såg “Hubble” (till vänster) och som det kommer att vara LUVOIR (höger)

Om du vill, vi kan se in i alla hörn av Universum, expanderande horisonter av sin skenbara magnitud, samt att undersöka mycket mindre objekt, som inte kunde se “Hubble”. Med hjälp av LUVOIR forskning kommer att genomföras med de första galaxerna och hur stjärnor och beräkningar av fördelningen av mörk materia i Universum.

Forskarna är fortfarande inte till fullo förstå vad som händer när en stjärna av tillräckligt med massa för att antända. LUVOIR kommer att kunna titta i den riktning zvezdoobrazovaniya regioner att tänka på gasen och stoftet av de tidigaste tidpunkten för födelsen av stjärnor och planeter att de kommer att vara omgiven.

Drömmar och verklighet

Ovanstående enheter har närt din entusiasm för framtiden av astronomi? Har inte bråttom att jubla. Den tråkiga nyheten är att presenteras i dagens artikel rymdteleskop har praktiskt taget ingen chans att en dag bli våra ögon att titta på det avlägsna gränser utrymme horisont.

I början av denna månad, rymdorganisationen NASA har meddelat att den har för avsikt att begränsa aptit av planerare av projekten på skapandet av nya rymdteleskop och minskar budgetar razrabotkoj till 3-5 miljarder dollar. Fram till denna punkt ingenjörer har inte ens tänkt på någon form av rekommendationer, planer för budget och andra byråkratiska saker, de bara utformad för nya enheter som kommer att kunna föra vetenskapen till en ny nivå.

Budgeten för samma teleskop HabEx, Lynx och OST uppskattningar kan lätt passera baren på 5 miljarder dollar. Och ungefär samma LUVOIR kommer att glömma – kostnaden för dess tillkomst kan lätt passera märket på 20 miljarder dollar.

Trots det faktum att den AMERIKANSKA Kongressen har insisterat på att NASA har fått mer medel för utveckling, själv space Agency beslutat hur de ska hålla tillbaka sin aptit och aptit på sina entreprenörer. Och när man betänker hur mycket över budget resulterat i skapandet av en avancerad rymdteleskopet James Webb” och hur han klarat sig nu, blir det ganska tydligt varför NASA bestämde sig för att ta detta steg.

Inledningsvis kommer projektet utveckling “James Webb” uppskattades till mellan 1,6 och 3,5 miljarder dollar. Under denna budget enhet som planeras att starta under perioden 2007 till 2011. För närvarande lanseringen är planerad till tidigast i maj 2020. Utvecklingen budget enligt uppskattning av Kongressen är redan på 8,8 miljarder dollar, och efter 2 år kan öka till 10. Det skulle vara ett misstag att tro att bara för att vi kan “skära” budgeten. Men, det är inte så dåligt. Det största problemet är hur oansvariga de främsta entreprenörer som är engagerade i Församlingen av apparaten.

Den sista för vibrationsprovning, ingenjörer visar att teleskopet spilla skruvar och brickor. Just nu kan vi inte prata om att bygga en byrå från IKEA, där i det här fallet kan vi helt enkelt säga: “det kommer att göra”. Vi talar om teleskopet, för nästan $ 9 miljarder kronor.

Finansiella aptit växer inte bara bland skaparna av rymdteleskopet James Webb”. När den ursprungliga uppskattningen av 2 miljarder dollar, den nuvarande beräknade kostnaden för att utveckla teleskop WFIRST är redan $ 3,9 miljarder.

Enkelt, forskarna hoppas att dessa enheter så småningom kommer att lanseras i omloppsbana. Om detta kommer att ske fram till mitten av 2030-talet, som ursprungligen planerats i program? Vi behöver ett mirakel. På detta mirakel och är fortfarande att lita på forskare som tror att dessa fordon kommer att kunna göra nya viktiga upptäckter inom astronomi.

Framtida rymdteleskop: vad som väntar oss efter “James Webb” och WFIRST?
Nikolai Khizhnyak


Date:

by