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Teleskop-Drama Könnte Durchkreuzen die Jagd nach Außerirdischem Leben

Techniker und Wissenschaftler untersuchen einen der James-Webb-Space-Teleskop die ersten zwei Flug-Spiegel im Reinraum am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.Foto: NASA/Chris Gunn , Ryan F. MandelbaumToday 2:10pmFiled: NASAFiled: NASA

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Seit fast 20 Jahren, die NASA hat schon die Planung und der Bau eines Teleskops anders als alle jemals zuvor gebaut: das James-Webb-Space-Teleskop. Es ändert die Weise, die Wissenschaftler sehen die meisten Fernen Galaxien und Intensivierung der Jagd nach außerirdischem Leben; Sie beantworten offene Fragen über die Geburt und Tod von Sternen und Planeten. Es ist die Zukunft der Astronomie—aber es ist ärger. JWST ist der hohe Preis und die Dekade der Verzögerungen könnten stymie die Entwicklung zukünftiger Teleskope, beeinflussen den Verlauf der Astronomie für die nächsten 30 Jahre.

In Rechnung gestellt, als ein Nachfolger des Hubble Space Telescope, JWST ist ein tennis court-Größe, general-purpose ” – Weltraumteleskop mit einem 6.5 meter (21 Fuß) Spiegel, der gesendet wird, um ein gravitativ stabilen Punkt fast eine million Meilen von der Erde. Es wird unglaublich detaillierte Bilder von der Infrarot-Licht-Objekte im Raum, einschließlich Nebel, Planeten, Galaxien und Sterne. Den Blick auch auf die weitere Zukunft der NASA geplanten Nachfolger JWST, genannt der “Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), beobachten den Himmel mit einer Auflösung ähnlich Hubble’ s aber mit einem wesentlich breiteren Feld der view. Das würde den Astronomen ermöglichen, Antworten auf einige der grundlegenden Fragen über die dunkle Energie, eine geheimnisvolle Kraft zu sein scheint, dass das fahren des Universums beschleunigte expansion. Es würde auch eine Plattform bieten, um zu testen, state-of-the-art-Komponenten für den eigenen Nachfolger. Vier teams von Wissenschaftlern arbeiten bereits an verschiedenen Konzepten für die Flaggschiff-mission zu Folgen WFIRST, das würde den Start in den 2030s oder 2040s. Drei dieser Konzepte würde follow-up auf die potenziell Leben beherbergen Exoplaneten entdeckt von JWST, während die vierte Aufgabe zu verstehen, die Entstehung von Galaxien und das Universum selbst. Diese Missionen würde alles teuer sein, ähnlich in der Kosten für JWST.

“[Die heutigen Astronomen] sind die ersten Menschen in der Geschichte, die eine chance haben, eine Antwort auf die zwingende Frage stellen, ob es Leben außerhalb der Erde” MIT Astrophysiker Sara Seager vor kurzem gesagt, der Senat.

Aber wie das JWST ist der Preis gestiegen inkrementell, von Hunderten von Millionen Dollar, um $9,6 Milliarden, einige Wissenschaftler auf seine Nachfolger sind unruhig. Wo kommt das zusätzliche Geld kommen, um zahlen für JWST ist Budgetüberschreitungen, und wie haben sich diese Verzögerungen betroffen, die öffentliche Wahrnehmung für diese große Mission? Und wenn die NASA Fetzen oder entfernt bestimmte Teile von WFIRST, könnten handicap Zukunft Raum-basierte Bemühungen zu erkennen Anzeichen von Leben außerhalb des Sonnensystems. Während der Kongress Ansichten der astronomischen Forschung günstiger, Präsident Trump – 2019 budget-Anforderung hat bereits vorgeschlagen, die Abwrackprämie WFIRST.

Wie jetzt, die Zukunft dieser Einsätze und wie JWST wird Sie auswirken, ist ungewiss, Scott Gaudi, Ohio State University professor und Mitglied der WFIRST-team, sagte Gizmodo.

Schon im Jahr 1989, die Astronomen hatten ein frühes Konzept des JWST als “Next Generation Space Telescope”, dem Nachfolger von Hubble. Während ursprünglich vorgesehen als ein Spiegel, acht oder mehr Metern (26+ Fuß) im Durchmesser, Budgets Wissenschaftler veranlasst, sich zu de-Umfang der verschiedenen Ziele, was in der 6.5 meter (21 Fuß) – Teleskop-Konzept, die zu dem James-Webb-Space-Teleskop. Die Pläne entwickelt, die die NASA im Jahr 2002 ausgewählt, ein Luftfahrt-Unternehmen genannt TRW zu bauen, das Raumschiff und Spiegel mit 825 Millionen Dollar-budget und die geplante Markteinführung in 2010. Northrop Grumman erworben TRW, und übernahm bald die Teleskop-Konstruktion.

Die Verspätungen getrübt JWST ist es, die gesamte Entwicklungsgeschichte. Die meisten vor kurzem eine unabhängige überprüfung ergab, dass Erhöhung des projektumfangs, der Komplexität des Teleskops, overoptimism, und menschliche Fehler haben geplagt seine Konstruktion. Diese menschlichen Fehler umfassen die Zeit, wenn jemand bei Northrop Grumman das falsche Lösungsmittel zu reinigen-Ventile, und die Zeit, wenn lose Muttern fiel in das Teleskop während eines Tests, laut dem review. Aber so früh wie 2005, dem Start gedrückt hatte, um 2013 und die Kosten um 4,5 Milliarden US-Dollar wegen “Finanzierung von Defiziten” Voraussetzung “änderungen” und anderen Themen. Herstellung im Jahr 2011 begonnen, aber dann den Start geschoben wurde, bis 2018 und das budget auf geschätzte 8 Milliarden US-Dollar. Heute ist das JWST geschätzten Kosten bis zu $9.66 Milliarden, und seine geplanten launch-Termin wird noch einige Zeit in 2021.

Dann gibt es noch die bloße Tatsache, dass große Fortschritte in der Astronomie stattgefunden haben, während der Teleskop-Entwicklung. NASA-administrator Jim Bridenstine erklärt, in einer Kongress-Anhörung vergangenen Juli, dass die Studie der heute allgegenwärtige Themen Astronomie, wie dunkle Energie und Exoplaneten, war erst der Anfang, wenn das JWST-Projekt begann. “Dies ist nicht einfach nur Missmanagement oder die Kostenüberschreitungen und Verzögerungen,” Kongressabgeordnete Don Beyer (D-Virginia), sagte während der Anhörung. “Die Welt der Wissenschaft selbst verändert in einer Weise, die beeinflusst haben, das Projekt.” Im wesentlichen der Preis und der Umfang des Projektes erweitert haben, wie die Wissenschaftler gelernt haben, mehr über das Universum und begegnet mehr kosmische Geheimnisse.

Bis 2010 war es schon wieder Zeit zu planen, einen Nachfolger des JWST. Jedes Jahrzehnt, in Ausschüssen von Wissenschaftlern Umfrage den Zustand der Astrophysik und entscheiden Sie, welche Art von Experimenten die gesamte community gerne als Nächstes sehen möchten, einschließlich der kleinen und mittleren Missionen sowie das Flaggschiff-Missionen. Für die größten Missionen, teams von Wissenschaftlern arbeiten an mehreren Konzepten, und der Dekadische Umfrage-Komitee nutzt diese Konzepte, setzen Sie das Feld Priorität für die NASA.

Schon damals, Astronomen besorgt darüber, wie JWST Kosten würde Auswirkungen auf die zukünftige Beobachtung. Aber dann die NASA erhielt eine 2.4 m (7.8-Fuß -) Spiegel von National Reconnaissance Office (NRO). Der Spiegel wurde ursprünglich entwickelt für den Einsatz in der Spionage, aber die funktionieren würde gut in ein Raum-Teleskop. Die Dekadische Umfrage vorwärts bewegt mit einem Teleskop genannt WFIRST—Teleskop Hubble ‘ s Auflösung, aber das 100-fache der Bildfläche. Ein Teleskop wie dieses würde Wissenschaftlern helfen, festzustellen, die wahre Natur der dunklen Energie, eine geheimnisvolle Kraft zu sein scheint, dass die Beschleunigung des Universums die expansion und das könnte bestimmen, das Universum ist Schicksal. NASA verschrottet andere Konzepte, wie der exoplanet-Jagd-Space Interferometry Mission, in der Antwort.

WFIRST “war eine Frankenstein-Kreation,” Jessie Christiansen, Astrophysiker am NASA Exoplanet Science Institute am Caltech, sagte Gizmodo. “Es war etwas, was niemand wirklich gefragt, bis Sie bekam den Spiegel, gespendet von den NRO.” Aber, nach der Dekadische Umfrage, wie ein Teleskop würde, “setzen die wesentlichen Fragen, die in beiden Exoplaneten und dunkle Energie-Forschung, die vorab Themen, die von galaxy evolution der Studie von Objekten in unserer eigenen Galaxie.” WFIRST erweitert hat, sowohl in Umfang und die Kosten seit dem Jahr 2010 dekadische Umfrage.

Das Teleskop wide-field surveying instrument wäre relativ einfach im Vergleich zu manchen Instrumenten geflogen werden, auf frühere NASA-Missionen, Gaudi sagte Gizmodo. Aber WFIRST wäre auch der erste, der Fliegen eine Technologie, die im Weltraum über die beiden Vorschläge für die nächste Flaggschiff-space-Teleskop: ein “coronograph.” Ein coronograph ist ein Gerät, das Blöcke stars ” helles Licht, so dass der dimmer Planeten Kreisen um den Stern sichtbar. Wenn die Wissenschaftler hoffen, zu entdecken, das Leben um andere Sterne Kreisen, werden Sie brauchen, um Bild-das Licht durch und reflektiert durch die Planeten direkt. Das Problem ist, dass der planet kann Milliarden mal dunkler als die Sterne es umkreist. Wissenschaftler hoffen, eines Tages die Stelle, erdähnliche Planeten mit dieser Technologie.

Und hier ist der wichtigste Teil: die Beobachtung der Licht direkt von den Planeten, anstatt nur die Beobachtung der periodischen Verdunkelung entsteht, wenn Planeten und geht vor seinem Stern, könnte, sagen die Wissenschaftler, ob die Anwesenheit von Leben verändert hat, die Atmosphäre des Planeten, wie es auf der Erde. Klimawandel beiseite, das Leben füllt die Erdatmosphäre mit Kohlendioxid, Sauerstoff, Methan und anderen biologischen Bausteinen. Daher die Bestimmung, ob Leben existiert auf anderen Planeten erfordert die Beachtung dieser Planeten-Atmosphären, um zu sehen, was Moleküle, die Sie enthalten.

Die Vorbereitungen für die für 2020 Dekadische Umfrage sind bereits im Gange. Vier teams von Astronomen sind in der Vorbereitung Konzept-Studien für WFIRST Nachfolger, ein Flaggschiff-Teleskop-mission starten würde einige Zeit in den späten 2030s oder frühen 2040s. So geschehen im Jahr 2010 wird die Umfrage ermitteln, was die Astronomie wichtigsten wissenschaftlichen Fragen sind, und wie beantworten Sie Sie mit ambitionierter, möglicherweise noch zu entwickelten Technologie. Die dekadische Ausschuss wird vorwärts mit einer Empfehlung auf der Grundlage der Ziele und Gestaltung von ein oder mehrere Konzepte. Es ist klar, dass die Jagd auf Anzeichen von außerirdischem Leben spielen eine enorme Rolle in der Diskussion. Zwei der Konzepte enthalten eine coronograph wie WFIRSTs, und drei der Liste die Analyse von Exoplaneten zu Ihren primären Zielen. Alle von Ihnen Kosten würde Milliarden von Dollar.

Die Große UV/Optical/IR-Sachverständiger (LUVOIR) ist die ehrgeizigste der vier Missionen—und es wäre wirklich riesig, entweder ein 8 – oder 15-meter – (26, – oder 49-Fuß -) Spiegel. Es wäre eine Fortsetzung zu JWST. Andere, die Bewohnbaren Exoplaneten Imaging-Mission (HabEx), gebaut wird von unten nach oben mit der Beobachtung der Exoplaneten in den Sinn. Beide verlassen würde, die auf eine coronograph und eine starshade, eine externe Komponente, die Blöcke, die das Licht von anderen Sternen.

Zwei anderen vorgeschlagenen Teleskopen würde nicht verlassen sich auf eine coronograph oder eine starshade. Die Ursprünge Space Telescope (OST -) würde mich über ein exo-Planeten um kühlere Sterne im Infrarotbereich, wo der helligkeitsunterschied zwischen Stern und planet ist nicht so groß. Seine Ziele umfassen auch die Beobachtung der Entstehung von Planeten und die wachsende Komplexität von Sternen und Galaxien. Schließlich gibt es noch Lynx, das ist konzentriert sich stattdessen auf high-energy astrophysical Geheimnisse, wie die Dämmerung der schwarzen Löcher und der Geburt und Tod der Sterne. Es wäre ein x-ray telescope mit empfindlichen Instrumente und dienen der Fortsetzung der überaus erfolgreichen Chandra X-ray Telescope.

Die Nationale Akademie der Wissenschaften hat bereits angedeutet, dass es bevorzugt ein Teleskop mit einer coronograph oder irgendeine Art von starlight-shading-Gerät, wie LUVOIR oder HabEx, wenn es um die Jagd nach außerirdischem Leben. Aus der jüngsten Exoplanet Science-Strategie-report:

Ein coronagraphic oder starshade-basierte direct-imaging-mission ist der einzige Weg derzeit identifiziert zu charakterisieren Erde-size Planeten in der bewohnbaren Zone einer großen Stichprobe nahe gelegenen sonnenähnlichen Sterne im reflektierten Licht… die NASA sollte führen eine große strategische direct imaging mission zur Messung der reflektierten Licht-Spektren der gemäßigten terrestrischen Planeten umkreist sonnenähnlichen Sternen.

Einem anderen neueren Bericht von den National Academies in der eine Strategie für die Zukunft der Astrobiologie nennt starshades und coronagraphs “notwendig”.

Es ist wichtig zu beachten, dass es eine Vielzahl von anderen Erde-basierter Teleskope in der Entwicklung, wie dem Giant Magellan Teleskop und dem Thirty Meter Telescope. Diese bodengestützten Teleskope sind besser für die Beobachtung der Planeten um kühlere, kleine M-zwergsternen, Aki Roberge, Wissenschaftler am NASA Goddard Space Flight Center arbeitet auf LUVOIR, kürzlich gegenüber Gizmodo. Weltraum-Teleskopen ausgestattet mit starlight-blocking coronagraphs könnte besser beobachten Planeten um sonnenähnlichen Sternen. Außerirdisches Leben existieren könnten auf beiden, und beide sind Teil einer gesunden Astrobiologie-Strategie.

Die dekadische space telescope Vorschläge sind schon seit Anfang an das Gefühl der Wärme aus JWST. Am 1. Juni, NASA astrophysics Regisseur Paul Hertz per E-Mail die Konzept-teams, die imposante Höhe von $3 Milliarden bis $5 Milliarden Kosten Ziel für das Studium. Laut einer Pressemitteilung, “Mit der jüngsten Verzögerungen und budget-Restriktionen rund um die beiden großen flagship-Missionen, die neue Richtung wird besser gewährleistet, dass die nächste Flaggschiff-mission ausgeführt werden, in time und in budget.” Jedoch, er überarbeitete, memo-zwei Wochen später, und stattdessen daran erinnert teams, die die zweite phase in Ihrem design-Prozess wurde anfangs, in dem Sie gestalten eine weniger kostspielige Architektur als Ihre ersten Entwürfe. Die National Academies hat auch empfohlen, dass diese Konzepte denken über Kosten und Zeitpläne. Dieser Konzept-Studien durch die NASA bis Juni 2019.

Einige, wie LUVOIR Physiker John O ‘ Meara, sich sorgen machen, dass die Schwierigkeiten mit dem JWST wird, führen die Mitglieder der Astronomie-community zu geben, auf die großen Missionen wie diese im Allgemeinen. Es ist ein Gefühl, dass einige, wie der ehemalige NASA-administrator Charles Bolden, zum Ausdruck gebracht haben, bevor. “Ich hoffe, dass Sie das nicht tun,” sagte O ‘ Meara.

“Ich bin wirklich besorgt über den Zustand der Mittel,” Laura Lopez, assistant professor an der Ohio State University arbeiten auf der Lynx-team, sagte Gizmodo. “Es fühlt sich an wie eine prekäre situation, wo wir nicht wissen, was passieren wird im nächsten Jahr, geschweige denn in den nächsten 15 Jahren.” Alle großen Missionen wie diese erfordern würde, die eine nachhaltige Finanzierung für mehr als ein Jahrzehnt.

Und es gibt viele kleinere Missionen, deren futures in Gefahr sein könnte, aufgrund der Kosten und der Umfang dieser größeren Projekte, Missionen, der einen ähnlichen Umfang wie Kepler und TESS.

JWST könnte Auswirkungen, die diese Zukunft Missionen direkt oder basierend auf wie es auf Sie wirkt WFIRST. Im Sommer dieses Jahres der Kongress hat Anhörungen statt Grillen NASA und Northrup Grumman über das JWST ist Kosten-und Terminüberschreitungen. Northrup Grumman CEO Wes Bush sagte der Kongressabgeordnete Lamar Smith (R-Texas) , das Unternehmen würde nicht abholen, die letzten 800 Millionen Dollar Kosten erhöhen. Es ist unklar, was als Nächstes passieren wird.

WFIRST Gesichter klare Bedrohung. Im vergangenen Jahr Präsident Trump das vorgeschlagene budget enthalten Verschrottung das Teleskop vollständig. Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass die mehr Platz-freundlichen Kongress nicht passieren lassen, aber Gaudi hat gehört sprechen Sie bedrohen die Existenz der coronograph als gut. Sollte WFIRST verlieren Ihre coronograph, Wissenschaftler, verpassen eine wichtige Gelegenheit, um zu versuchen, das Licht-blockieren von Technologie im Weltraum Fliegen, bevor es auf die ultimative exoplanet-Jagd-Teleskop.

Gizmodo schon mehrmals gehört, dass das Fliegen eine coronograph ohne Tests auf einige der vorherigen mission könnte eine sehr schlechte Idee, mit weit reichenden Auswirkungen auf die Kosten und den Zeitplan. “Wir sparen rund $300 Millionen von de-scoping-eine coronograph,” David Spergel, Princeton Astrophysiker arbeiten an WFIRST Entwicklung, sagte Gizmodo, “aber ich vermute, auf lange Sicht, könnte es kostet Milliarden in der Entwicklung gekostet, der LUVOIR oder HabEx, wenn die Zeit kommt, um ein upgrade auf eine coronograph zum aufspüren von erdähnlichen Planeten.” Gaudi sagte, dass das Fliegen eine coronograph auf WFIRST machen würde LUVOIR oder HabEx “viel mehr schmackhaft zu so ziemlich jeder.”

Wissenschaftler erinnert haben, den Kongress als der coronograph Bedeutung. “WFIRST ist coronograph instrument ist eine Technologie-demonstration,” Seager, sagte vor kurzem bei einer senatsanhörung. “Es ist entscheidend, dies zu tun, ist kaufen down ehrgeizigere Missionen in der Zukunft bereits im Rahmen der Studie.”

Für was es Wert ist, den die Astronomen Gizmodo Sprach mit der Regel einverstanden, dass JWST wird das warten lohnt sich. Aber Flaggschiff-Teleskope, die gemeint sind, um vorab deutlich auf die vorhandenen Instrumente und die Verbesserung erfordert Geld. Verschrottung oder de-scoping-WFIRST könnte eine weitere Verzögerung der Menschheit Traum zu erkennen, das Leben auf anderen Planeten gibt, sollte das Dekadische Umfrage entscheiden letztlich zu empfehlen, eine coronograph-basierte mission. So könnte die Angst oder die haushaltsfolgen der JWST Verzögerung.

Natürlich, was als Nächstes passiert mit WFIRST liegt in der Luft. Wissenschaftler warten, um zu sehen, was passiert mit der Versöhnung des kommenden budgets, “und, wie der Kongress reagiert auf die zusätzlichen Verzögerungen des JWST”, sagte Gaudi. Da das Land chaotischen politischen Klima, niemand weiß, was wird und wird nicht bei der Finanzierung in die Zukunft. Aber langfristige Investitionen erfordern Geld—und Vertreter, die bereit sind, zu reservieren, das Geld, um Sie zu unterstützen.

“Ich Tue nur mein bestes, um den Kongress mit so viel Informationen wie ich kann, damit Sie die beste mögliche Entscheidung”, sagte Gaudi. “Ich hoffe, Sie sind ehrgeizig und optimistisch in die Wissenschaft.”

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