NASA має на увазі кілька досить просунутих концепцій, коли мова йде про наступне покоління космічних телескопів. До них належать Транзитний оглядовий супутник екзопланет (TESS), який нещодавно вилетів у космос, а також Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) (запуск запланований на 2020 рік) і Широкополосний інфрачервоний оглядовий телескоп (WFIRST), який все ще розробляється.
Крім них, NASA також виявило кілька перспективні пропозиції як частина його Десятиріччя астрофізики 2020 року . Але, мабуть, найамбітнішою є концепція, яка передбачає створення космічного телескопа, що складається з модулів, які збираються самостійно. Ця концепція була нещодавно обрана для фази I розробки як частина Інноваційні передові концепції NASA 2018 року (NIAC).
Команду, яка стоїть за цією концепцією, очолює Дмитро Савранський, доцент кафедри механічної та аерокосмічної техніки Корнельського університету. Разом із 15 колегами з усього США Савранський розробив концепцію модульного космічного телескопа ~30 метрів (100 футів) з адаптивною оптикою. Але найцікавішим є той факт, що він буде складатися з ряду модулів, які збираються самостійно.
У березні. 23-го числа 16 концепцій отримали нагороду Фази I в рамках програми NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Авторство: NASA
Професор Савранський добре володіє космічними телескопами та пошуком екзопланет, допомагаючи в інтеграції та тестуванні Gemini Planet Imager – інструмент на Південний телескоп Близнюків в Чилі. Він також брав участь у плануванні Gemini Planet Imager Exoplanet Survey, який відкрив планету, схожу на Юпітер обертається навколо 51 Eridani (51 Eridani b) у 2015 році.
Але дивлячись у майбутнє, професор Савранський вважає, що самозбірка — це шлях до створення супертелескопа. Як він і його команда описано телескоп у їхній пропозиції:
«Вся структура телескопа, включаючи основне та вторинне дзеркала, вторинну опорну конструкцію та планарний сонцезахисний екран, буде побудована з єдиного серійного модуля космічного корабля. Кожен модуль буде складатися з гексагонального космічного корабля діаметром ~1 м, увінчаного активним дзеркалом від краю до краю».
Ці модулі будуть запущені незалежно, а потім навігація до точки Сонце-Земля L2 за допомогою сонячних вітрил, що розгортаються. Ці вітрила потім стануть сонячним екраном для планарного телескопа, коли модулі зберуться разом і зберуться самі, без допомоги людини або роботи. Хоча це може здатися радикально просунутим, це, безумовно, відповідає тому, що шукає NIAC.
«Ось що таке програма NIAC», — сказав д-р Савранський недавнє інтерв'ю з Cornell Chronicle. «Ви пропонуєте ці дещо божевільні ідеї, але потім намагаєтеся підкріпити їх кількома початковими розрахунками, а потім це дев’ятимісячний проект, де ви намагаєтесь відповісти на питання щодо доцільності».
Концепція художника про великий ультрафіолетовий/оптичний/інфрачервоний оглядовий телескоп (LUVOIR). Автори: NASA/GSFC
У рамках премії NAIC Phase I 2018 року, яка була оголошена 30 березня, команда отримала 125 000 доларів США протягом дев’яти місяців для проведення цих досліджень. Якщо вони будуть успішними, команда зможе подати заявку на нагороду Фази II. Як зазначив Мейсон Пек, доцент механічної та аерокосмічної інженерії в Корнеллі та колишній технічний директор NASA, Савранський на правильному шляху зі своєю пропозицією NIAC:
«Оскільки автономні космічні кораблі стають все більш поширеними, і оскільки ми продовжуємо вдосконалювати те, як ми створюємо дуже маленькі космічні кораблі, має сенс поставити запитання Савранському: чи можна побудувати космічний телескоп, який зможе бачити далі та краще, використовуючи лише недорогі маленькі компоненти, які самостійно збираються на орбіті?»
Цільовою місією цієї концепції є Великий ультрафіолетовий/оптичний/інфрачервоний геодезист (LUVOIR), пропозиція, яка в даний час розглядається в рамках дослідження NASA на 2020 рік. Як одна з двох концепцій, що досліджуються Центром космічних польотів НАСА Годдарда, ця концепція місії передбачає створення космічного телескопа з масивним сегментованим основним дзеркалом діаметром близько 15 метрів (49 футів).
Подібно до JWST, дзеркало LUVOIR буде складатися з регульованих сегментів, які розгортатимуться після того, як воно вилетить у космос. Приводи та двигуни будуть активно коригувати та вирівнювати ці сегменти, щоб досягти ідеального фокусування та захоплення світла від слабких та віддалених об’єктів. Основною метою цієї місії було б відкриття нових екзопланет, а також аналіз світла з тих, які вже були відкриті, щоб оцінити їх атмосферу.
Космічний телескоп Хаббл зліва має 2,4-метрове дзеркало, а космічний телескоп Джеймса Вебба — 6,5-метрове дзеркало. LUVOIR, не показаний, перевершить їх обох за допомогою масивного 15-метрового дзеркала. Зображення: NASA
Як зазначили Савранський та його колеги у своїй пропозиції, їхня концепція безпосередньо відповідає пріоритетам технологічних дорожніх карт NASA щодо наукових приладів, обсерваторій, сенсорних систем та робототехніки та автономних систем. Вони також стверджують, що архітектура є надійним засобом для створення гігантського космічного телескопа, який був би неможливим для попередніх поколінь телескопів, таких якХабблі JWST.
«Джеймс Вебб буде найбільшою астрофізичною обсерваторією, яку ми коли-небудь розміщували в космосі, і це неймовірно складно», — сказав він. «Отже, піднявшись у масштабі до 10 або 12 метрів або, можливо, навіть до 30 метрів, здається майже неможливим уявити, як ви побудуєте ці телескопи так само, як ми їх будуємо».
Отримавши нагороду за Фазу I, команда планує провести детальне моделювання того, як модулі будуть літати в космосі та зустрічатися один з одним, щоб визначити, наскільки великими повинні бути сонячні вітрила. Вони також планують провести аналіз дзеркальної збірки, щоб підтвердити, що модулі можуть досягти необхідної фігури поверхні після збирання.
Як Пек зазначено , якщо вдасться, пропозиція доктора Савранського може змінити гру:
«Якщо професор Савранський доведе доцільність створення великого космічного телескопа з крихітних шматочків, він змінить те, як ми досліджуємо космос. Ми зможемо дозволити собі бачити далі й краще, ніж будь-коли – можливо, навіть на поверхню позасонячної планети».
5 і 6 червня NASA також проведе орієнтаційну зустріч NIAC у Вашингтоні, округ Колумбія, де всі переможці Фази I матимуть можливість зустрітися та обговорити свої ідеї. Серед інших пропозицій, які отримали нагороду Фази I роботи, що змінюють форму для вивчення Титану, легкі повітряні датчики досліджувати атмосферу Венери, ройові роботи з махаючими крилами досліджувати Марс, нову форму променевий рух для міжзоряних місій (схожий на Breakthrough Starshot), a робот з паровим двигуном для океанських світів , і а середовище проживання, що самовідтворюється, створене з грибів .
Ви можете прочитати більше про ці концепції, а також про ті, які отримали нагороду Phase II, тут .
Подальше читання: Корнельська хроніка , НАСА