NASA paleido teleskopą kitų planetų paieškai. Paleisti ir pradėti

21.10.2023 -

Kosminiai teleskopai paprastai yra teleskopai, kurie veikia už Žemės atmosferos ribų ir todėl nesivargina žiūrėti per tą atmosferą. Šiandien garsiausias kosminis teleskopas yra Hablo kosminis teleskopas, atradęs šimtus egzoplanetų, atskleidęs daugybę įspūdingų galaktikų, kosminių įvykių ir praplėtęs mūsų žvilgsnio į kosmosą horizontus. Hablas bus pakeistas James Webb kosminiu teleskopu, kuris į kosmosą bus paleistas 2018 m., kurio veidrodis bus beveik tris kartus didesnis už Hablo veidrodžio skersmenį. Po Jameso Webbo mokslininkai planuoja pasiųsti į kosmosą didelės raiškos kosminį teleskopą (HDST), tačiau kol kas tai tik planuose. Kad ir kaip ten būtų, kosminiai teleskopai turėjo ir toliau sudarys didžiąją dalį mūsų atradimų giliojoje erdvėje.

Jei kada nors kosmose turėsime milžiniškus pripučiamus teleskopus, galite padėkoti Chriso Walkerio mamai. Prieš kelerius metus Walkeris gamino šokoladinį pudingą, kai staiga turėjo nutraukti savo gaminimą ir paskambinti mamai. Jis nuėmė pudingą nuo viryklės, uždengė plastikine plėvele ir padėjo puodą ant grindų šalia sofos. Po pokalbio jis nustebo netoliese esančios lempos lemputės atvaizdą, kybančią virš sofos galo. Ištyręs šio reiškinio priežastį, jis išsiaiškino, kad dėl šalto oro kišenės, susidariusios pudingui vėsstant, plastikinė pudingo pakuotė nuslūgo. Tai iš tikrųjų sudarė lęšį, kuris atspindėjo lemputę.

Pastaruoju metu žmonija buvo užsiėmusi egzoplanetų paieškomis ir jau keletą metų Europos kosmoso agentūra () kuria Cheopso kosminį teleskopą, skirtą panašių į mūsiškę planetų paieškai. Cheopsas dar vadinamas „egzoplanetų medžiotoju“ ir turi daug vilčių. Ir neseniai tapo žinoma kosminio teleskopo paleidimo data, taip pat kai kurios kitos detalės.

Hablas matomas iš kosminio šautuvo Atlantis STS-125

Hablo kosminis teleskopas ( KTH; Hablo kosminis teleskopas, HST; observatorijos kodas „250“) – orbitoje aplink , pavadintas Edvino Hablo vardu. Hablo teleskopas yra bendras NASA ir Europos kosmoso agentūros projektas; tai viena iš NASA didžiųjų observatorijų.

Įdėjus teleskopą erdvėje, galima aptikti elektromagnetinę spinduliuotę diapazonuose, kuriuose žemės atmosfera yra neskaidri; pirmiausia infraraudonųjų spindulių diapazone. Dėl to, kad nėra atmosferos įtakos, teleskopo skiriamoji geba yra 7-10 kartų didesnė nei panašaus teleskopo, esančio Žemėje.

Istorija

Fonas, koncepcijos, ankstyvieji projektai

Pirmą kartą orbitinio teleskopo koncepcija paminėta Hermanno Obertho knygoje „Raketa tarpplanetinėje erdvėje“. Die Rakete zu den Planetenraumen ), išleistas 1923 m.

1946 m. amerikiečių astrofizikas Lymanas Spitzeris paskelbė straipsnį „Nežemiškos observatorijos astronominiai pranašumai“. Astronominiai nežemiškos observatorijos pranašumai ). Straipsnyje pabrėžiami du pagrindiniai tokio teleskopo pranašumai. Pirma, jo kampinę skiriamąją gebą ribos tik difrakcija, o ne turbulentiški srautai atmosferoje; tuo metu antžeminių teleskopų skiriamoji geba buvo nuo 0,5 iki 1,0 lanko sekundės, o teorinė difrakcijos raiškos riba orbitiniam teleskopui su 2,5 metro veidrodžiu yra apie 0,1 sekundės. Antra, kosminis teleskopas galėjo stebėti infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių diapazonus, kuriuose žemės atmosferos spinduliuotės sugertis yra labai reikšminga.

Spitzeris didelę savo mokslinės karjeros dalį skyrė projekto pažangai. 1962 m. JAV nacionalinės mokslų akademijos paskelbtoje ataskaitoje rekomendavo į kosmoso programą įtraukti orbitinio teleskopo kūrimą, o 1965 m. Spitzeris buvo paskirtas komiteto, kuriam pavesta apibrėžti mokslinius didelio kosminio teleskopo tikslus, vadovu.

Kosmoso astronomija pradėjo vystytis pasibaigus Antrajam pasauliniam karui. 1946 m. pirmą kartą buvo gautas ultravioletinis spektras. 1962 m. JK paleido orbitinį teleskopą saulės tyrimams, o 1966 m. NASA paleido pirmąją orbitinę observatoriją OAO-1. Misija buvo nesėkminga dėl akumuliatoriaus gedimo praėjus trims dienoms po paleidimo. 1968 m. buvo paleistas OAO-2, kuris stebėjo ultravioletinę spinduliuotę iki 1972 m., žymiai viršydamas savo projektinį 1 metų eksploatavimo laiką.

OAO misijos aiškiai parodė, kokį vaidmenį gali atlikti orbitiniai teleskopai, o 1968 m. NASA patvirtino planą sukurti atspindintį teleskopą su 3 m skersmens veidrodžiu. Projektas buvo pavadintas LST. Didelis kosminis teleskopas). Paleidimas buvo numatytas 1972 m. Programoje buvo pabrėžtas nuolatinių pilotuojamų ekspedicijų poreikis teleskopui prižiūrėti, kad būtų užtikrintas ilgalaikis brangaus instrumento veikimas. Lygiagrečiai besivystanti „Space Shuttle“ programa suteikė vilčių gauti atitinkamų galimybių.

Kova dėl projekto finansavimo

Dėl JSC programos sėkmės astronomijos bendruomenė sutaria, kad didelio orbitinio teleskopo kūrimas turėtų būti prioritetas. 1970 m. NASA įsteigė du komitetus – vieną tirti ir planuoti techninius aspektus, antrąjį – parengti mokslinių tyrimų programą. Kita didelė kliūtis buvo projekto finansavimas, kurio išlaidos, kaip tikimasi, viršys bet kurio antžeminio teleskopo kainą. JAV Kongresas suabejojo daugeliu siūlomų sąmatų ir gerokai sumažino asignavimus, kurie iš pradžių buvo susiję su didelio masto observatorijos instrumentų ir dizaino tyrimais. 1974 m., vykdydamas prezidento Fordo inicijuotą biudžeto mažinimo programą, Kongresas visiškai atšaukė projekto finansavimą.

Atsakydami į tai, astronomai pradėjo plačią lobizmo kampaniją. Daugelis astronomų asmeniškai susitiko su senatoriais ir kongresmenais, taip pat buvo išsiųsti keli dideli laiškai, remiantys projektą. Nacionalinė mokslų akademija paskelbė ataskaitą, kurioje pabrėžė didelio orbitinio teleskopo statybos svarbą, todėl Senatas sutiko skirti pusę Kongreso iš pradžių patvirtinto biudžeto.

Finansinės problemos paskatino sumažinti išlaidas, tarp jų – sprendimas sumažinti veidrodžio skersmenį nuo 3 iki 2,4 metro, siekiant sumažinti išlaidas ir pasiekti kompaktiškesnį dizainą. Taip pat buvo atšauktas turėjęs startuoti teleskopo su pusantro metro veidrodžiu projektas, skirtas sistemoms išbandyti ir išbandyti, nuspręsta bendradarbiauti su Europos kosmoso agentūra. ESA sutiko dalyvauti finansuojant observatoriją, taip pat tiekti daugybę instrumentų, už tai, kad Europos astronomai rezervuotų bent 15 % stebėjimo laiko. 1978 m. Kongresas patvirtino 36 milijonų dolerių finansavimą, o plataus masto projektavimo darbai prasidėjo iškart po to. Paleidimo data buvo numatyta 1983 m. Devintojo dešimtmečio pradžioje teleskopas buvo pavadintas Edvino Hablo vardu.

Projektavimo ir statybos organizavimas

Darbas kuriant kosminį teleskopą buvo padalintas daugeliui įmonių ir institucijų. Maršalo kosminis centras buvo atsakingas už teleskopo kūrimą, projektavimą ir konstravimą, Goddardo kosminių skrydžių centras buvo atsakingas už bendrą mokslinių instrumentų kūrimo valdymą ir buvo pasirinktas kaip antžeminis valdymo centras. Maršalo centras sudarė sutartį su Perkin-Elmer, kad sukurtų ir pagamintų teleskopo optinę sistemą ( Optinio teleskopo mazgas - OTA) ir tikslūs valdymo jutikliai. „Lockheed Corporation“ gavo teleskopo statybos sutartį.

Optinės sistemos gamyba

Pirminio teleskopo veidrodžio poliravimas, Perkin-Elmer laboratorija, 1979 m. gegužės mėn.

Veidrodis ir visa optinė sistema buvo svarbiausios teleskopo konstrukcijos dalys, todėl jiems buvo keliami ypač griežti reikalavimai. Paprastai teleskopo veidrodžiai gaminami su maždaug dešimtadaliu matomos šviesos bangos ilgio, tačiau kadangi kosminis teleskopas buvo skirtas stebėti nuo ultravioletinių iki artimųjų infraraudonųjų spindulių, o skiriamoji geba turėjo būti dešimt kartų didesnė nei žemės, Remiantis prietaisais, jo pirminio veidrodžio gamybos tolerancija buvo nustatyta 1/20 matomos šviesos bangos ilgio arba maždaug 30 nm.

Perkin-Elmer kompanija ketino panaudoti naujas kompiuterines skaitmeninio valdymo mašinas tam tikros formos veidrodžiui gaminti. „Kodak“ buvo sudaryta sutartis dėl pakaitinio veidrodžio gamybos naudojant tradicinius poliravimo metodus, jei kiltų nenumatytų problemų, susijusių su nepatikrintomis technologijomis („Kodak“ pagamintas veidrodis šiuo metu eksponuojamas Smithsonian Institution muziejuje). Pagrindinis veidrodis pradėtas kurti 1979 m., naudojant stiklą su itin mažu šiluminio plėtimosi koeficientu. Siekiant sumažinti svorį, veidrodis susidėjo iš dviejų paviršių – apatinio ir viršutinio, sujungtų korio struktūros grotelių struktūra.

Teleskopo atsarginis veidrodis, Smithsonian oro ir kosmoso muziejus, Vašingtonas

Veidrodžio poliravimo darbai tęsėsi iki 1981 metų gegužės, tačiau pradiniai terminai buvo praleisti ir biudžetas buvo gerokai viršytas. NASA ataskaitos išreiškė abejones dėl Perkin-Elmer vadovybės kompetencijos ir jos gebėjimo sėkmingai užbaigti tokios svarbos ir sudėtingumo projektą. Siekdama sutaupyti pinigų, NASA atšaukė atsarginio veidrodžio užsakymą ir perkėlė paleidimo datą į 1984 m. spalį. Galiausiai darbas buvo baigtas 1981 m. pabaigoje, padengus 75 nm storio atspindinčią aliuminio dangą ir 25 nm storio apsauginę magnio fluorido dangą.

Nepaisant to, abejonės dėl Perkin-Elmer kompetencijos išliko, nes likusių optinės sistemos komponentų užbaigimo terminas buvo nuolat tolinamas ir projekto biudžetas augo. NASA apibūdino bendrovės tvarkaraštį kaip „neaiškų ir kasdien kintantį“ ir atidėjo teleskopo paleidimą iki 1985 m. balandžio mėn. Tačiau terminai ir toliau buvo praleisti, vėlavimas kas ketvirtį didėjo vidutiniškai mėnesiu, o paskutiniame etape – kasdien po vieną dieną. NASA buvo priversta atidėti startą dar du kartus – iš pradžių į 1986 m. kovo mėnesį, o paskui į rugsėjį. Iki to laiko bendras projekto biudžetas išaugo iki 1,175 mlrd.

Erdvėlaivis

Pradiniai darbo su erdvėlaiviu etapai, 1980 m

Kita sudėtinga inžinerinė problema buvo teleskopo ir kitų prietaisų laikiklio sukūrimas. Pagrindiniai reikalavimai buvo įrangos apsauga nuo nuolatinių temperatūrų kaitos kaitinant nuo tiesioginių saulės spindulių ir vėsinant Žemės šešėlyje bei ypač tiksli teleskopo orientacija. Teleskopas sumontuotas lengvos aliuminio kapsulės viduje, kuri yra padengta daugiasluoksne šilumos izoliacija, užtikrinančia stabilią temperatūrą. Kapsulės standumą ir instrumentų tvirtinimą užtikrina vidinis erdvinis rėmas, pagamintas iš anglies pluošto.

Nors erdvėlaivis buvo sėkmingesnis nei optinė sistema, „Lockheed“ taip pat šiek tiek atsiliko nuo grafiko ir viršijo biudžetą. Iki 1985 m. gegužės mėn. išlaidų viršijimas sudarė apie 30% pradinės apimties, o nuo plano atsiliko 3 mėnesiai. Maršalo kosmoso centro parengtoje ataskaitoje pažymėta, kad bendrovė nerodė iniciatyvos vykdydama darbus, mieliau pasikliovė NASA nurodymais.

Tyrimų koordinavimas ir skrydžių valdymas

1983 m., po tam tikros NASA ir mokslo bendruomenės konfrontacijos, buvo įkurtas Kosminio teleskopo mokslo institutas. Institutui vadovauja universitetų astronominių tyrimų asociacija. Astronomijos tyrimų universitetų asociacija ) (AURA) ir yra Johns Hopkins universiteto miestelyje Baltimorėje, Merilando valstijoje. Hopkinso universitetas yra vienas iš 32 Amerikos universitetų ir užsienio institucijų, kurios yra asociacijos nariai. Kosminio teleskopo mokslo institutas yra atsakingas už mokslinio darbo organizavimą ir astronomų prieigos prie gautų duomenų suteikimą; NASA norėjo išlaikyti šias funkcijas savo kontrolėje, tačiau mokslininkai mieliau jas perdavė akademinėms institucijoms.

Europos kosminių teleskopų koordinavimo centras buvo įkurtas 1984 m. Garching mieste, Vokietijoje, siekiant suteikti panašias patalpas Europos astronomams.

Skrydžių valdymas buvo patikėtas Goddardo kosminių skrydžių centrui, kuris yra Greenbelt mieste, Merilando valstijoje, 48 km nuo Kosminio teleskopo mokslo instituto. Teleskopo veikimą visą parą pamainomis stebi keturios specialistų grupės. Techninę pagalbą teikia NASA ir sutarčių bendrovės per Goddard centrą.

Paleisti ir pradėti

„Discovery“ šaudyklės paleidimas su Hablo teleskopu

Iš pradžių teleskopą į orbitą buvo planuota iškelti 1986 metų spalį, tačiau sausio 28 dieną „Space Shuttle“ programa buvo sustabdyta keleriems metams, o paleidimas turėjo būti atidėtas.

Visą šį laiką teleskopas buvo laikomas patalpoje su dirbtinai išvalyta atmosfera, jo borto sistemos buvo iš dalies įjungtos. Sandėliavimo išlaidos buvo maždaug 6 milijonai USD per mėnesį, o tai dar labiau padidino projekto kainą.

Priverstinis delsimas leido atlikti daugybę patobulinimų: saulės baterijos pakeistos efektyvesnėmis, modernizuotas borto kompiuterių kompleksas, ryšių sistemos, pakeista užpakalinio apsauginio korpuso konstrukcija, kad būtų lengviau prižiūrėti teleskopą. Be to, teleskopo valdymo programinė įranga nebuvo paruošta 1986 m. ir iš tikrųjų buvo baigta tik iki jo paleidimo 1990 m.

1988 m. atnaujinus maršrutinius skrydžius, paleidimas pagaliau buvo numatytas 1990 m. Prieš paleidimą ant veidrodžio susikaupusios dulkės buvo pašalintos suslėgtu azotu, o visos sistemos buvo kruopščiai išbandytos.

Hablo kosminis teleskopas (HST, HST, observatorijos kodas „250“) yra automatinė observatorija aplink , pavadinta Edvino Hablo vardu. Hablo teleskopas yra bendras projektas su Europos kosmoso agentūra; tai viena iš NASA didžiųjų observatorijų.

NASA, naudodama Hablo kosminį teleskopą, gavo vaizdo įrašą apie materijos susidūrimą purkštukų viduje (reliatyvistiniai purkštukai, kuriuose dalelės įsibėgėja iki beveik šviesos greičio, maždaug […]
Penktoji ruso Genadijaus Padalkos ekspedicija prasidėjo kovo 27 d. Jei erdvėlaivio Sojuz TMA-16M nusileidimo kapsulės nusileidimas įvyks kaip planuota rugsėjo 11 d., tai bendras kosmonauto skrydžio laikas […]
Šiame NASA ir Europos kosmoso agentūros Hablo teleskopo nufotografuotame vaizde matyti mirgantis kraštovaizdis vienoje iš didžiausių pasaulyje […]
Naujų radinių, susijusių su juodosiomis skylėmis, rezultatus NASA pristatys spaudos konferencijoje, kuri vyks šiandien, vasario 27 d. Spaudos konferencijoje, kuri prasidės šiandien 18 val. […]
Įrenginyje sumontuota galingiausia Marso orbitoje esanti HiRISE kamera, kuri fotografuoja Marsą nuo 2006 m. Kai mokslininkai lygino tų pačių regionų nuotraukas, bet […]
Kosminis zondas į orbitą buvo paleistas rugsėjo 7 d., 7 val. 27 min. Maskvos laiku, NASA raketa Minotaur-5. LADEE buvo Žemės orbitoje, kur „laukė“ tinkamos vietos […]
Netolimoje ateityje Amerikos oro linijos galėtų sutaupyti daugiau nei 250 milijardų dolerių dėl NASA žaliųjų technologijų plėtros per pastaruosius 6 metus. Apie tai […]
NASA mokslininkai gavo momentinį vaizdą apie galimą Saulės sistemos vystymosi scenarijų. Hablo teleskopas nufotografavo Kempbelo žvaigždę, kuri yra paskutinėje dangaus kūno evoliucijos stadijoje. […]
Sunki JAV politinė krizė, kilusi dėl nesutarimo parlamente, kelia grėsmę šalies kosmoso projektams. Dėl biudžeto sustabdymo Nacionalinis direktoratas […]

Delta II raketa su Keplerio orbitiniu teleskopu paleidimo aikštelėje. Nuotrauka iš NASA svetainės

Šeštadienį, 06:49 Maskvos laiku, iš Kanaveralo kyšulio kosminio centro Floridoje buvo paleistas orbitinis teleskopas Kepleris, skirtas egzoplanetų paieškai. Įrenginį į orbitą iškėlė raketa Delta II. Pranešimas apie įrenginio paleidimą pateikiama NASA svetainėje.

Keplerio misija truks trejus su puse metų. Visą šį laiką jis stebės apie 100 tūkstančių žvaigždžių, panašių į Saulę, aplink kurias gali skrieti egzoplanetos. Įrenginys tranzito metodu ieškos planetų, esančių už Saulės sistemos ribų. Kai planeta kerta savo žvaigždės diską, ji blokuoja dalį savo spinduliuotės nuo stebėtojo. Analizuodami žvaigždžių ryškumo svyravimus, astronomai gali ne tik rasti planetas, bet ir apytiksliai įvertinti jų dydį.

Kepleris skries aplink Saulę vieno astronominio vieneto (AU) aukščio orbita. A.e. lygus 150 milijonų kilometrų ir lygus atstumui nuo Žemės iki Saulės. Tiesą sakant, Kepleris seks mūsų planetos keliu, kai ji skrieja aplink Saulę. Ši padėtis leidžia teleskopui nuolat stebėti tas pačias žvaigždes. Pavyzdžiui, Hablo teleskopui šio pranašumo trūksta.

Šiuo metu astronomai atrado daugiau nei 300 egzoplanetų. Dauguma jų yra dujų milžinai, tokie kaip Jupiteris. Tokiose planetose negali vystytis Žemės tipo organizmai, o mokslininkus galiausiai domina ekoplanetų tinkamumas gyventi. Kepleris galės rasti mažesnių planetų, kurios yra tinkamesnės gyventi.

Keplerio teleskopas veikia. Vaizdas iš nasa.gov

Kitos Žemės

NASA paleido teleskopą antžeminių planetų paieškai

Ankstų 2009 m. kovo 7 d. rytą Keplerio orbitinis teleskopas buvo paleistas iš Kanaveralo kyšulio kosminio centro Floridoje. Dar gerokai prieš šią datą pranešimai apie būsimą paleidimą pasirodė daugelyje žiniasklaidos priemonių. Suprantamas didelis spaudos dėmesys teleskopui: jis giliai kosmose ieškos planetų, panašių į Žemę.

Viskas vienu metu

Norėdami aptikti egzoplanetas (planetas, esančias už Saulės sistemos ribų), Kepleris naudos vadinamąjį tranzito metodą. Kai planeta kerta savo žvaigždės diską, ji blokuoja dalį jos spinduliuotės. Naujasis teleskopas tiksliai ieškos tokių „mirkstančių“ šviestuvų. Analizuodami mirgėjimo parametrus, astronomai galės sužinoti kai kurias rastų egzoplanetų charakteristikas.

Remiantis ryškumo svyravimų dažniu, galima nustatyti planetos orbitos periodą ir jos orbitos aukštį. Ši informacija kartu su duomenimis apie žvaigždės temperatūrą leis mokslininkams apskaičiuoti, kokia karšta yra egzoplaneta. Be to, žinodami orbitos ilgį, astronomai planetos masei nustatyti gali panaudoti trečiąjį Keplerio dėsnį, pagal kurį teleskopas buvo pavadintas. Žvaigždžių spinduliuotės kiekis, kurį ji blokuoja, suteiks tyrėjams informacijos apie jos dydį.

Mokslininkus pirmiausia domina mažos planetos, skriejančios jų žvaigždžių gyvenamojoje zonoje. Gyvenamoji zona – tai siauras erdvės segmentas aplink žvaigždę, kurio viduje patekusi planeta teoriškai gali būti tinkama Žemės tipo organizmams išgyventi. Žvaigždžių, panašių į Saulę (būtent jas pirmiausia svarstys mokslininkai), atveju gyvenamoji zona bus maždaug vieno astronominio vieneto atstumu nuo žvaigždės. Tai yra, atstumas nuo egzoplanetos iki žvaigždės maždaug atitiks atstumą nuo Žemės iki Saulės.

Daug problemų

Atrodo, kad tranzito metodas idealiai tinka ieškant naujų pasaulių, ir neaišku, kodėl jo pagalba buvo rasta tik apie 15 procentų egzoplanetų (astronomai šiuo metu žino apie 350 planetų, skriejančių aplink tolimas žvaigždes). Metodas žodžiais atrodo labai paprastas, tačiau turi nemažai apribojimų, o jo efektyviam naudojimui reikia labai jautrios technologijos.

Net didelės planetos (paveikslėlyje esantis taškas žvaigždės dešinėje) sukelia nedidelius žvaigždės ryškumo pokyčius. Vaizdas iš nasa.gov

Ieškoti egzoplanetų (ypač mažų) taikant tranzito metodą yra nebanali užduotis vien dėl to, kad žvaigždės ryškumo pokytis, kai planeta praplaukia pro ją, yra minimalus. Žemė užblokuotų tik 0,008 procento Saulės šviesos nuo stebėtojo, esančio gilioje erdvėje. Tokie nedideli sutrikimai gali atsirasti dėl įvairių priežasčių. Pavyzdžiui, juos gali sukelti dėmių atsiradimas ant tiriamos žvaigždės.

„Teisingi“ svyravimai, ty svyravimai, kuriuos sukelia planetos perėjimas per žvaigždės diską, turėtų būti periodiški. Todėl, prieš priskirdami „mirksėjimui“ egzoplanetos prigimtį, astronomai turi keletą kartų aptikti panašių charakteristikų ryškumo pokyčius. Antžeminių planetų ir žvaigždžių, panašių į Saulę, orbitos laikotarpis yra apie metus. Tai yra, keletą metų turėsite sekti „mirksinčias“ žvaigždes. Tuo pačiu metu tikimybė praleisti patį planetos tranzito momentą yra labai didelė: šio įvykio trukmė yra kelios valandos.

Be visų šių sunkumų, tranzito metodas tinka tik labai ribotam žvaigždžių pavyzdžiui. Tam, kad teleskopas pastebėtų žvaigždės ryškumo pasikeitimą, apie ją besisukančios planetos orbita turi būti orientuota griežtai apibrėžtu būdu. Skaičiavimų duomenimis, šį reikalavimą tenkina vidutiniškai viena žvaigždutė iš šimto.

Viskas iš karto ir be problemų

Keplerio misijos dizaineriai stengėsi atsižvelgti į visus šiuos sudėtingumus. Jo teleskopo jautrumas yra pakankamas minimaliems ryškumo pokyčiams aptikti. Anot inžinierių, Kepleris gali pamatyti musę, skrendančią pro automobilio žibintus už kelių kilometrų. Kad nepraleistų planetos tranzito, Kepleris beveik nuolat stebės žvaigždėtą dangų. Teleskopas rodys kas pusvalandį. Kadangi jis yra už Žemės atmosferos ribų, oro sąlygos ir dienos/nakties ciklai matavimams netrukdys.

Keplerio orbita parenkama taip, kad į jo regėjimo lauką periodiškai neįsiveržtų Mėnulis ir Saulė. Moksliškai kalbant, naujojo teleskopo matymo laukas yra už ekliptikos plokštumos.

Šioje Paukščių Tako srityje Keplerio teleskopas ieškos antžeminių egzoplanetų. Jono Lombergo vaizdas iš nasa.gov. Spustelėkite paveikslėlį, kad padidintumėte vaizdą.

Judėdamas aplink Saulę, Kepleris seks Žemę, palaipsniui toldamas nuo jos. Teleskopas vieną apsisukimą atliks maždaug per 372,5 dienos. Papildomas šios padėties privalumas – Žemės gravitacinės įtakos sukeliamo sukimo momento nebuvimas (kadangi mūsų planetos forma nėra ideali, palydovai į Žemę traukia šiek tiek skirtingai įvairiose jos vietose). Kitas nuo Žemės „nepriklausomos“ orbitos privalumas yra stabilus saulės spinduliuotės lygis. Nuolatiniai saulės šviesos kiekio pokyčiai, patenkantys į aparatą dėl Žemės šešėlio, gali sukelti trikdžius prietaisų veikimui.

Palyginti su kitais teleskopais, Kepleris turi labai platų matymo lauką. Jis apžvelgs dangaus plotą, maždaug atitinkantį ištiestos rankos delno plotą – jo dydis bus 105 kvadratiniai laipsniai. Kiti orbitiniai teleskopai, įskaitant garsųjį Hablo, neturi tokio matymo platumo. Jos skirtos tolimiausioms erdvės sritims tirti, o tiriamos teritorijos dydis jiems nėra toks svarbus.

Kosmoso regionas, į kurį Kepleris žiūrės 3,5 metų, taip pat nebuvo pasirinktas atsitiktinai. Prietaiso teleskopas bus nukreiptas į dangaus atkarpą, esančią tarp Cygnus ir Lyra žvaigždynų. Astronomai apskaičiavo, kad šioje dangaus dalyje yra apie 4,5 mln. Dauguma jų yra panašios į mūsų Saulę – tai gana vėsios, vidutinio amžiaus žvaigždės. Apgyvendinimo zonos yra nedideliu atstumu, todėl Kepleris galės pamatyti „tinkamų“ planetų tranzitą. Potencialiai tinkamos gyventi jaunų milžiniškų žvaigždžių planetos yra taip toli, kad net labai jautrūs Keplerio detektoriai nepastebės žvaigždės ryškumo pokyčio, kai jie praskrieja per jos diską.

Siekdami įveikti iššūkius, kylančius ieškant egzoplanetų naudojant tranzito metodą, misijos projektuotojai panaudojo „brubią mokslinę galią“, – sakė prie teleskopo dirbanti Natalie Batalha iš San Chosė valstijos universiteto. „Viskas priklauso nuo skaičių“, – pridūrė ji.

Platus matymo laukas, nuolatiniai stebėjimai ir didžiulis kandidatų į žvaigždes skaičius leidžia apeiti tokius veiksnius kaip nedidelis procentas tinkamų žvaigždžių. Pažangūs Keplerio detektoriai turėtų aptikti mažiausią mirksėjimą, o trejus metus truksianti misija leis astronomams patvirtinti, kad planeta yra kaltininkė.

Kepleris pirmuosius rezultatus pasieks vos po kelių mėnesių. Naujų egzoplanetų sąrašą pirmiausia papildys „karštieji Jupiteriai“, skriejantys aplink savo žvaigždes nedideliu atstumu. Metai tokiose planetose gali trukti vos kelias dienas, o tai reiškia, kad mokslininkai gali greitai patikrinti, ar žvaigždė periodiškai blėsta būtent dėl jų. Norint patikimai aptikti antžemines planetas, prireiks kelerių metų.

Priklausomai nuo to, kaip mūsų Visatoje yra tipiškų į Žemę panašių planetų (ty planetų, kurių spindulys svyruoja nuo pusės iki dviejų Žemės spindulių), mokslininkai tikisi jų rasti nuo 50 iki kelių šimtų.

Apie progreso greitį

Pirmąją planetą už Saulės sistemos astronomai atrado dar 1995 m. Dabar tokių planetų žinoma daugiau nei trys šimtai, o dar po trejų metų išsiaiškinsime, kaip dažnai tarp egzoplanetų randama į Žemę panašių planetų. Galiausiai mokslininkai ir tiesiog tie, kurie mėgsta spėlioti, „ar Marse yra gyvybės“, turės faktinių duomenų, kuriuos bus galima panaudoti rengiant prognozes. Ir nors Kepleris nepateiks galutinio atsakymo į klausimą apie mūsų vienišumą Visatoje, jis galės gerokai sustiprinti argumentų už ar prieš svorį.

Jei dauguma visatos planetų yra maždaug Žemės dydžio, mokslininkai tikisi rasti apie 50 į Žemę panašių planetų. Jei planetos dažniausiai yra didesnės už Žemę (apie 1,3 karto didesnis už spindulį), astronomai tikisi pamatyti apie 185 planetas. Jei tipinės planetos spindulys yra 2,2 karto didesnis už Žemės spindulį, žvaigždžių žemėlapiuose atsiras 640 naujų antžeminių planetų. Visi skaičiavimai pagrįsti prielaida, kad aplink žvaigždę skrieja tik viena į Žemę panaši planeta.

Jameso Webbo vardu pavadinti mokslininkai turės dirbti kuo greičiau ir atsižvelgti į trumpą kelių milijardų dolerių vertės orbitinės observatorijos gyvavimo trukmę. Į ką pirmiausia bus nukreiptas jo žvilgsnis?

Bendradarbiaujant su Europos ir Kanados kosmoso agentūromis sukurtas Webb teleskopas bus didžiausia, galingiausia ir brangiausia NASA observatorija istorijoje. Jo sukūrimas kainavo 9 milijardus dolerių, o jo pristatymas numatytas 2019 m. vasarą.

Skirtingai nuo garsaus pirmtako Hablo kosminio teleskopo, kuris buvo sukurtas matomai ir ultravioletinei šviesai rinkti, Webb yra optimizuotas erdvės stebėjimui infraraudonaisiais spinduliais.

Webbo infraraudonųjų spindulių akys paverčia jį rentgeno skaitytuvu, masės spektrometru ir laiko mašina viename. Jis gali žvilgtelėti per girgždančius, dulkėtus kosmoso eonus, kad ištirtų tai, į ką astronomai, naudojantys Hablo ir kitus teleskopus, vos pradėjo žiūrėti.

Skirtumas tarp Hablo ir Webb taip pat yra ilgaamžiškumas, o kelios remonto misijos veda į ketvirtą dešimtmetį žemoje orbitoje. Tačiau Webb nebus lengvai prižiūrimas ir suprogramuotas 5 metų eksploatacijai. Maksimalus kuro užteks 10 metų, jo reikia manevrams. Teleskopas visada turi būti mūsų planetos šešėlyje, kad neperkaistų.

Webb teleskopo mokymosi kreivė

„Web gyvavimo trukmė yra ribota ir tai yra didžiulė intelektinė, finansinė ir technologinė investicija, todėl turime greitai išmokti jos galimybių“, – sako Kenas Sembachas, Kosminio teleskopo mokslo instituto (STScI) direktorius. „Tai bus staigi mokymosi kreivė“.

Šimtai tyrėjų, praleidusių dešimtmečius kurdami teleskopo aparatinę, programinę įrangą ir pagrindinius mokslo tikslus, bus pirmieji, kurie išplės šią mokymosi kreivę. Kiekvienam šios elitinės komandos nariui garantuojama nedidelė, bet reikšminga Webb laiko dalis pirmaisiais teleskopo stebėjimo metais (vadinama „1 ciklu“). Šie pirminiai rezultatai galėtų padėti kitiems pasaulio astronomams.

Visatos jaunystės tyrinėjimas

Webbas galės matyti didžiausias galaktikų spiečius, kurie yra tokie masyvūs, kad deformuoja aplinkinę erdvę, sudarydami didžiulius „gravitacinius lęšius“, kurie padidina silpną galaktikų, gimusių praėjus mažiau nei milijardui metų po Didžiojo sprogimo, šviesą. Tokiu būdu galima tyrinėti pirmuosius Visatos gyvavimo periodus.

Egzoplanetų aptikimas ir jų kartografavimas

Nepaisant to, kad Webb teleskopas buvo sukurtas daugiausia tolimoms galaktikoms tirti, jo žvilgsnis taip pat gali būti nukreiptas į kaimynines žvaigždžių sistemas, ieškant egzoplanetų.

Astronomai galės aptikti vandens garus, metaną ir kitas dujas net tada, kai planeta praeis priešais savo žvaigždę.

Viena iš komandų planuoja ištirti Jupiterio ir Saturno palydovus, įskaitant garsųjį Encelaadą.