НАСА уже давно заинтересовано в создании более крупных и совершенных космических телескопов. Его Институт перспективных концепций (NIAC) профинансировал несколько методов создания и использования новых типов телескопов для различных целей. Еще в 2019 году одним из проектов, которые они финансировали, был экзопланетный телескоп двойного назначения (DUET), который будет использовать передовую форму оптики для отслеживания потенциальной Земли 2.0.
На данный момент самым большим телескопом, запущенным в космос, является JWST с главным зеркалом диаметром 6,5 метра. Однако даже с таким большим зеркалом трудно отличить экзопланеты от их звезд, которые могут находиться всего в нескольких миллисекундах дуги друг от друга. Большие наземные телескопы имеют немного более высокое разрешение, но они страдают от других ограничений, таких как атмосферные искажения и облачность.
Более крупный телескоп в космосе решил бы многие из этих проблем, но запуск телескопа, который представляет собой просто увеличенную версию JWST, непомерно дорог или просто запрещен, в зависимости от того, поместится ли он в обтекатель ракеты. Даже Starship и другие пусковые системы следующего поколения не могли вместить 10-метровое главное зеркало в собранном виде.
Кредит – YouTube-канал Института SETI.
Итак, исследователи начали обращаться к альтернативным оптическим методам, которые могли бы решить эту проблему. Одним из общеизвестных оптических явлений является дифракция. Самый известный пример — знаменитый эксперимент с «щелью», который многие дети проводят на уроках физики. Свет преломляется, проходя по краю, и инженеры могут воспользоваться этим принципом, масштабировать его и построить что-то, что преломляет свет далеких звезд.
Это основной принцип DUET – он использует метод, называемый решеткой первичного объектива (POG), для фокусировки определенных длин волн, которые могут представлять интерес – например, той длины волны, которая покажет кислород в атмосфере экзопланеты. В частности, DUET использует тип POG, который приводит к круговой спектрограмме. Хотя эта идея является новой для астрономии, она использовалась и в других областях. Том Дитто, главный исполнитель проекта, изначально был художником, а затем стал технологом, специализирующимся на оптике.
Благодаря финансированию фазы I NIAC Дитто и его команда разработали настольный эксперимент, который доказал технологию, лежащую в основе DUET. Он состоит из решетчатого первого этапа сбора данных, который фокусирует свет интересующей звезды на вторичном этапе и, таким образом, коллектора, который собирает данные, которые могут быть преобразованы в круговой спектрограф.
Кредит – Дитто и др.
В частности, исследователей интересовал ультрафиолетовый свет, поскольку издалека Земля выглядела как яркая свеча, по крайней мере, по сравнению со светом в других спектрах. Они протестировали фиолетовый лазер на своем стенде и проанализировали полученный круговой спектрограф. Он показал большие перспективы для обнаружения чего-то со спектром, подобным земному, с очень большого расстояния.
Но есть еще препятствия, которые нужно преодолеть. Одной из наиболее серьезных проблем была эффективность решетчатой конструкции, использованной в экспериментах. Его эффективность в 20% делает едва возможным обнаружение тех слабых объектов, для которых предназначен телескоп. Механизм развертывания решетки, который требует помощи дополнительных космических аппаратов, отдельных от самого телескопа, также будет сложной задачей.
Именно в этом заключается суть эксперимента, поскольку НАСА до сих пор не решило поддержать проект грантом фазы II. Учитывая историю открытия экзопланет, обнаружение Земли 2.0 — лишь вопрос времени. Какие технологии мы будем использовать для этого, пока неизвестно.
Узнать больше:
То же самое и соавт. – DUET Телескоп экзопланеты двойного назначения
UT – Создание космических телескопов… в космосе
UT – Будущие космические телескопы могут иметь диаметр 100 метров, быть построенными в космосе, а затем изогнутыми в точную форму
UT – Использование интеллектуальных материалов для развертывания Dark Age Explorer
Ведущее изображение:
Изображение полностью развернутого космического телескопа ДУЭТ.
Кредит – Дитто и др.
