Ученый Лаборатории реактивного движения Ванесса Бэйли стоит за римским коронографом Нэнси Грейс, который проходит испытания в Лаборатории реактивного движения. Коронограф размером с детский рояль предназначен для блокирования звездного света и позволяет ученым видеть слабый свет планет за пределами нашей солнечной системы. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Передовой инструмент для наблюдения за планетами за пределами нашей Солнечной системы прошел два ключевых испытания перед его запуском в рамках Римского космического телескопа агентства к 2027 году.
Инструмент Коронограф на римском космическом телескопе НАСА Нэнси Грейс продемонстрирует новые технологии, которые могут значительно увеличить количество планет за пределами нашей солнечной системы (экзопланет), которые ученые смогут наблюдать напрямую. Разработанный и построенный в Лаборатории реактивного движения агентства в Южной Калифорнии, он недавно прошел серию критических испытаний перед запуском. Это включает в себя испытания, гарантирующие, что электрические компоненты инструмента не мешают работе остальной части обсерватории, и наоборот.
«Это очень важный и нервный этап создания приборов космического корабля, проверка того, все ли работает так, как задумано», — сказал Фэн Чжао, заместитель руководителя проекта римского коронографа в Лаборатории реактивного движения. «Но у нас есть потрясающая команда, которая построила эту штуку, и она с честью прошла испытания электрических компонентов».
Коронограф блокирует свет яркого космического объекта, например звезды, чтобы учёные могли наблюдать ближайший объект, который в противном случае был бы скрыт от яркого света. (Представьте себе солнцезащитный козырек автомобиля.) Свет, отраженный или излучаемый планетой, несет информацию о химических веществах в атмосфере планеты и других потенциальных признаках обитаемости, поэтому коронографы, вероятно, станут важным инструментом в поисках жизни за пределами нашей Солнечной системы. .
Но если бы учёные попытались получить изображения похожей на Землю планеты в другой солнечной системе (того же размера и на таком же расстоянии от звезды, похожей на наше Солнце), они бы не смогли увидеть планету в сиянии звезды, даже с лучшие коронографы и самые мощные телескопы, действующие сегодня.
Римский коронограф призван изменить эту парадигму. Инновации, заложенные в инструмент, должны позволить увидеть планеты, подобные Юпитеру по размерам и удалению от своей звезды. Команда Коронографа ожидает, что эти достижения помогут сделать шаг к наблюдению большего количества планет, похожих на Землю, с помощью будущих обсерваторий.
Основной целью римского коронографа в качестве демонстрации технологий является проверка технологий, которые ранее не летали в космосе. В частности, будут протестированы сложные возможности блокировки света, которые как минимум в 10 раз лучше, чем те, которые доступны в настоящее время. Ученые рассчитывают еще больше повысить его производительность, чтобы наблюдать сложные цели, которые могут привести к новым научным открытиям.
Римский коронограф был подвергнут радиоволнам, чтобы проверить его реакцию на паразитные электрические сигналы. Испытание проводилось внутри камеры, облицованной пенопластом, который поглощает радиоволны и предотвращает их отражение от стен. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Делаем оценку
Даже несмотря на то, что Коронограф блокирует свет звезды, планета все равно будет исключительно тусклой, и может потребоваться целый месяц наблюдений, чтобы получить хорошую картину далекого мира. Для проведения этих наблюдений камера инструмента обнаруживает отдельные фотоны или отдельные частицы света, что делает ее гораздо более чувствительной, чем предыдущие коронографы.
Это одна из причин, по которой недавние испытания имели решающее значение: электрические токи, которые подают энергию на компоненты космического корабля, могут генерировать слабые электрические сигналы, имитирующие свет в чувствительных камерах Коронографа — эффект, известный как электромагнитные помехи. Между тем, сигналы Коронографа могут аналогичным образом вывести из строя другие инструменты Романа.
Миссия должна гарантировать, что ничего не произойдет, когда телескоп работает в изолированной, электромагнитно тихой среде на расстоянии 1 миллиона миль (около 1,5 миллиона километров) от Земли. Поэтому команда инженеров поместила полностью собранный прибор в специальную изолированную, электромагнитно тихую камеру в Лаборатории реактивного движения и включила его на полную мощность.
Они измерили электромагнитную мощность прибора, чтобы убедиться, что она ниже уровня, необходимого для работы на борту «Романа». Команда использовала инжекторные зажимы, трансформаторы и антенны для создания электрических помех и радиоволн, подобных тому, что будет генерировать остальная часть телескопа. Затем они измерили производительность прибора, выискивая чрезмерный шум на изображениях с камеры и другие нежелательные реакции оптических механизмов.
«Электрические поля, которые мы генерируем с помощью антенн, примерно такой же силы, как и те, что генерируются экраном компьютера», — сказал Клемент Гайдон, инженер по электрическим системам римского коронографа в Лаборатории реактивного движения. «Это довольно мягкий уровень, учитывая все обстоятельства, но у нас на борту очень чувствительное оборудование. В целом, прибор проделал фантастическую работу по навигации по электромагнитным волнам. Спасибо команде за завершение этой тестовой кампании в рекордно короткие сроки!»
Широкое поле зрения
Уроки, извлеченные из демонстрации технологии Коронографа, будут отделены от основной миссии Римского космического телескопа, которая включает в себя множество научных задач. Главный инструмент миссии, Wide Field Instrument, предназначен для создания самых крупных изображений Вселенной, когда-либо полученных из космоса. Эти изображения позволят Роману проводить новаторские исследования космических объектов, таких как звезды, планеты и галактики, а также изучать крупномасштабное распределение материи во Вселенной.
Например, делая повторяющиеся снимки центра Млечного Пути — как в многолетнем замедленном фильме — Wide Field Instrument обнаружит десятки тысяч новых экзопланет. (Этот обзор планеты будет отделен от наблюдений, сделанных Коронографом).
Роман также будет создавать 3D-карты космоса, чтобы исследовать, как образовались галактики и почему расширение Вселенной ускоряется, измеряя эффекты того, что астрономы называют «темной материей» и «темной энергией». Благодаря этим широким возможностям Роман поможет ответить на вопросы о больших и малых особенностях нашей Вселенной.
Информация от: Лабораторией реактивного движения
