Одним из недооцененных аспектов нынешнего потока открытий экзопланет являются технические чудеса, которые позволяют это сделать. Ученые и инженеры должны улавливать и обнаруживать мельчайшие сигналы от звезд и планет, находящихся на расстоянии многих световых лет. С технологиями, существовавшими всего несколько десятилетий назад, это было бы невозможно – сейчас это кажется обычным явлением. Однако еще предстоит преодолеть некоторые технические препятствия, прежде чем найти «Святой Грааль» охоты за экзопланетами – аналог Земли. Чтобы помочь этому обсуждению, группа исследователей во главе с Бертраном Меннессоном из Лаборатории реактивного движения НАСА выпустила документ, в котором подробно описываются текущие экспериментальные и теоретические работы вокруг одного из наиболее важных технических аспектов исследования атмосфер экзопланет – звездных теней.
В частности, в статье обсуждаются технические препятствия одной из наиболее интересных будущих концепций космических технологий. Обсерватория обитаемых миров (HWO) была создана в рамках недавнего десятилетнего исследования НАСА. Хотя цикл разработки еще находится на ранней стадии, общие принципы того, как HWO будет работать, очевидны, даже если некоторые технические детали еще не известны. И эти общие очертания указывают на необходимость использования звездного экрана или коронографа – или того и другого.
В статье подробно описана разница между звездным абажуром и коронографом. По определению, звездный бленд — это фильтр, расположенный между главным зеркалом телескопа и объектом, который он наблюдает. Напротив, коронограф — это фильтр, расположенный между главным зеркалом и датчиком телескопа. Оба метода имеют преимущества и недостатки в отношении данных, которые они позволяют собирать телескопу, но их также можно комбинировать.
Несколько лабораторий по всему миру работают над разработкой технологий звездообразования и коронографа. Однако несколько нюансов тестовых установок влияют на применимость их работы к проекту HWO. Некоторые испытания проводятся в вакууме, другие — на воздухе. Некоторые испытания проводятся на монолитных зеркальных телескопах, другие — на сегментированных зеркалах. В настоящее время базовым режимом работы HWO является космический телескоп, что, учитывая текущие ограничения по размеру запуска, также означает, что его необходимо сегментировать. Таким образом, к варианту использования HWO применимы лишь некоторые тесты, проведенные для проверки технологий коронографа и звездной тени.
Для соответствующих испытаний существуют три конкретных «ключевых параметра производительности» (KPP), как их называют в документе, которые могут повлиять на жизнеспособность технологии. Это «необработанный» контраст изображения, контраст «после калибровки» и «внеосевая пропускная способность». Каждый из них имеет подробное техническое определение, описанное в статье. Но первые два можно рассматривать как то, насколько легко увидеть экзопланету до («необработанного») и после («посткалибровки») изображения, проходящего через алгоритм обработки данных. Внеосевая пропускная способность — это процент света, поступающего с планеты через систему подавления звездного света.
Каждый из этих трех КПП представляет собой компромисс с двумя другими. Оптимизация системы подавления звездного света, такой как коронограф или звездный козырек, требует понимания и подтверждения этих конструктивных компромиссов. В документе упоминается, что детали HWO все еще находятся в стадии разработки, поэтому невозможно определить, на какие компромиссы необходимо пойти, чтобы получить полностью функциональную систему. Такие факторы, как количество экзоземель, которые, как ожидается, будет наблюдать HWO, их орбитальные параметры и то, как долго обсерватории будет разрешено собирать данные о любой конкретной планетной системе, — все это будет учитываться в моделируемых компромиссах, рассматриваемых в статье.
Самое главное, авторы документа заявили, что они намерены проинформировать технические комитеты проекта HWO об этих компромиссах и помочь в выборе параметров миссии, которые могли бы соответствовать текущему (или ближайшему) состоянию технического развития. одна из наиболее важных технологий для оптимальной работы системы. HWO все еще находится на ранней стадии планирования и не имеет ожидаемой даты запуска. Началась работа по определению команд, которые будут принимать технические решения для выбора системы подавления звездного света для HWO. Доктор Меннессон, ведущий автор статьи, также является одним из сопредседателей одного из комитетов.
Но на данный момент есть достаточно времени, чтобы конкретизировать конструкцию HWO и продолжить разработку и тестирование различных технологий подавления звездного света. Если выдающиеся темпы открытия экзопланет являются каким-либо показателем, то, потратив немного больше времени и внимания, сообщество разработчиков телескопов разработает оптимально спроектированную систему, которая поможет найти одно из самых востребованных открытий в современной науке.
Узнать больше:
Меннессон и др. – Текущие лабораторные характеристики систем подавления звездного света и потенциальные пути к желаемым возможностям экзопланетной науки Обсерватории обитаемых миров.
UT – Астрономы определили 164 многообещающие цели для обсерватории обитаемых миров
UT – Обсерватория обитаемых миров может наблюдать лунные и солнечные «экзо-затмения»
UT – Ведется планирование следующего большого флагманского космического телескопа НАСА
Ведущее изображение:
Изображение экзопланет
