С недавним лансирањем Транзитни сателит анкете Екопланет (ТЕСС) - који се одржао у среду, 18. априла 2018. године - велика пажња је усмерена на свемирске телескопе нове генерације који ће у наредне године кренути у свемир. Они укључују не самоСвемирски телескоп Јамес Вебб, која је тренутно планирана за лансирање 2020. године, али неке друге напредне свемирске летелице које ће бити распоређене до 2030-их.
Такав је био предмет недавног Декадног истраживања 2020. за астрофизику, који је обухватио четири концепта водеће мисије који се тренутно проучавају. Када се ове мисије одведу у свемир, они ће покупити тамо где мисије воле Хуббле, Кеплер, Спитзер и Цхандра остављени, али ће имати већу осетљивост и способност. Од њих се очекује да открију много више о нашем Универзуму и тајнама које он чува.
Као што се и очекивало, концепти мисије подељени у Декадном истраживању 2020. покривају широк спектар научних циљева - од посматрања удаљених црних рупа и раног Универзума до истраживања егзопланета око оближњих звезда и проучавања тела Сунчевог система. Научна заједница је ове идеје темељно испитала, а четири су одабране као вредне истраге.
Као што је Сусан Нефф, главна научница НАСА-иног програма за космичко поријекло, објаснила у недавном саопћењу за НАСА:
„Ово је време игре за астрофизику. Желимо да изградимо све ове концепте, али немамо буџет да све четири радимо у исто време. Сврха ових декадалних студија је да члановима астрофизичке заједнице дају најбоље могуће информације јер они одлуче коју науку прво да ураде. "
Четири одабрана концепта укључују Велики ултраљубичасти / оптички / инфрацрвени геодет (ЛУВОИР), џиновска свемирска опсерваторија развијена у традицији Хуббле свемирски телескоп. Као један од два концепта која истражује НАСА-ин Годдард Центар за свемирске летове, овај концепт мисије захтева свемирски телескоп с масивним сегментираним примарним огледалом које у пречнику има око 15 метара.
Поређења ради, ЈВСТ‘с (тренутно најнапреднији свемирски телескоп) примарно огледало мери пречник 6.5 м (21 фт 4 инча). Слично као и ЈВСТ, огледало ЛУВОИР-а било би састављено од подесивих сегмената који би се раскринкали када се он размешта у свемир. Покретачи и мотори би активно прилагођавали и поравнавали ове сегменте како би постигли савршен фокус и заробљавање светлости из слабих и удаљених објеката.
Помоћу ових напредних алата ЛУВОИР би могао директно да слика планете величине Земље и процени њихову атмосферу. Како је објаснио научник Студије Аки Роберге:
„Ова мисија је амбициозна, али награда је сазнати да ли постоји живот изван Сунчевог система. Овај циљ воде сви технолошки високи стубови ... Физичка стабилност, плус активна контрола на примарном огледалу и унутрашњи коронаграф (уређај за блокирање звездастог светла) резултираће тачношћу на пикометру. Све се односи на контролу. "
Ту је и Оригинс свемирски телескоп (ОСТ), још један концепт који користи Центар за свемирске летове Годдард. Много слично томе Спитзер свемирски телескоп и тхе Херсцхел Спаце Обсерватори, ова опсерваторија са далеким инфрацрвеним ефектима нудила би 10.000 пута већу осетљивост него било који претходни далеко инфрацрвени телескоп. Њени циљеви укључују посматрање најудаљенијих досега свемира, праћење пута воде кроз формирање звезда и планета и тражење знакова живота у атмосфери егзопланета.
Његово примарно огледало, које би мерило пречник од око 9 м (30 фт), био би први активно хлађени телескоп, држећи огледало на температури од око 4 К (-269 ° Ц; -452 ° Ф), а његови детектори на температура од 0,05 К. Да би се то постигло, ОСТ тим ће се ослањати на летеће слојеве сунчаница, четири криоколера и вишеступањски континуирани адијабатски хладњак за магнезију (ЦАДР).
Према Дејву Леисавичу, научнику Годдарда и научнику за ОСТ, ОСТ се посебно ослања на велике низове суперпреводних детектора који мере милионима пиксела. "Када ме људи питају о технолошким недостацима у развоју свемирског телескопа Оригинс, кажем им да су прва три изазова детектори, детектори, детектори", рекао је. "Све је у вези са детекторима."
Конкретно, ОСТ би се ослањао на два нова типа детектора: транзицијске ивице сензора (ТЕС) или детекторе кинетичке индуктивности (КИД). Иако су још увек релативно нови, ТЕС детектори брзо сазревају и тренутно се користе у ХАВЦ + инструменту на НАСА-ином стратосферском опсерваторију за инфрацрвену астрономију (СОФИА).
Онда је ту Погодан егзопланет имагер (ХабЕк) који је развила НАСА-ина лабораторија за млазни погон. Попут ЛУВОИР-а, и овај телескоп би директно усликао планетарне системе како би анализирао састав планета у атмосфери с великим сегментираним огледалом. Поред тога, проучавала би и најраније епохе у историји Универзума и животни циклус најмасивнијих звезда, тако бацајући светлост на то како се формирају елементи потребни за живот.
Такође попут ЛУВОИР-а, ХабЕк ће моћи да спроведе студије у ултраљубичастим, оптичким и скоро инфрацрвеним таласним дужинама, и да може да блокира светлост матичне звезде тако да може видети светлост која се одбија од било које планете која јој окружује. Као што је Неил Зиммерман, НАСА-ин стручњак за област коронаграфије, објаснио:
„Да бисмо директно замислили планету како кружи око оближње звезде, морамо превладати огромну баријеру у динамичком распону: неодољиву светлост звезде против пригушеног рефлексије звездне светлости од планете, са само малим углом који раздваја две. Не постоји неко решење за овај проблем, јер је тако за разлику од било ког другог изазова у посматрачкој астрономији. "
Да би се позабавио овим изазовом, ХабЕк тим разматра два приступа, који укључују спољне сенке у облику латица које блокирају светлост и унутрашње коронаграфе који спречавају да звездана светлост доспе до детектора. Друга могућност која се истражује је примјена угљених наноцјевчица на коронаграфске маске да би се модификовали обрасци сваке дифрактоване свјетлости која још пролази.
Посљедње, али не најмање битно је Рендгенски геодет познат као Линк који је развио Центар за свемирске летове Марсхалл. Од четири свемирска телескопа, Линк је једини концепт који ће прегледати Универзум помоћу рендгенских зрака. Користећи рентгенски микрокалориметријски спектрометар за снимање, овај свемирски телескоп откриће Кс-зраке који долазе из Супермасивне црне рупе (СМБХ) у средишту најранијих галаксија Универзума.
Ова техника се састоји од рендгенских фотографија које ударају у абнормалности детектора и претварају њихову енергију у топлоту, која се мери термометром. На овај начин, Линк ће помоћи астрономима да открију како су се формирали најранији СМБХ. Како је Роб Петре, члан студије Линк из Годдарда, описао мисију:
„Примећено је да су супермасивне црне рупе у универзуму много раније него што то предвиђају наше теорије. Не разумемо како су се формирали тако масивни предмети тако брзо после времена када су прве звезде могле да се формирају. Потребан нам је рендгенски телескоп да бисмо видели прве супермасивне црне рупе, како бисмо пружили улаз теоријама о томе како су се можда формирале. "
Без обзира коју мисију НАСА на крају одабрала, агенција и поједини центри почели су улагати у напредне алате за остваривање таквих концепата у будућности. Четири тима поднели су привремене извештаје још у марту. Очекује се да ће до следеће године завршити извештаје за Национално истраживачко веће (НРЦ), које ће бити коришћено за обавештавање НАСА-е у наредним годинама.
Како је Тхаи Пхам, менаџер за развој технологије за НАСА-ин Уред за програм астрофизике, назначио:
„Не кажем да ће бити лако. Неће бити. Ово су амбициозне мисије, са значајним техничким изазовима, од којих се многе преклапају и односе се на све. Добра вест је да су темељи сада већ постављени. "
Будући да је ТЕСС сада распоређен, а ЈВСТ планиран за покретање до 2020. године, лекције научене у наредних неколико година сигурно ће бити уграђене у ове мисије. Тренутно није јасно који ће од сљедећих концепата прећи у свемир до 2030-их. Међутим, између њихових напредних инструмената и научених лекција из прошлих мисија можемо очекивати да ће они направити нека дубока открића о Универзуму.
