Римський космічний телескоп НАСА, який зараз знаходиться в космосі, випробовуватиме нову потужну технологію для безпосереднього вивчення планет.
Планету, що обертається навколо далекої зірки, може бути дуже важко побачити, оскільки світіння зірки перекриває набагато слабше світло, відбите планетою. Космічний телескоп NASA Nancy Grace випробує новий підхід, призначений для відділення світла від цієї слабкої планети від її набагато яскравішої бічної зірки.
Інструмент коронографії телескопа, або CGI, поєднує вдосконалену коронографію з активним керуванням хвилями за допомогою деформованих дзеркал для виправлення невеликих оптичних недоліків і придушення розсіяного світла зірок. Якщо технологія працюватиме належним чином, астрономи зможуть знімати та вивчати газові гіганти, які є більшими, холоднішими та ближчими до своїх зірок, ніж гарячі молоді планети, які зазвичай виявляють за допомогою прямого зображення.
«CGI на Римському космічному телескопі є технічно найдосконалішим інструментом для оптичних спостережень у космосі для наукових досліджень», — каже Олівер Краузе, керівник дослідницької групи космічної інфрачервоної астрономії в Інституті астрономії Макса Планка (MPIA) у Гейдельберзі.
Роман був запущений з Космічного центру Кеннеді 30 серпня 2026 року на борту важкої ракети SpaceX Falcon Heavy після майже десятиліття будівництва. Телескоп був розроблений для початкової п’ятирічної місії з можливим п’ятирічним продовженням, але NASA тепер каже, що економія палива завдяки високоточним запускам і ранній корекції траєкторії може підтримувати принаймні 22 роки потенційних наукових операцій. Роман досліджуватиме історію Всесвіту та роль темної матерії та темної енергії в космічному розширенні та формуванні великомасштабних структур.
Наразі Роман рухається на свою останню орбіту навколо точки Сонце-Земля L2, приблизно в 1 мільйоні миль (1,5 мільйона кілометрів) від Землі, куди він, як очікується, прибуде на початку грудня.
З моменту запуску інженери успішно поставили CGI та завершили початкове тестування програмного забезпечення, камер, механізмів, термоконтролю та інших систем. Зараз інструмент проходить місяці калібрування та випробувань, перш ніж почнеться повна наукова робота, коли він продемонструє технології, розроблені як набагато потужніші для прямого зображення екзопланет.
Очікується, що Роман відкриє багато нових екзопланет, тоді як CGI зосередиться на особливо складному випробуванні: відокремити слабке світло планет від великого світіння їхніх зірок. Його технологія може поширювати зображення в реальному часі на світи, які зараз надзвичайно важко спостерігати.
З відблиском зірок борються дві техніки
Коронограф використовує спеціальні маски, щоб заблокувати яскраву зірку, щоб поблизу можна було побачити значно тьмяніші об’єкти. Але ці маски можуть викликати сильні артефакти зображення навколо зірки. У результаті астрономи, які використовують цей метод, здебільшого ідентифікували юпітероподібні газові гіганти відносно далеко від зірок-господарів, де їх легше відрізнити від світіння.
CGI додає активне керування хвилеводом, щоб зменшити ці небажані ефекти та покращити контраст між зіркою та сусідньою планетою. Два деформованих дзеркала, кожне з яких керується більш ніж 1600 крихітними приводами, можуть непомітно змінювати свою форму, щоб компенсувати недоліки та варіації в оптиці телескопа. Подібна технологія деформованого дзеркала використовується в адаптивній оптиці в наземних телескопах, але Роман застосує її для незвичайного зондування хвиль і контролю в космосі.
Всередині CGI маски, дзеркала, що деформуються, і датчики працюють разом, щоб вловити світло зірок. Система призначена для виявлення планети на боці головної зірки, яка в мільярд разів яскравіша, що приблизно порівнює Юпітер і Сонце. Це в тисячу разів покращує існуючі можливості.
Потім інтегрований спектрограф дозволить дослідникам аналізувати склад атмосфер цих планет. CGI також призначений для зображення міжзоряних дисків, структур матеріалу навколо найближчих зірок, у видимому світлі.
Надзвичайна стабільність забезпечує когерентність CGI
Досягнення такого рівня продуктивності вимагає надзвичайної механічної міцності. Під керівництвом Краузе інженери та вчені MPIA спроектували, розробили, виготовили та випробували ключові компоненти, які називаються механізмами точного вирівнювання або PAM. Ці механізми точно позиціонують оптичні елементи, такі як фільтри, коронографи та дзеркала.
Протягом восьми годин роботи PAM не має перевищувати 40 мілісекунд. Для порівняння, 3,6 мільйона мілісекунд – це один градус. Необхідна стабільність еквівалентна видимим розмірам людини, що стоїть у Лос-Анджелесі, якщо дивитися з Гейдельберга.
MPIA, єдиний прямий німецький партнер NASA у CGI, також допомагає розробляти програмне забезпечення для обробки технічних і наукових даних і підготовки спостережень. Програма участі громадськості NASA координує вимірювання, Краузе як місцевий керівник проекту та Вольфганг Бранднер, відповідальний за спостереження для виявлення газових гігантів у видимому світлі.
Під час запуску в Римі учасники програми оцінюватимуть дані, оскільки прилади обсерваторії проходитимуть калібрування та тестування. «Однак завдяки глобальному розповсюдженню CPP у Сполучених Штатах, Японії та Європі наші аналітики даних можуть виконувати свої завдання у звичайний робочий час», — говорить Вольфганг Бранднер.
Після початку нормальної роботи дані будуть негайно доступні після обробки в Римському центрі наукової підтримки. NASA розраховує опублікувати перші наукові зображення Романа на початку 2027 року.
Спосіб описати іншу Землю
Якщо CGI буде успішним, його технологію можна буде розробити для майбутніх космічних обсерваторій, таких як Міжнародна космічна станція. Це може наблизити астрономів до прямого зображення земної планети, що обертається навколо іншої зірки.
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
