Snart har astronomer og astrofysikere mer observasjonsevne enn de vet hva de skal gjøre med. Ikke bare James Webb-romteleskopet en dag, en gang i løpet av de neste par årene, håper vi, hvis alt går bra, og hvis coronavirus ikke forsinker det igjen, starter og starter operasjoner. Men et annet kraftig NASA-romteleskop kalt WFIRST har passert et viktig stadium, og er ett skritt nærmere virkeligheten.
WFIRST står for Wide Field Infrared Survey Telescope. Det vil ha et 2,4 meter objektiv, i samme størrelse som Hubbles objektiv. Men WFIRST vil ha et bredt synsfelt som er 100 ganger større enn Hubbles. Det vil inneholde to vitenskapelige instrumenter: Wide Field Instrument (WFI) og et koronksjonsinstrument. Det vil også være utstyrt med et kamera på 300 megapiksler.
Selv om ordet Infrarød står i teleskopets navn, vil det også observere i synlig lys. En pressemelding fra NASA sier at WFIRST vil kunne "... oppdage svake infrarøde signaler fra hele kosmos, mens de også genererer enorme panoramaer av universet ..." Det er planlagt å lansere litt tid på midten av 2020-tallet.
Etter å ha passert en kritisk milepæl, ga NASA WFIRST klarsignal for å starte maskinvareutvikling og testing. WFIRSTs design er allerede godt avansert, og romteleskopet bruker mye teknologi som allerede er modent. Det er en av grunnene til at prosjektet har en anslått utviklingskostnad på bare rundt 3,2 milliarder dollar, noe som er mye lavere enn JWSTs prislapp på rundt 10 milliarder dollar.
WFIRSTs design krever mye teknologi som allerede er prøvd og ekte, spesielt teleskopkomponenter av Hubble-kvalitet. NASA sier også at mye av designen er basert på erfaringer fra James Webbs vanskelige vei til fullføring.
Det neste trinnet for WFIRST er å ferdigstille misjonsdesignet. NASA vil bygge testenheter og ingeniørmodeller for å se om designen tåler både oppskyting og eventuell drift i verdensrommet. Etter lansering vil WFIRST gå inn i en halo-bane på Sun-Earth LaGrange 2-punktet, det samme som JWST.
"Med en enestående kombinasjon av bredde og dybde, vil WFIRST åpne en ny epoke når vi ser på universet vårt."
Fra NASA-videoen "Simulert bilde viser kraften til NASAs WFIRST."
WFIRST har virkelig interessante vitenskapelige mål. Som et infrarødt teleskop er det egnet til å ta opp større spørsmål om universet. Et av målene er å svare på noen av spørsmålene om mørk energi, styrken som driver utvidelsen av universet. Kosmologer ønsker å vite hvordan mørk energi har endret seg over tid, og hvordan og hvorfor utvidelsen av universet akselererer.
Teleskopet vil også fungere på eksoplaneter, et av de viktigste temaene i astronomi. Vi vet fortsatt ikke hvor vanlige solsystemer som vårt er, og hvordan bebobarheten bestemmes. WFIRST vil hjelpe astronomer med å svare på disse spørsmålene.
Den vil benytte seg av sitt avsnitt for å direkte avbilde store eksoplaneter. Det vil også ta spektre av planetene for å bestemme deres atmosfæriske sammensetning, noe som vil hjelpe oss med å oppdage biosignaturer.
Et av WFIRSTs mest interessante mål er en eksoplanett-folketelling. NASA planlegger å bruke fenomenet mikrolensering for å fullføre en statistisk folketelling av eksoplaneter i Melkeveien. Mikrolensering er når en usett planet utenfor vårt eget solsystem flytter seg foran en fjern bakgrunnsstjerne. Planetens tyngdekraft fungerer som en linse, forstørrer stjernelyset og får den til å virke lysere. NASA regner med at WFIRST vil oppdage tusenvis av eksoplaneter på denne måten, med noen dokumenter som antyder 70 000 eksoplaneter.
Teleskopet vil også adressere andre spørsmål slik de er bestemt. Romfag - og romteleskoper - er fulle av overraskelser, så det vil sannsynligvis være funn vi ikke kan forutsi på forhånd, og noen overraskende resultater.
WFIRST vil gi de samme høye oppløsningene som Hubble, men med et mye større synsfelt. For et par måneder siden ga NASA ut en video som viser WFIRSTs makt. Som videoen viser, krevde et Hubble-portrett av Andromeda-galaksen at over 400 individuelle bilder ble tatt og komponert til ett. Det tok også Hubble 4 år å gjøre det. Den kraftige WFIRST vil kunne lage en lignende mosaikk med bare to bilder. Og det vil bare trenge omtrent 90 minutter å fange hver av de to.
Selv om WFIRST er et infrarødt teleskop, skiller det seg fra JWST - som også er et infrarødt ‘omfang - på flere måter. Mens WFIRST vil gi panoramautsikt over kosmos, er JWST mye mer følsom i det infrarøde. JWSTs følsomhet kommer imidlertid til en pris. Det krever ekstrem kulde for å utføre disse observasjonene, og teleskopet har et komplekst og kritisk solskjerm for å holde det kjølig. Det solskjoldet må brettes og pakkes inn i raketten for utskyting og settes ut før JWST begynner å operere.
WFIRST er også et infrarødt teleskop, men det krever ikke den samme lave driftstemperaturen. Den trenger fremdeles et kjølesystem, men ikke et uhåndterlig og teknologisk sammensatt solskjerm. JWSTs driftstemperatur er 50 Kelvin (-223 ° C eller -370 ° F). WFIRSTs driftstemperatur er ikke ferdig ennå, men NASA-designdokumenter sier at den er rundt 200 Kelvin (-73 C eller -100 F).
Både JWST og WFIRST er infrarøde ‘omfang, og oppdragene deres kan overlappe hverandre på noen måter. Når WFIRST finner noe av spesiell interesse, kan JWST observere det med større infrarød følsomhet. Denne typen overlapping er en byggestein med teleskopoppdrag og design. For eksempel vil det kommende Vera C. Rubin-observatoriet, som skal se første lys senere i år, kartlegge himmelen for forbigående objekter. Når noe som en supernova blir oppdaget, vil andre teleskoper få i oppgave å observere den nærmere.
Foreløpig er WFIRST bare finansiert til september 2020. NASA tar den administrative forholdsregelen fordi de ønsker å fullføre James Webb og få den til å fungere. Å ha to store og komplekse prosjekter pågående samtidig - begge romteleskoper - kompliserer begge prosjektene.
WFIRSTs foreløpige lanseringsdato er en gang i året 2025. Den planlagte oppdragslengden er fem år.
MER:
- Pressemelding: NASA godkjenner utvikling av Universe-Studying, Planet-Finding Mission
- NASA: Infrarødt romteleskop med bredt felt
- Teknisk artikkel: Det brede feltinfrarøde teleskopet: 100 hubbler for 2020-tallet
- Space Magazine: WFIRST Gets Coronagraph, for å blokkere stjernenes lys og avsløre planetene deres
