NASA har noen ganske avanserte konsepter i tankene når det gjelder den neste generasjonen romteleskoper. Disse inkluderer Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), som nylig tok plass, så vel som James Webb romteleskop (JWST) (planlagt å starte i 2020) og Infrarødt undersøkelsesteleskop med bred felt (WFIRST), som fremdeles er i utvikling.
Utover disse har NASA også identifisert flere lovende forslag som en del av sin Decadal Survey for Astrophysics i 2020. Men det kanskje mest ambisiøse konseptet er det som krever et romteleskop bestående av moduler som vil montere seg selv. Dette konseptet ble nylig valgt for fase I-utvikling som en del av 2018 NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) -programmet.
Teamet bak dette konseptet ledes av Dmitri Savransky, adjunkt i maskin- og romfartsteknikk ved Cornell University. Sammen med 15 kolleger fra hele USA har Savransky produsert et konsept for et ~ 30 meter (100 fot) modulært romteleskop med adaptiv optikk. Men den virkelige kickeren er det faktum at det ville bestå av en sverm av moduler som ville montere seg selv autonomt.
Professor Savransky er godt kjent med romteleskoper og eksoplanettjakt, etter å ha hjulpet til integrering og testing av Gemini Planet Imager - et instrument på Gemini South Telescope i Chile. Han deltok også i planleggingen av Gemini Planet Imager Exoplanet Survey, som oppdaget en Jupiter-lignende planet i bane rundt 51 Eridani (51 Eridani b) i 2015.
Men med tanke på fremtiden, mener prof. Savransky at selvsamling er veien å gå for å lage et superteleskop. Da han og teamet hans beskrev teleskopet i forslaget:
“Hele strukturen til teleskopet, inkludert primær- og sekundærspeil, sekundær bærestruktur og plan solskjerm, vil bli konstruert fra en enkelt, masseprodusert romfartøysmodul. Hver modul vil være sammensatt av et sekskantet romfartøy med en diameter på 1 m og toppet med en aktiv speilkonstruksjon fra kant til kant. ”
Disse modulene vil bli lansert uavhengig og deretter navigere til Sun-Earth L2-punktet ved bruk av distribuerbare solseil. Disse seilene vil da bli det solfylte teleskopet når skjermene blir samlet og montert seg, uten behov for menneskelig eller robotassistanse. Selv om dette kan høres radikalt avansert ut, er det absolutt i samsvar med hva NIAC ser etter.
"Det er hva NIAC-programmet er," sa Dr. Savransky i nylig intervju med Cornell Chronicle. "Du slår inn disse litt vanvittige klingende ideene, men prøver deretter å sikkerhetskopiere dem med noen få innledende beregninger, og så er det et ni måneders prosjekt der du prøver å svare på mulighetsspørsmål."
Som en del av NAICs fase I-priser 2018, som ble kunngjort 30. mars, ble teamet tildelt $ 125.000 over en ni måneders periode for å gjennomføre disse studiene. Hvis disse lykkes, vil teamet kunne søke om en fase II-pris. Som Mason Peck, en førsteamanuensis i maskin- og romfartsingeniør ved Cornell og den tidligere teknologisjefen ved NASA, antydet, er Savransky på rett vei med sitt forslag til NIAC:
"Når autonome romfartøyer blir mer vanlig, og når vi fortsetter å forbedre hvordan vi bygger veldig lite romfartøy, er det mye fornuftig å stille Savranskys spørsmål: Er det mulig å bygge et romteleskop som kan se lenger og bedre, bare ved å bruke rimelige små komponenter som selv monteres i bane? ”
Måloppdraget for dette konseptet er Large Ultraviolet / Optical / Infrared Surveyor (LUVOIR), et forslag som for øyeblikket blir utforsket som en del av NASAs Decadal Survey 2020. Som et av to konsepter som blir undersøkt av NASAs Goddard Space Flight Center, krever dette oppdragskonseptet et romteleskop med et massivt segmentert primærspeil som måler omtrent 15 meter (49 fot) i diameter.
På samme måte som JWST, vil speilet av LUVOIR bestå av justerbare segmenter som vil utfolde seg når det ble distribuert til verdensrommet. Aktuatorer og motorer vil aktivt justere og justere disse segmentene for å oppnå det perfekte fokuset og fange lys fra svake og fjerne objekter. Hovedmålet med dette oppdraget ville være å oppdage nye eksoplaneter i tillegg til å analysere lys fra de som allerede har blitt oppdaget for å analysere atmosfæren.
Som Savransky og kollegene hans antydet i forslaget, er konseptet deres direkte i tråd med prioriteringene av NASA Technology Roadmaps i Science Instruments, Observatories, og Sensorsystemer og robotikk og autonome systemer. De oppgir også at arkitekturen er et troverdig middel til å konstruere et gigantisk romteleskop, noe som ikke ville være mulig for tidligere generasjoner av teleskoper som Hubble og JWST.
"James Webb kommer til å bli det største astrofysiske observatoriet vi noen gang har satt i verdensrommet, og det er utrolig vanskelig," sa han. "Så når du går opp i skala, til 10 meter eller 12 meter eller potensielt til og med 30 meter, virker det nesten umulig å tenke hvordan du ville bygge de teleskopene på samme måte som vi har bygget dem."
Etter å ha fått en fase I-pris, planlegger teamet å gjennomføre detaljerte simuleringer av hvordan modulene vil fly gjennom verdensrommet og møte med hverandre for å bestemme hvor store solseilene må være. De planlegger også å foreta en analyse av speilmonteringen for å validere at modulene kan oppnå den nødvendige overflatefiguren når de er samlet.
Som Peck antydet, kan Dr. Savranskys forslag, hvis det lykkes, være en spillskifter:
"Hvis professor Savransky beviser muligheten for å lage et stort romteleskop av små biter, vil han endre hvordan vi utforsker verdensrommet. Vi har råd til å se lenger og bedre enn noen gang - kanskje til og med til overflaten til en ekstrasolar planet. "
5. og 6. juni skal NASA også gjennomføre et NIAC-orienteringsmøte i Washington D.C., hvor alle fase I-vinnerne får en sjanse til å møte og diskutere ideene sine. Andre forslag som mottok en fase I-pris inkluderer formforskyvende roboter for å utforske Titan, lette luftføler for å utforske Venus 'atmosfære, flaksvingende svermeroboter for å utforske Mars, en ny form for bjelke fremdrift for interstellare oppdrag (ligner Breakthrough Starshot) , en dampdrevet robot for havverdener, og en selvrepliserende leveområde laget av sopp.
Du kan lese mer om disse konseptene, samt de som fikk Fase II-pris, her.
