NASA, Yeni Dünyalar Misyonu, yani aka sayesinde son yıllarda çok fazla kafa döndü. Yıldız gölgeliği. Dev bir çiçek şeklindeki okülerden oluşan bu önerilen uzay aracı, bir uzay teleskobuyla (büyük olasılıkla James Webb Uzay Teleskobu) birlikte yerleştirilmek üzere tasarlanmıştır. Daha sonra uzak yıldızların parlamasını engelleyerek, yörüngeleyen gezegenleri tespit etmeyi ve incelemeyi kolaylaştırmak için yapay bir tutulma yaratacaktır.
Tek sorun, bu kavramın oldukça kuruşa mal olması bekleniyor - tahminen 750 milyon $ ila 3 milyar $ arasında! Bu nedenle Stanford Profesörü Simone D’Amico'nun (dış gezegen uzmanı Bruce Macintosh'un yardımıyla) etkinliğini göstermek için kavramın ölçeklendirilmiş bir versiyonunu öneriyor. MDot olarak bilinen bu tıkayıcı aynı işi yapar, ancak maliyetinin bir kısmında.
Bir oklülerin arkasındaki amaç basittir. Dış gezegenleri avlarken, gökbilimciler ağırlıklı olarak dolaylı yöntemlere güvenmek zorunda kalıyorlar - en yaygın olanı Transit Yöntemidir. Bu, yıldızlar ve gözlemci arasında geçen gezegenlere atfedilen parlaklık düşüşleri için yıldızların izlenmesini içerir. Bu düşüşlerin oranını ve sıklığını ölçerek, gökbilimciler dış gezegenlerin boyutlarını ve yörünge dönemlerini belirleyebilirler.
Laboratuvarı bu tutulma sistemi üzerinde çalışan Simone D’Amico'nun Stanford Üniversitesi basın açıklamasında açıkladığı gibi:
“Dolaylı ölçümlerle, bir yıldızın yakınındaki nesneleri algılayabilir ve yörünge dönemlerini ve yıldıza olan mesafelerini öğrenebilirsiniz. Bunların hepsi önemli bir bilgidir, ancak doğrudan gözlemle gezegenin kimyasal bileşimini karakterize edebilir ve biyolojik aktivite - yaşam belirtilerini potansiyel olarak gözlemleyebilirsiniz. ”
Bununla birlikte, bu yöntem aynı zamanda önemli oranda yanlış pozitiflerden muzdariptir ve genellikle gezegenin yörüngesinin bir kısmının, ana yıldız ve Dünya arasında bir görüş çizgisiyle kesişmesini gerektirir. Gezegenlerin kendilerini incelemek de oldukça zordur, çünkü yıldızdan gelen ışığın gezegenden yansıyan ışığın birkaç milyar katı daha parlak olması muhtemeldir.
Bu yansıyan ışığı inceleme yeteneği, dış gezegenlerin atmosferleri hakkında değerli veriler üreteceğinden özellikle önemlidir. Bu nedenle, yıldızların karışan ışığını engellemek için çeşitli anahtar teknolojiler geliştirilmektedir. Oklüzyonla donatılmış bir uzay aracı böyle bir teknolojidir. Bir uzay teleskobu ile eşleştirildiğinde, bu uzay aracı yıldızın önünde yapay bir tutulma yaratacak, böylece etrafındaki nesneler (yani dış gezegenler) açıkça görülebilir.
Ancak, bir tane inşa etmenin önemli maliyetine ek olarak, boyut ve dağıtım sorunu da var. Böyle bir görevin işe yaraması için, oklülerin kendisinin yaklaşık 27.5 metre (90 feet) çapında bir beyzbol elması büyüklüğünde olması gerekir. Ayrıca teleskoptan birden fazla Dünya çapına eşit bir mesafede ayrılması ve Dünya'nın yörüngesinin ötesine yerleştirilmesi gerekecektir. Tüm bunlar oldukça pahalı bir göreve katkıda bulunuyor!
Böylece, yardımcı profesör ve Stanford'daki Uzay Randevu Laboratuvarı (SRL) başkanı D'Amico ve ve Bruce Macintosh (bir Stanford fizik profesörü) Minyatürize Dağıtılmış Occulter / Teleskop ( MDOT). MDOT'un temel amacı, tam ölçekli bir göreve olan güveni artırma umuduyla, teknolojinin düşük maliyetli bir uçuş gösterisini sağlamaktır.
SRL ile yüksek lisans öğrencisi Adam Koenig'in açıkladığı gibi:
“Şimdiye kadar, bu dış gezegen görüntüleme gözlemevlerinden biri için gereken karmaşıklık derecesine sahip hiçbir görev yoktu. Merkezden böyle bir şey yapması için birkaç milyar dolar istediğinde, daha önce tüm bunları uçurduğumuzu söylemek ideal olur. Bu sadece daha büyük. ”
İki bölümden oluşan mDOT sistemi, minyatürleştirme ve küçük uydu (smallsat) teknolojisindeki son gelişmelerden yararlanmaktadır. Birincisi, 3 metre çapında bir yıldız gölgesi ile donatılmış 100 kg'lık bir mikro uydu. İkincisi, 10 cm (3,937 inç) çapında bir teleskop taşıyan 10 kg'lık bir nanosatellittir. Her iki bileşen de nominal ayrımı 1.000 kilometreden (621 mi) az olan yüksek Dünya yörüngesine yerleştirilecektir.
SRL'den meslektaşların yardımıyla mDOT’un yıldız gölgesinin şekli, çok daha küçük bir uzay aracının kısıtlamalarına uyacak şekilde yeniden düzenlendi. Koenig'in açıkladığı gibi, bu ölçeklendirilmiş ve özel olarak tasarlanmış yıldız gölgesi, büyük ölçekli, çiçek şekilli versiyonla aynı işi yapabilecek ve bir bütçeyle!
“Bu özel geometrik şekil ile ışığın kendini iptal etmek için yıldız gölgesi etrafında kırılmasını sağlayabilirsiniz” dedi. “O zaman, tam ortada çok çok derin bir gölge görüyorsunuz. Gölge, yıldızdan gelen ışığın yakındaki bir gezegenin gözlemlerine müdahale etmeyecek kadar derin. ”
Bununla birlikte, mDOT’un yıldız gölgesi tarafından oluşturulan gölgenin çapı sadece on santimetre olduğundan, nanosatellit içinde kalmak için dikkatli bir manevra yapacaktır. Bu amaçla, D’Amico ve SRL ayrıca nanosatellit için yıldız gölgeli formasyon manevraları yapmasına, gerektiğinde formasyonu kırmasına ve daha sonra tekrar buluşmasına izin verecek otonom bir sistem tasarladılar.
Teknolojinin talihsiz bir sınırlaması, Dünya benzeri gezegenleri çözemeyeceği gerçeğidir. Özellikle M tipi (kırmızı cüce) yıldızlar söz konusu olduğunda, bu gezegenlerin açıkça gözlemlenebilmek için ana yıldızlarına çok yakın yörüngesinde olmaları muhtemeldir. Bununla birlikte, Jüpiter büyüklüğündeki gaz devlerini çözebilecek ve her ikisi de NASA için öncelikler olan yakındaki yıldızlar etrafında ekzodyakal toz konsantrasyonlarını karakterize etmeye yardımcı olacak.
Bu arada, D’Amico ve meslektaşları mDOT konseptlerini test etmek için buluşma ve optik navigasyon test yatağını (TRON) kullanacaklar. Bu tesis, uzaydaki sensörlerin karşılaştığı karmaşık ve benzersiz aydınlatma koşullarını çoğaltmak için D’Amico tarafından özel olarak inşa edilmiştir. Önümüzdeki yıllarda, kendisi ve ekibi, nihai bir prototip oluşturmadan önce sistemin çalışmasını sağlamak için çalışacaklar.
D’Amico'nun SNL'deki meslektaşları ve meslektaşlarının yaptığı gibi:
“Stanford'daki araştırma programım için hevesliyim çünkü önemli zorluklarla mücadele ediyoruz. Temel soruların cevaplanmasına yardımcı olmak istiyorum ve uzay bilimi ve keşfinin tüm güncel yönlerine bakarsanız - dış gezegenleri gözlemlemeye, evrenin evrimini öğrenmeye, uzaydaki yapıları bir araya getirmeye veya gezegenimizi anlamaya çalışsak da - uydu oluşumu- uçmak anahtar sağlayıcıdır. ”
D’Amico ve SNL'nin şu anda meşgul olduğu diğer projeler arasında daha küçük minik uzay araçlarının (diğer bir deyişle “sürü uyduları”) geliştirilmesi yer alıyor. D'Amico, geçmişte NASA ile, NASA Dünya Sistem Bilimi Pathfinder (ESSP) programının bir parçası olarak Dünya'nın yerçekimi alanındaki varyasyonları haritalayan bir görev olan GRACE ve SEA destekli TanDEM-X gibi projelerde NASA ile işbirliği yaptı. Dünya'nın 3D haritalarını veren görev.
Uzay araştırmaları için minyatürleştirmeden yararlanmaya çalışan bu ve diğer projeler, daha düşük maliyetler ve daha fazla erişilebilirlik için yeni bir dönem vaat ediyor. Küçük araştırma ve iletişim uydularının sürülerinden görelilik hızlarında (Atılım Starshot) Alpha Centauri'ye yolculuk yapabilen nanokraftlara kadar uzanan uygulamalarla, uzayın geleceği oldukça umut verici görünüyor!
Standford Üniversitesi'nin izniyle TRON tesisinin bu videosunu da kontrol ettiğinizden emin olun:
