Kosmiczne Teleskopy - jak będzie wyglądać przyszłość po JWST?
Dodane przez jacek dnia 26/04/2017 20:50:30
WFIRST Wizualizacja Kosmicznego Obserwatorium WFIRST (NASA)W najbliższej przyszłości Teleskop Hubble będzie musiał zmierzyć się z nowym instrumentem badawczym jakim niewątpliwie stanie się Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. I choć to nowe obserwatorium nie znalazło się jeszcze na orbicie, to NASA rozpoczęła pracę nad kolejnym teleskopem kosmicznym, bliższym w założeniach Teleskopowi Hubble.
Treść rozszerzona
Kosmiczny Teleskop Hubble (HST) został wystrzelony w 1990 roku, a od 1993 roku dostarcza obrazów Kosmosu, które jak nigdy dotąd wpłynęły na nasze postrzeganie Wszechświata. Jednakże przyszłość tego teleskopu stoi pod znakiem zapytania, nawet jeśli zapadnie decyzja o jego dalszym serwisowaniu po roku 2021, choć obecnie nie istnieje pojazd umożliwiający realizację takiego zadania. Wymiar takiej misji po wycofaniu wahadłowców ma więc charakter czysto teoretyczny.

Co więcej, już wkrótce Hubble będzie musiał zmierzyć się z nowym obserwatorium - Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba, nad którym prace trwają już ponad 20 lat, a start planowany jest obecnie na koniec 2018 roku. Choć JWST ma za zadanie pracować w innym spektrum świetlnym niż Hubble, to w przyszłości to on zapewne stanie się głównym narzędziem badawczym astronomów.

Szpieg w nowej roli


Kończące się powoli prace nad Kosmicznym Teleskopu Jamesa Webba oraz planowane w niedalekiej przyszłości wycofanie Teleskopu Hubble umożliwiły rozpoczęcie prac nad nowym urządzeniem z serii wielkich obserwatoriów kosmicznych - Teleskopu WFIRST. Co ciekawe, WFIRST pierwotnie miał być misją kosmiczną o znacznie mniejszych możliwościach, rozmiarami urządzenia dwukrotnie mniejszymi od Hubble'a i do niedawna obecną jedynie w postaci studiów i analiz przygotowawczych. Jednakże w 2012 roku NASA uzyskała dostęp do dwóch potężnych luster o wartości kilkuset milionów dolarów. Lustra te oryginalnie przeznaczone do projektu satelitów szpiegowskich, miały zostać zbudowane i wyniesione w przestrzeń kosmiczną dla Narodowego Biura Rozpoznania (NRO), agencji rządowej Stanów Zjednoczonych, zajmującej się satelitarną działalnością wywiadowczą. W efekcie projekt WFIRST został uruchomiony wcześniej (z poparciem Senatu) i z wykorzystaniem nowych, dostępnych instrumentów optycznych.

WFIRST Główny system optyczny planowanego teleskopu kosmicznego WFIRST (Harris Corp./TJT Photography)Główne lustro teleskopu WFIRST ma posiadać średnicę 2.4 metra, a więc identyczną do użytego w przypadku Teleskopu Hubble, co nie powinno dziwić, zważywszy na źródło - Hubble powstał bowiem prawdopodobnie na bazie satelity wywiadowczego KH-11 Kennen. Zakładając, że lustra zostały przygotowane dla kolejnej generacji satelitów tego typu (satelity serii KH są stale udoskonalane), być może są to albo pozostałości po serii produkcyjnej dla satelitów KH-11, lub po zakończonym w 2005 roku projekcie FIA (Future Imagery Architecture), przy czym bardziej prawdopodobnym wydaje się drugi scenariusz. Jednocześnie sama agencja NRO w swoim komunikacie odniosła się do tematu jedynie twierdząc, że są to elementy pozostałe po poprzednich programach kosmicznych.

W porównaniu do Teleskopu Hubble'a nowy system optyczny umożliwia jednak prowadzenie obserwacji znacznie szerszego pola, dzięki zastosowaniu zaawansowanych luster wtórnych, umożliwiających obserwację 100 razy większego wycinka nieba, niż potrafi to Hubble. Co więcej, nawet przy tak dużych obrazach spodziewane rezultaty obserwacji mają przekraczać możliwości teleskopu Hubble, umożliwiając obserwacje obiektów powstałych już 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Dla porównania możliwości Teleskopu Hubble'a nie przekraczają 500 milionów lat, a JWST, dysponujący znacznie większymi możliwościami - około 100 milionów lat.

Planowana dla WFIRST kamera "głębokiego pola" będzie zatem w stanie rejestrować jednocześnie światło pochodzące z miliona galaktyk. Stąd też wywodzi się nazwa nowego teleskopu - WFIRST oznacza bowiem Wide-Field Infrared Survey Telescope i jednocześnie wskazuje główny zakres pracy nowego urządzenia - będzie to spektrum mieszczące się w podczerwieni, a więc podobnie do Teleskopu JWST, posiadającego ponad 6-metrowe zwierciadło zbudowane z heksagonalnych elementów i rozkładane na orbicie docelowej. Ilość uzyskiwanych danych z WFIRST wprowadzi również nowe wymagania dla systemów przetwarzania danych.

NASA, Big Data i Kosmos


Ogromna ilość danych jaką będzie przesyłać WFIRST pociągnie za sobą konieczność wprowadzenia nowej klasy oprogramowania i olbrzymich archiwów cyfrowych, zdolnych do pomieszczenia i obróbki danych w całym planowanym okresie 6-letniej eksploatacji teleskopu. Jest to pierwsza misja NASA, która będzie wymagać aż tak potężnych środków analitycznych. Wśród zebranych, surowych danych znajdą się bowiem z pewnością informacje odnoszące się do całej gamy zjawisk astronomicznych, co umożliwi między innymi:
  1. poszukiwanie jasnych supernowych w odległych galaktykach, pozwalających na oszacowanie zmian w tempie ekspansji Wszechświata
  2. studia na temat roli ciemnej energii w zarejestrowanym przyspieszaniu ekspansji
  3. odkrycie do 20 tysięcy nowych egzoplanet, orbitujących wokół innych gwiazd

Nadchodzące pakiety danych będą pochodzić z dwóch głównych urządzeń - kamery szerokiego pola wyposażonej w spektrometr oraz koronografu, pozwalającego na zablokowanie światła wybranych gwiazd i obrazowanie ich systemów planetarnych w sposób bezpośredni. Obecnie trwają prace przystosowujące układy optyczne teleskopu do planowanej roli obserwatorium astronomicznego. Co interesujące, koronograf WFIRST ma być prototypem urządzenia przeznaczonego dla późniejszej misji i o większych możliwościach detekcyjnych, której celem będzie stricte poszukiwanie planet pozasłonecznych.

Koszt całej misji WFIRST ma planowo wynieść w przybliżeniu 3.2 miliarda dolarów, przy czym w wartości tej zawiera się opracowanie nowych instrumentów badawczych oraz wyniesienie Teleskopu na planowaną orbitę - ma się on znaleźć w punkcie libracyjnym L2 układu Ziemia-Słońce. Ponieważ względem pierwotnych założeń WFIRST jest niemal dwukrotnie większy niż oryginalnie zakładano, oznacza to również zastosowanie innej rakiety nośnej. Początkowo obserwatorium miało znaleźć się na orbicie z wykorzystaniem wariantu rakiety nośnej Atlas 5. Nowe ustalenia oznaczają jednak, że do startu konieczna będzie cięższa rakieta. W konsekwencji WFIRST zostanie wyniesiony za pomocą rakiety Delta IV-H lub należącego do SpaceX, ciężkiego wariantu Falcona - Falcona Heavy, którego debiut powinniśmy zobaczyć jeszcze w bieżącym roku. Wymieniony powyżej koszt wzrósł w porównaniu do szacunków z 2015 roku o około 900 milionów dolarów, co rodzi obawy czy program zmieści się w wyznaczonym budżecie. Efektem możliwych cięć może być usunięcie z misji planowanego koronografu.

Nowe obserwatorium kosmiczne powinno znaleźć się w przestrzeni kosmicznej we wrześniu 2025 roku.

Co ciekawe, w posiadaniu NASA znajduje się jeszcze drugi egzemplarz lustra głównego, także wykonanego w zakładach Harris Corp. jednakże jego przeznaczenie w tej chwili nie jest znane. Przypuszczalnie zostanie wykorzystane w przyszłości w realizacji kolejnych misji astronomicznych.

(NASA)

Źródło: Kosmonauta.net


Przeczytaj więcej: