<< Nasini budući gigantski kosmički teleskopi
Možeš li da zamisliš da možeš direktno da vidiš drugu Zemlju koja se nalazi nekoliko svetlosnih godina daleko? Projekt ogromnog kosmičkog teleskopa LUVOIR je san svakog astronoma. Ili da kažem, san bilo koje osobe zaljubljene u nauku ili bilo koga ko ima malo znatiželje o onome što se nalazi van naše male i beznačajne planete. LUVOIR je predlog teleskopa koji bi, ako bude odobren, poleteo 2039. kao sledeća 'Flagship' misija – ona sa najvišim budžetom – Nasinog sektora za astrofiziku nakon teleskopa 'James Webb'. Teleskop 'Hubble' (HST) napravio je revoluciju u gotovo svim granama astrofizike otkako je lansiran 1990, uprkos tome što ima primarno ogledalo od svega 2,4 metra. Ali nažalost, doći će dan kada će 'Hubble' prestati da radi. Očekuje se da 2021. konačno biti lansiran teleskop 'James Webb' (JWST) – držimo mu palčeve. Sa 6,5-metarskim origami-ogledalom obećava da će videti – doslovno – više od 'Hubblea'. Međutim, JWST nije pravi naslednik HST-a.
Space Telescope LUVOIR-A.
JWST će promatrati kosmos u infracrvenom spektru, dok 'Hubble' vidi nebo u ultraljubičastom, vidljivom i blisko infracrvenom segmentu. Budući teleskop WFIRST, od skora pod imenom 'Nency Grace Roman', sa primarnim ogledalom sličnim 'Hubbleovom', takođe će promatrati vidljivi spektar, ali će se uglavnom usredsrediti na proučavanje tamne energije i tamne materije. Stoga nam je potreban kosmički teleskop koji će biti dostojan naslednik 'Hubblea' i, pre svega, koji takođe može da posmatra u ultraljubičastom području spektra, u području koje zbog naše atmosfere nismo u stanju da proučavamo sa Zemljine površine. Odgovor je teleskop LUVOIR (Large UV / Optical / InfraRed Surveyor), jedan od Nasinih kandidata za veliki kosmički teleskop za četvrtu deceniju ovog veka.
 |
 |
Dve verzije novog teleskopa, sa prečnicima ogledala od 15 odn. 8 metara.
Poređenje dve konstrukcije novog teleskopa
Optika teleskopa LAVOIR-A i B.
LUVOIR u poređenju sa 'Hubbleom' i 'James Webbom'.
Međutim, LUVOIR nije sam. Takmičiće se sa tri druga predloga za velike kosmičke teleskope: HabEx, 'Lynx' i OST, o kojima sam prošle nedelje napisao kratki pregled. Ali nažalost, moći će da o(p)stane samo jedan, jer je budžet Nasinog astrofizičkog sektora vrlo ograničen[1]. Istraživači na tim projektima moraju precizno da prilagode svoje predloge ako žele da ih NASA odabere za kandidata za misiju koju će lansirati krajem četvrte decenije. Kao posledica toga, tim LUVOIR-a je lani predstavio svoj konačni izveštaj u odbranu svog predloga. Glavna novost je da se, bez obzira na sve, ekipa LUVOIR-a nije odlučila, i nastavlja da promoviše dve opcije za teleskop na osnovu raspoloživog budžeta. Veća verzija, pod nazivom LUVOIR-A, koristila bi segmentirano ogledalo prečnika 15 metara (!), a druga, LUVOIR-B, 8 metara. Ogledalo LUVOIR-A bi imalo 120 šestougaonih segmenata (!!), dok bi LUVOIR-B imao 'samo' 55. Oba dizajna koriste 'James Webb' tehnologiju, sa rasklopivim segmentiranim ogledalom (vidi ovo) i više slojeva izolacionog materijala za održavanje stabilne temperature u instrumentima (za razliku od 'James Webb', kojem je potrebna temperatura blizu apsolutne nule, LUVOIR senzori će raditi na temperaturi oko 0°C). Kao i obično kod ovakvih teleskopa, LUVOIR bi bio smešten u točki Lagranžovoj tački L2 sistema Zemlja-Sunce, u halo orbiti 1,5 miliona kilometara od naše planete.
Ovako bi LUVOIR-A video Sunčev sistem sa udaljenosti od 41 sv. godine.
Poređenje različitih ogledala.
LUVOIR-A
LUVOIR-B
Izbor veličina nije slučajan. LUVOIR-A je konstruisan tako da uzima u obzir veličinu i maksimalnu težinu koju će moći da lansira buduća Nasina raketa 'SLS Block 2', opremljena fairingom promera 8,4 metra. Suprotno tome, LUVOIR-B se uklapa u fairing promera 5 metara, trenutno maksimalnu dostupnu veličinu. LUVOIR-A bi imao masu između 28 i 37 tona, dok bi LUVOIR-B imao između 15 i 21 tone. To znači da će LUVOIR-A moći da lansira samo raketa koja je bila barem toliko snažna kao Nasina 'SLS Blok 1B'. Jedina moguća alternativa 'SLS-u' za lansiranje bilo koje verzije LUVOIR-a bila bi raketa 'Starship' 'SpaceX-a' u svojoj teretnoj verziji. S druge strane, 'New Glenn' iz 'Blue Origina' mogla bi da lansira jedino LUVOIR-B, manju verziju, ili ne i LUVOIR-A.
'SLS' i LUVOIR u lansirnoj konfiguraciji unutar vrha rakete ('fairinga').
 |
Teleskope bi mogla da ponese i raketa 'Staršip' |
Ovde su predstavljene mogućnosti.
U zavisnosti od toga da li će konačni izbor biti LUVOIR-A ili B, ovaj bi teleskop mogao da otkrije između 576 i 648 egzoplaneta koje nisu pogodne za život i između 28 i 54 kandidata za ezozemlei koje će se detaljno proučiti u potrazi za biomarkerima. Važno je naglasiti da će zahvaljujući svojoj brutalnoj osjetljivosti LUVOIR moći direktno da vidi potencijalno naseljive planete oko drugih zvezda i da dobije spektre njihovih hipotetičkih atmosfera pomoću internog koronagrafa/spektrografa ECLIPS. Zahvaljujući širokom rasponu talasnih dužina, LUVOIR će biti u stanju da traži prisutnost kiseonika i/ili ozona u atmosferi egzoemlji. Takođe ćemo moći da potražimo druge biomarkere kao što su voda, metan ili ugljenikov dioksid. Uostalom, Zemlja je tek od nedavno ima trenutni sastav atmosfere, srazmjerno svojoj istoriji. Mnogo eona je naša planeta bila više bledo naranđasta tačka nego bledoplava tačka ('blue pale dot').
Simulacija spektra Zemljine atmosfere kako bi je video LUVOIR.
Egzoplanete koje će LUVOIR moći da studira direktno.
Evolucija spektra Zemljine atmosfere.
LUVOIR će takođe pretraživati i proučavati egzoplanete korišćenjem tranzitnog metoda. I ne samo egzoplanete. Svetove našeg Sunčevog sistema ćemo biti u stanju da gledamo vrlo detaljno, posebno sa LUVOIR-A. Od aurora na Marsu do proučavanja transneptunskih objekata, preko atmosfera divovskih planeta ili gejzira na Enceladusu i, možda, Europi. LUVOIR će predstavljati sjajno oko koje će budno pratiti na promene u našem Sunčevom sistemu i detaljno će proučavati stotine manjih tela svih vrsta.
Pluton posmatran LUVOIR-om.
Neptun posmatran LUVOIR-om.
Snimanje solarnog sistema novim teleskopom.
Naravno, LUVOIR će biti opšta astrofizička platforma i takođe će proučavati sve vrste nebeskih pojava i objekata: regije koje stvaraju zvezde, galaksije, širenje svemira, tamnu materiju i tamnu energiju, itd. Za to će uz koronagraf ECLIPS koristiti još tri instrumenta: HDI kameru, LUMOS spektrograf i POLLUXspektropolarimetar (POLLUX je evropski doprinos predvođen Francuskom koji bi služio samo za veću verziju, LUVOIR-A).
LUVOIR osetljivost i spektralni raspon u poređenju sa drugim teleskopima.
Sposobnost LUVOIR-a da uoči slabo vidljive i udaljene galaksije.
Obližnja galaksija viđena LUVOIR-om.
Instrumenti teleskopa.
Projekt LUVOIR je toliko impresivan da je teško ne odobriti ga, ali je ujedno i toliko skup i složen projekt da neće biti lako progurati ga. LUVOIR-A bi koštao između 13 i 16 milijardi dolara, dok bi LUVOIR-B koštao između 8 i 10 milijardi. Bez sumnje, puno para. U svakom slučaju, pa čak i ako bude odobren, trebalo bi pričekati do 2039. godine da bi ga videli u svemiru. Hoćemo li moći tako dugo da izdržimo? Kao svaki skeptik, mij odgoovor je ne, 'ali bumo vid'li'.
U Godardovoj cleanroomu tehničari nadgledaju segmentirano ogledalo opservatorije JWST tokom testiranja. Kažu da je alat za montažu inspirisao inženjere da smisle tehnologiju preciznosti montaže za teleskope sledeće generacije izražene u pikometrima.
[1] Moja omiljena tema: nauka u SAD je ove godine dobila \(7,139 mld. a NASA \)22,629 mld. To je 0,48% od \(4700 mld koliko je zemlja preko bare zvanično planirala da potroši ove godine, odn. 5,3% više nego godinu dana ranije. Za astrofiziku je odvojeno \)1,306 mld., za istraživanja planeta \(2,7 mld., a za raketu 'SLS' \)2,58 mld. JWST će ove godine pojesti novih ½ milijarde, a WFIRST malo više.
, 
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
