Чтобы найти «следующую Землю», НАСА планирует потратить 11 миллиардов долларов США на создание телескопа Хаббл 2.0.

Среди более чем 8000 искусственных летающих объектов, плавающих над нами, телескоп Хаббл, вероятно, является самым легендарным и известным.

Идея телескопа Хаббл восходит к 1946 году. Астроном Лайман Спитцер предположил, что обсерватория, построенная в космосе, может наблюдать больше инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, поглощаемых атмосферой, а предел наблюдения выше.

После почти полувековой разработки и производства телескоп Хаббл был наконец выведен на орбиту в 600 километрах от земли с помощью космического корабля "Дискавери" 24 апреля 1990 года, и с тех пор он находится в эксплуатации.

За последний 31 год было выпущено более 17000 статей на основе информации, основанной на наблюдениях Хаббла. От темной энергии до внешних планет и черных дыр, Хаббл помогал астрономам открывать тайны Вселенной один за другим, действуя как глаза человеческих существ. характер.

За время эксплуатации телескоп Хаббл 5 раз обслуживали вручную, и в нем происходит бесчисленное количество крупных и мелких сбоев программного обеспечения.

В июне этого года телескоп Хаббл был приостановлен из-за сбоя системы и переключился на резервную систему; 26 октября телескоп Хаббл перешел в безопасный режим из-за проблем с внутренней связью.

Как долго продержится этот «Глаз в космосе», который изначально планировалось проработать до 2013 года? Астрономы пока не могут дать однозначного ответа, но точно известно, что пожилой Хаббл собирается отдыхать.

Ученые считают, что для того, чтобы увидеть вселенную в более широком масштабе, необходимо как можно скорее найти «преемника» Хаббла.

Где следующая «земля»?

Есть ли во Вселенной еще какая-нибудь жизнь? Где следующая планета пригодна для проживания человека? На эти вопросы, которые я читал в «Сто тысяч почему», когда был ребенком, научное сообщество еще не нашло ответа.

Хорошая новость заключается в том, что эти вопросы, вероятно, будут в центре внимания астрономической работы НАСА в следующие 10 лет.

На прошлой неделе Национальная академия наук, инженерии и медицинских наук опубликовала отчет под названием «Обзор астрономии и астрофизики на десятилетие 2020 года» (Astro2020), в котором упоминались три основные темы исследований, которые будут приоритетными для американской астрономии в следующие 10 лет. поиск возможных обитаемых экзопланет, понимание загадок черных дыр и нейтронных звезд, а также изучение образования и эволюции галактик.

Опираясь на существующее оборудование для наблюдения, достичь этих целей непросто. Например, при поиске потенциально пригодных для жизни экзопланет, поскольку близлежащие звезды обычно в десятки миллиардов раз ярче, чем планеты, слабые планеты легко скрываются их светом. наблюдение.

Поэтому для достижения такой грандиозной исследовательской цели первая задача астрономов – «модернизировать оборудование». Это также один из ключевых планов Astro2020 – построить новый гигантский телескоп, превосходящий телескоп Хаббла.

В плане упоминается, что НАСА профинансирует и построит новый телескоп, который намного больше, чем телескоп Хаббла, и одновременно оснащен ультрафиолетовыми, видимыми и инфракрасными детекторами. Предполагается, что он будет стоить 11 миллиардов долларов США. В идеале он будет вложили в начале 1940-х гг.

Новый телескоп будет оснащен коронографами и другим оборудованием, чтобы при наблюдении за экзопланетами он мог эффективно уменьшить световые помехи близлежащих звезд для дальнейшего наблюдения.

В интервью Axios главный научный сотрудник обсерватории Кек Джон О'Мира кратко представил эту грандиозную программу исследования планет.

В следующие 10 лет ученым необходимо найти 100 или более звезд, похожих на Солнце, и отсеять потенциально пригодные для жизни планеты на основе орбит планет вокруг них.

Затем астрономы провели спектральный анализ 25 наиболее вероятных планет, чтобы изучить состав их атмосферы и наличие признаков жизни.

В настоящее время важную роль будет играть новый тип телескопа: благодаря свету, отраженному экзопланетой, ученые смогут рассчитать химический состав ее атмосферы. Если в атмосфере присутствуют такие компоненты, как кислород, метан и вода, то эта планета, вероятно, сможет воспроизводить жизнь.

«Когда мы видим первые признаки жизни во Вселенной, отличной от людей, и видим следы жизни в далеком мире, положение людей во Вселенной коренным образом изменится», – подчеркнул в интервью Джон О'Мира.

С другой стороны, он также добавил, что если люди наблюдают 25, 50 или даже 100 экзопланет без каких-либо открытий, это также коренным образом изменит представление о Вселенной.

Поскольку эта задача наблюдения требует совместного анализа нескольких спектров, включая ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный, очень необходимо построить новый большой телескоп. Однако, судя по разному прошлому опыту, существует высокая вероятность того, что эта новая программа исследования космоса не будет гладкой.

Строить второй «Хаббл» непросто.

В период с 1990 по 2003 год НАСА успешно разработало и запустило 4 больших космических телескопа, а именно космический телескоп Хаббла, гамма-телескоп Комптона (который разбился в 2000 году), рентгеновский телескоп Чандра и стратегический космический телескоп Спей, который также является известна как программа крупномасштабной орбитальной обсерватории.

Проект крупномасштабной орбитальной обсерватории продвинул астрономические исследования в целую эпоху. Поскольку инфракрасные, рентгеновские и гамма-лучи с трудом проникают в атмосферу Земли, наблюдения можно проводить только с помощью космических телескопов, расположенных в космосе, и каждый телескоп предназначен для своего собственное поле.Внес важный вклад.

В 1996 году НАСА, Европейское космическое агентство (ЕКА) и Канадское космическое агентство (ККА) начали сотрудничать в разработке космических телескопов следующего поколения, названных в честь второго директора НАСА Джеймса Уэбба, с бюджетом в 500 миллионов долларов США. Планируется на 2007 г. Сдан в эксплуатацию.

Однако сложность создания космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) намного превзошла ожидания НАСА. Из-за многочисленных технических задержек в проекте и перерасхода средств в JWST в 2005 году была проведена серьезная модернизация, и время запуска было отложено. До 2021 года JWST остается наконец-то можно запустить.

Запуск JWST, первоначально запланированный на 31 октября 2021 года, был перенесен на 18 декабря 2021 года из-за проблем с ракетой-носителем Ariane 5. Если не произойдет аварии, месяцем позже, это 24-летний крупный проект. исторический прорыв.

JWST часто рассматривается во внешнем мире как преемник Хаббла, но на самом деле их работа не совсем одинакова. Основная задача JWST – наблюдать остаточные инфракрасные лучи теории Большого взрыва, то есть наблюдать состояние ранней Вселенной, поэтому ее форма и рабочая среда сильно отличаются от таковых в телескопе Хаббла.

Первое – это высота. По сравнению с орбитальной высотой телескопа Хаббл 600 км, JWST намного дальше: 374 000 км, когда он находится ближе всего к Земле (около точки дуги), и может достигать 150 миллионов км, когда он самый дальний (дальняя дуга). точка).

Это связано с тем, что линзы JWST должны храниться ниже 50K (-220 ° C). Чтобы поддерживать низкую температуру, JWST разработала 5 слоев бленды, которые могут выдерживать около 300 ° C, чтобы блокировать свет, отражаемый солнцем и земля.

С точки зрения внешнего вида JWST почти состоит из этой огромной линзы и бленды. Его главное зеркало имеет диаметр 8 метров, а площадь зеркала более чем в 5 раз больше, чем у телескопа Хаббла, а площадь зеркала навес от солнца эквивалентен теннисному корту.

Аккуратно и безопасно освободить и развернуть такую ​​огромную конструкцию в космосе – огромная проблема. Инженер НАСА Майк Мензель упомянул на пресс-конференции, что развертывание солнечного щита JWST будет самой сложной задачей развертывания с более чем 300 возможными отказами.

Согласно статистике, JWST оценивает его стоимость до 9,66 млрд долларов США, что намного превышает запланированный бюджет. Многие астрономы обеспокоены тем, что из-за длительной задержки JWST и серьезного превышения бюджета строительство нового телескопа может быть затруднено для получения финансовой поддержки.

Но с другой точки зрения, проблемный JWST также оставил много ценного опыта разработки.

В отчете Astro2020 было обобщено множество уроков разработки JWST и предложены четыре более подробных концепции миссии.План разработки нового телескопа более полный, чем исходный JWST.

Если план будет реализован гладко, человечество совершит новый скачок в понимании Вселенной. Существует ли во Вселенной инопланетная жизнь? Ответ на этот вопрос, вероятно, будет открыт в течение этого столетия.

# Добро пожаловать, чтобы подписаться на официальный аккаунт Aifaner в WeChat: Aifaner (идентификатор WeChat: ifanr), более интересный контент будет предоставлен вам как можно скорее.

Ai Faner | Исходная ссылка · Посмотреть комментарии · Sina Weibo