اخترشناسان رویای بزرگی در سر دارند، معرفی چهار تلسکوپ فضایی آینده!! قسمت اول

انتشار بررسی ده‌ساله آسترو 2020 قریب‌الوقوع است که در آن چهار مفهوم برای تبدیل شدن به ماموریت پرچم‌دار بعدی ناسا با هم رقابت می‌کنند. از زمین‌ فراخورشیدی گرفته تا اشعه ایکس، آینده چه چیزی را رقم خواهد زد؟

آیا روزی اقیانوس‌ها را در زمینی دیگر به تصویر خواهیم کشید؟ آیا ما هرگز امضای اولین سیاهچاله‌ها را خواهیم دید یا از شبکه کیهانی تقریباً نامرئی نقشه‌برداری خواهیم کرد؟ آیا منشا سیارات و خود حیات را تشخیص خواهیم داد؟ اینها یکی از فوری‌ترین سؤالات نجوم امروزی هستند – و پاسخ آنها در دسترس ما است.

ستاره‌شناسان چهار ماموریت شاخص را پیشنهاد می‌کنند: HabEx، LUVOIR، Lynx، و Origins

در چند هفته آینده، یک گروه پرقدرت از ستاره‌شناسان که طیف وسیعی از رشته‌ها را در بر می‌گیرند، دستورالعمل‌هایی را منتشر خواهند کرد که اولویت‌های دهه آینده نجوم را تعیین می‌کند. این گروه که توسط آکادمی ملی علوم انتخاب شده است، در حال بررسی چهار مأموریت تلسکوپ فضایی شاخص – که هر یک می‌تواند چهره نجوم را تغییر دهد – و همچنین 10 ماموریت کاوشگر کوچکتر را در نظر دارد. اخترشناسان چشم‌انداز آینده را در گزارشی به نام بررسی ده ساله ارائه خواهند کرد.

در 50 سال گذشته، بررسی‌های دهه‌ای، زمینه را برای نجوم فضایی فراهم کرده است. حداقل تاکنون، هر مأموریت فضایی که در یک دهه معین بالاترین اولویت را داشته باشد، در نهایت به سکوی پرتاب راه یافته است. این فهرست شامل تلسکوپ فضایی هابل است که در گزارش سال 1972 اولویت داشت و در سال 1990 پرتاب شد. رصدخانه اشعه ایکس چاندرا که در سال 1982 اولویت داشت و در سال 1999 راه اندازی شد و تلسکوپ فضایی اسپیتزر که در سال 1991 اولویت داشت و در سال 2003 پرتاب شد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) در رتبه بعدی قرار دارد که در سال 2000 در اولویت قرار گرفت، پس از آن تلسکوپ رومن نانسی گریس (که قبلاً به عنوان تلسکوپ میدانی گسترده فروسرخ یا WFIRST شناخته می‌شد) که در بررسی سال 2010 رتبه اول را کسب کرد. هیچ یک از این ماموریت‌ها هنوز راه‌اندازی نشده است. در حالی که آنها احتمالاً به فضا خواهند رسید، به ویژه جیمز وب هزینه سیاسی را با تأخیرهای متعدد و بودجه بیش از حد دریافت کرده است. به همین دلیل است که در سال 2016 ناسا شروع به تأمین مالی مطالعات دقیق – از جمله همه چیز از مدل‌های هزینه‌سازی گرفته تا ساختارهای خرابی – برای چهار مفهوم «ماموریت بزرگ» کرد: HabEx، LUVOIR، Lynx، و تلسکوپ فضایی Origins (فهرست‌شده به ترتیب حروف الفبا).

با این مطالعات، ناسا امیدوار است که از وضعیت دیگری مانند JWST جلوگیری کند. جان اومرا (John O’Meara) عضو تیم LUVOIR (رصدخانه W. M. Keck) می‌گوید: «هر یک از این چهار مطالعه در این برهه از زمان، بسیار بیشتر از هر مفهوم مأموریت بزرگی قبل از یک بررسی دهه‌ای در تاریخ انجام داده‌اند.

“بزرگ” تقریباً نام اشتباهی برای این مفاهیم است. “تحول کننده” ممکن است انتخاب مناسب‌تری برای کلمات باشد. پتانسیلی که هر یک از این رصدخانه‌ها با خود دارند، باید برای هر ستاره‌شناس هیجان زیادی ایجاد کند. از تصویربرداری مستقیم از سیارات به اندازه زمین تا شناسایی اولین سیاهچاله‌ها در سپیده دم، این ماموریت‌ها دستاوردهای عظیمی را برای علم نوید می‌دهند.

هر یک از این ماموریت‌ها حداقل به چندین بیلیون دلار برای طراحی، ساخت و راه‌اندازی نیاز دارد. بنابراین منصفانه است که بگوییم کمیته ده ساله فقط به یکی از این مأموریت ها اولویت می‌دهد – با فرض اینکه تصمیم بگیرند که یک پرچمدار ضروری است.

1ـHABEX: HUBBLE 2.0

 تصور HabEx به عنوان نسل بعدی تلسکوپ فضایی هابل آسان است. HabEx با یک آینه اصلی ۴ متری – دو برابر اندازه هابل – نور مادون قرمز، مرئی و فرابنفش نزدیک را تشخیص می‌دهد. اما واقعاً متمایز است: HabEx مجهز به یک تاج‌نگار و یک سازه ستاره‌مانند تاشو ۵۲ متری، برای تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی کوچک راه‌اندازی شده است. تاج‌نگار در داخل فضاپیما قرار دارد، اما سایه‌بان ستاره‌ای به طور جداگانه و در فاصله 76000 کیلومتری تلسکوپ قرار دارد.

مفهوم هنری HabExAn از ماموریت HabEx، تلسکوپ و سایه‌بان ستاره جداگانه ای را نشان می‌دهد که با آن حرکت می‌کند.

HabEx / ناسا

هدف نهایی از این مجموعه عجیب و غریب یافتن و مطالعه زمین دیگری است. HabEx دوجین سیاره سنگی به اندازه زمین را در اطراف ستاره‌های خورشید مانند تصویر و توصیف خواهد کرد. مجموعه ابزار این ماموریت برای جستجوی نشانه‌های جو قابل سکونت و نشانه‌های شیمیایی حیات به نام امضاهای زیستی طراحی شده است. از نظر علمی، این ماموریت شامل توانایی اندازه‌گیری ویژگی‌های جذب اکسیژن، دی‌اکسید کربن و متان در جو این سیارات است. HabEx حتی می‌تواند نور ستارگان را تشخیص دهد که از اقیانوس‌ها می‌درخشد.

بخشی از آنچه که همه اینها را ممکن می‌کند، پیچیده‌ترین بخش ماموریت را نیز نشان می‌دهد. سایه‌بان ستاره‌ای (معروف به “دیزی فضایی”) قبلا هرگز وجود نداشته است، اگرچه این مفهوم از دهه 1990 مورد مطالعه قرار گرفت. دلیل نیاز آن این است که در حالی که یک تاج‌نگار در داخل تلسکوپ می‌تواند بسیاری از نور ستاره میزبان را مسدود کند، بخشی از نور ستاره‌ها به ناچار به میدان دید بازمی‌گردند. یک سایه ستاره‌ای از این پراکندگی به عقب جلوگیری می‌کند و امکان تشخیص سیارات کوچکتر و کم نورتر را فراهم می‌کند.

چالش‌های این ماموریت دو دسته هستند: اول اینکه، سایه‌بان ستاره‌ای باید به تنهایی، خارج از تلسکوپ، با استفاده از سیستم پیشرانه خود پرواز کند تا نه تنها با تلسکوپ هماهنگ بماند، بلکه به سمت اهداف جدید نیز حرکت کند. ثانیاً، سایه‌بان ستاره‌ای بزرگ است. بنابراین برای پرتاب باید تا شود و سپس در فضا باز شود که اشتباهات در این خصوص غیرقابل بخشش است. تصویربرداری از دوازده زمین فراخورشیدی با یک تلسکوپ 4 متری مستلزم این است که سایه‌‌بان ستاره‌ای و تاج نگار با هم کار کنند.

مراحل استقرار سایه‌بان ستاره‌ای

HabEx / ناسا

همانطور که گفته شد، این تلسکوپ 10% به سایه‌بان ستاره‌ای متکی نیست: تیم در کل 9 پیکربندی را در نظر می‌گیرد. گزینه‌های جایگزین عبارتند از جایگزینی آینه 4 متری با یک آینه 3.2 متری قطعه‌بندی شده و همچنین گزینه عدم استفاده از تاج نگار، سایه‌بان ستاره‌ای یا هر دو.

نیمی از زمان رصد تلسکوپ به سرمایه‌گذاری‌های عمومی اختصاص می‌یابد و به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا همه چیز را از ماده گمشده کیهان گرفته تا شفق قطبی هنوز دیده نشده غول‌های یخی اورانوس و نپتون را کشف کنند. به یک معنا، بسیاری از کارهایی که هابل اکنون انجام می‌دهد را انجام خواهد داد. اما HabEx فقط جایگزین هابل نیست. HabEx با یک آینه اولیه دو برابر اندازه هابل، چهار برابر قدرت جمع‌آوری فوتون و همچنین فناوری‌های دوربین و طیف نگار بهبود یافته خواهد داشت. HabEx بیشتر و دورتر از آنچه هابل می‌توانست را می‌بیند.

ادامه دارد…

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

ASTRONOMERS DREAM BIG, CONSIDER FOUR FUTURE SPACE TELESCOPES

BY: MONICA YOUNG NOVEMBER 3, 2021

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/2020-decadal-survey-future-astronomy/