stringtranslate.com

Большой ультрафиолетовый оптический инфракрасный геодезист

Большой ультрафиолетовый оптический инфракрасный геодезист , широко известный как LUVOIR ( / l uː ˈ v w ɑːr / ), представляет собой концепцию многоволнового космического телескопа , разрабатываемую НАСА под руководством Группы определения науки и технологий . Это одна из четырех крупных концепций астрофизических космических миссий, изучаемых в рамках подготовки к Десятилетнему обзору астрономии и астрофизики Национальной академии наук 2020 года . [2] [3]

Хотя LUVOIR — это концепция обсерватории общего назначения, ее ключевой научной целью является описание широкого спектра экзопланет , включая те, которые могут быть обитаемы . Дополнительная цель — обеспечить возможность широкого спектра астрофизики , от эпохи реионизации , формирования и эволюции галактик до образования звезд и планет . Также станут возможными мощные изображения и спектроскопические наблюдения тел Солнечной системы .

LUVOIR будет большой стратегической научной миссией , и предполагалось, что ее разработка начнется где-то в 2020-х годах. Исследовательская группа LUVOIR под руководством ученого-исследователя Аки Робержа разработала проекты двух вариантов LUVOIR: один с зеркалом телескопа диаметром 15,1 м ( LUVOIR-A ) и один с зеркалом диаметром 8 м ( LUVOIR-B ). [4] LUVOIR сможет наблюдать ультрафиолетовые , видимые и ближние инфракрасные длины волн света . Итоговый отчет о пятилетнем исследовании концепции миссии LUVOIR был публично опубликован 26 августа 2019 года. [5]

4 ноября 2021 года Десятилетний астрофизический обзор 2020 года рекомендовал разработать «большой (апертура ~ 6 м) инфракрасный / оптический / ультрафиолетовый (ИК / О / УФ) космический телескоп» с научными целями поиска признаков жизни на планетах. за пределами Солнечной системы и позволяет реализовать широкий спектр преобразующей астрофизики. Такая миссия основана на концепциях миссий LUVOIR и HabEx . [6] [7] [8]

Фон

В 2016 году НАСА начало рассматривать четыре различные концепции космических телескопов для будущих крупных стратегических научных миссий. [9] Это миссия по визуализации обитаемой экзопланеты (HabEx), Большой ультрафиолетовый оптический инфракрасный исследователь (LUVOIR), рентгеновская обсерватория Lynx (lynx) и космический телескоп Origins (OST). В 2019 году четыре команды представили свои окончательные отчеты Национальной академии наук , чей независимый комитет по десятилетним исследованиям консультирует НАСА о том, какая миссия должна стать главным приоритетом. В случае финансирования LUVOIR запустится примерно в 2039 году с использованием тяжелой ракеты-носителя и будет выведена на орбиту вокруг точки Лагранжа Солнце-Земля 2 . [5]

Миссия

Сравнение LUVOIR и других предложенных НАСА космических телескопов ( Lyx , HabEx и Origins )

Основными целями LUVOIR являются исследование экзопланет , космического происхождения и Солнечной системы . [4] LUVOIR сможет анализировать структуру и состав атмосфер и поверхностей экзопланет. Он также мог бы обнаружить биосигнатуры , возникающие из жизни в атмосфере далекой экзопланеты. [10] Интересующие атмосферные биосигнатуры включают CO.
2, CO , молекулярный кислород ( O
2), озон ( O
3), вода ( H
2O ) и метан ( CH
4). Многоволновые возможности LUVOIR также предоставят ключевую информацию, которая поможет понять, как УФ-излучение родительской звезды регулирует фотохимию атмосферы на обитаемых планетах . LUVOIR также будет наблюдать большое количество экзопланет, охватывающих широкий диапазон характеристик (масса, тип родительской звезды, возраст и т. д.), с целью поместить Солнечную систему в более широкий контекст планетных систем. Ожидается, что за свою пятилетнюю основную миссию LUVOIR-A идентифицирует и изучит 54 потенциально обитаемые экзопланеты , а LUVOIR-B, как ожидается, идентифицирует 28. [1]

В сферу астрофизических исследований входят исследования космической структуры в дальних уголках пространства и времени, формирование и эволюция галактик , а также рождение звезд и планетных систем .

В области исследований Солнечной системы LUVOIR может обеспечить разрешение изображений Юпитера в видимом свете с разрешением до 25 км, что позволяет детально отслеживать динамику атмосферы на Юпитере , Сатурне , Уране и Нептуне в течение длительных периодов времени. Чувствительные изображения с высоким разрешением и спектроскопия комет Солнечной системы , астероидов , спутников и объектов пояса Койпера , которые не будут посещены космическими кораблями в обозримом будущем, могут предоставить жизненно важную информацию о процессах, которые сформировали Солнечную систему много лет назад. Кроме того, LUVOIR играет важную роль в изучении шлейфов океанских спутников внешней Солнечной системы, в частности Европы и Энцелада , в течение длительного времени.

Дизайн

Сравнение главных зеркал космического телескопа Хаббла, космического телескопа Джеймса Уэбба, LUVOIR-B и LUVOIR-A.
Прямое сравнение главных зеркал космического телескопа Хаббла , космического телескопа Джеймса Уэбба , LUVOIR-B и LUVOIR-A в масштабе .

LUVOIR будет оснащен внутренним коронографом под названием ECLIPS (Extreme Coronagraph for LIving Planetary Systems), который позволит осуществлять прямые наблюдения экзопланет земного типа. Внешний звездчатый козырек также является опцией для меньшей конструкции LUVOIR (LUVOIR-B).

Среди других изученных инструментов-кандидатов науки: Imager High-Definition Imager (HDI), широкоугольная камера ближнего УФ, оптического и ближнего инфракрасного диапазона ; LUMOS , ультрафиолетовый многообъектный спектрограф LUVOIR ; и POLLUX, ультрафиолетовый спектрополяриметр . POLLUX (УФ- спектрополяриметр высокого разрешения ) изучается европейским консорциумом под руководством и поддержкой CNES , Франция.

Обсерватория может наблюдать длины волн света от дальнего ультрафиолета до ближнего инфракрасного диапазона . Чтобы обеспечить исключительную стабильность волнового фронта, необходимую для коронографических наблюдений экзопланет земного типа, [11] конструкция LUVOIR включает в себя три принципа. Во-первых, сводятся к минимуму вибрации и механические помехи по всей обсерватории. Во-вторых, и телескоп, и коронограф включают в себя несколько уровней управления волновым фронтом с помощью активной оптики. В-третьих, телескоп активно нагревается до точной температуры 270 К (-3 ° C; 26 ° F) для контроля тепловых возмущений. План развития технологии LUVOIR поддерживается за счет финансирования Программы концептуальных исследований астрофизики стратегических миссий НАСА, Центра космических полетов Годдарда , Центра космических полетов Маршалла , Лаборатории реактивного движения и связанных программ в Northrop Grumman Aerospace Systems и Ball Aerospace .

ЛЮВОЙР-А

LUVOIR-A, ранее известный как Космический телескоп высокого разрешения ( HDST ), был предложен Ассоциацией университетов астрономических исследований (AURA) 6 июля 2015 года. [ 12] Он будет состоять из 36 зеркальных сегментов с апертурой Диаметр 15,1 метра (50 футов) обеспечивает изображение в 24 раза четче, чем у космического телескопа Хаббл . [13] LUVOIR-A будет достаточно большим, чтобы найти и изучить десятки планет земного типа в наших ближайших окрестностях . Он мог бы распознавать такие объекты, как ядро ​​небольшой галактики или газовое облако на пути к коллапсу в звезду и планеты . [12]

Аргументы в пользу HDST были изложены в отчете о будущем астрономии под названием «От космического рождения к живым землям», подготовленном по заказу AURA, которая управляет Хабблом и другими обсерваториями от имени НАСА и Национального научного фонда . [14] Идеи первоначального предложения HDST включали внутренний коронограф , диск, который блокирует свет от центральной звезды, делая тусклую планету более заметной, и звездный оттенок , который будет плавать на несколько километров перед ней, выполняя ту же функцию. [15] LUVOIR-A складывается, поэтому ему требуется только обтекатель полезной нагрузки шириной 8 метров. [5] Первоначальная оценка стоимости составляет примерно 10 миллиардов долларов США, [15] с оценками затрат за весь срок эксплуатации от 18 до 24 миллиардов долларов США. [1]

ЛЮВОИР-Б

LUVOIR-B, ранее известный как Космический телескоп с большой апертурой передовых технологий ( ATLAST ), [16] [17] [18] [19] представляет собой 8-метровую архитектуру, первоначально разработанную Научным институтом космического телескопа , [20] наука центр управления космическими телескопами Хаббл (HST) и космическими телескопами Джеймса Уэбба (JWST). Несмотря на то, что он меньше, чем LUVOIR-A, он разработан для обеспечения углового разрешения, которое в 5–10 раз лучше, чем у JWST, и предела чувствительности, который до 2000 раз лучше, чем у HST. [16] [17] [20] Исследовательская группа LUVOIR ожидает, что телескоп сможет обслуживаться – аналогично HST – либо беспилотным космическим кораблем, либо астронавтами через Орион или Звездолет . Такие инструменты, как камеры, потенциально могут быть заменены и возвращены на Землю для анализа их компонентов и будущих обновлений. [19]

Первоначальный бэкроним , использованный для первоначальной концепции миссии, «ATLAST», был каламбуром, обозначающим время, необходимое для принятия решения о преемнике HST. У самого ATLAST было три различных предлагаемых архитектуры: телескоп с монолитным зеркалом длиной 8 метров (26 футов), телескоп с сегментным зеркалом длиной 16,8 метра (55 футов) и телескоп с сегментным зеркалом длиной 9,2 метра (30 футов). Текущая архитектура LUVOIR-B использует наследие дизайна JWST, по существу являясь увеличенным вариантом JWST, который имеет сегментированное главное зеркало длиной 6,5 м. Работая на солнечной энергии , он будет использовать внутренний коронограф или внешний оккультер , который сможет охарактеризовать атмосферу и поверхность экзопланеты размером с Землю в обитаемой зоне долгоживущих звезд на расстояниях до 140 световых лет (43 ПК). включая скорость вращения, климат и обитаемость. Телескоп также позволит исследователям собирать информацию о природе доминирующих особенностей поверхности, изменениях облачного покрова и климата, а также, возможно, сезонных изменениях поверхностной растительности. [21] LUVOIR-B был разработан для запуска на тяжелой ракете со стандартным стартовым обтекателем диаметром 5 метров (16 футов). Оценочные затраты на весь срок службы варьируются от 12 до 18 миллиардов долларов. [1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd Кауфман, Марк (23 марта 2021 г.). «Космический телескоп, который сможет найти вторую Землю». Журнал «Авиация и космос» . Проверено 24 мая 2021 г.
  2. ↑ Фауст, Джефф (21 января 2019 г.). «Выбор следующей великой космической обсерватории». Космический обзор . Проверено 20 сентября 2020 г.
  3. ^ «Десятилетний обзор астрономии и астрофизики 2020 (Astro2020)» . Национальные академии наук, техники и медицины . 23 марта 2021 г. Проверено 24 мая 2021 г.
  4. ^ аб Майерс, доктор медицинских наук «Официальный сайт НАСА для LUVOIR». НАСА . Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  5. ^ abc «Заключительный отчет исследования концепции миссии LUVOIR». luvoirtelescope.org . НАСА . 26 августа 2019 г. Проверено 24 мая 2021 г.
  6. ↑ Фауст, Джефф (4 ноября 2021 г.). «Десятилетное астрофизическое исследование рекомендует программу флагманских космических телескопов». Космические новости . Проверено 12 апреля 2022 г.
  7. ^ Прощай, Деннис (4 ноября 2021 г.). «Новый 10-летний план развития космоса – в списке желаний астрономов на следующее десятилетие: два гигантских телескопа и космический телескоп для поиска жизни и обитаемых миров за пределами Земли». Нью-Йорк Таймс . Проверено 12 апреля 2022 г.
  8. ↑ Персонал (4 ноября 2021 г.). «Новый отчет намечает путь на следующее десятилетие астрономии и астрофизики; рекомендует будущие наземные и космические направления - телескопы, научные приоритеты, инвестиции в научное сообщество». Национальные академии наук, техники и медицины . Проверено 12 апреля 2022 г.
  9. ↑ Скоулз, Сара (30 марта 2016 г.). «НАСА рассматривает свой следующий флагманский космический телескоп». Научный американец . Проверено 15 августа 2017 г.
  10. ^ Трагер, Ребекка (7 марта 2018 г.). «В поисках химии жизни на экзопланетах». Химический мир . Проверено 24 мая 2021 г.
  11. ^ «Обзор технологий программы исследования экзопланет НАСА» . Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  12. ^ ab «AURA публикует исследование будущего космического телескопа» . АУРА . 6 июля 2015 года. Архивировано из оригинала 1 февраля 2017 года . Проверено 24 июля 2015 г.
  13. ↑ Дикинсон, Дэвид (21 июля 2015 г.). «Космический телескоп высокого разрешения - преемник Хаббла?». Небо и телескоп . Проверено 24 июля 2015 г.
  14. ^ "Отчет АУРА". От космического рождения к живым землям . Проверено 24 июля 2015 г.
  15. ^ ab Овербай, Деннис (13 июля 2015 г.). «Телескоп 2030-х годов». Нью-Йорк Таймс . ISSN  0362-4331 . Проверено 24 июля 2015 г.
  16. ^ ab «Команда НАСА разрабатывает планы наблюдения за новыми мирами». НАСА . 23 июля 2014 года . Проверено 5 декабря 2017 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  17. ^ ab Почтальон, Марк; и другие. (6 апреля 2009 г.). «Космический телескоп с большой апертурой передовых технологий (ATLAST): технологическая дорожная карта на следующее десятилетие». RFI представлен в Комитет по десятилетию Astro2010 . arXiv : 0904.0941 . Бибкод : 2009arXiv0904.0941P.
  18. ^ Редди, Фрэнсис (август 2008 г.). «Где будет астрономия через 35 лет?». Астрономия .
  19. ^ ab "LUVOIR - Дизайн". НАСА . Проверено 1 апреля 2020 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  20. ^ ab «ATLAST - Передовой технологический космический телескоп с большой апертурой» . Научный институт космического телескопа . Проверено 4 марта 2023 г.
  21. ^ Почтальон, М.; Трауб, Вашингтон; Крист, Дж.; и другие. (19 ноября 2009 г.). Космический телескоп с большой апертурой передовых технологий (ATLAST): характеристика обитаемых миров . Симпозиум «Пути к обитаемым планетам». 14–18 сентября 2009 г. Барселона, Испания. arXiv : 0911.3841 . Бибкод : 2010ASPC..430..361P.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с LUVOIR и космическим телескопом высокого разрешения .