stringtranslate.com

Большой ультрафиолетовый оптический инфракрасный геодезист

Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor , широко известный как LUVOIR ( / l uː ˈ v w ɑːr / ), представляет собой концепцию многоволнового космического телескопа, разрабатываемую NASA под руководством группы определения науки и технологий . Это одна из четырех крупных концепций космических миссий астрофизики, 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 характеристика широкого спектра экзопланет , включая те, которые могут быть пригодны для жизни . Дополнительная цель — обеспечить широкий спектр астрофизики , от эпохи реионизации , через формирование и эволюцию галактик, до формирования звезд и планет . Также будут возможны мощные визуализационные и спектроскопические наблюдения тел Солнечной системы .

LUVOIR будет крупной стратегической научной миссией и рассматривалась для начала разработки где-то в 2020-х годах. Исследовательская группа LUVOIR под руководством ученого-исследователя Аки Роберже 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 . Окончательный отчет по 5-летнему исследованию концепции миссии LUVOIR был опубликован 26 августа 2019 года. [5]

4 ноября 2021 года Десятилетний обзор астрофизики 2020 года рекомендовал разработку «большого (с апертурой ~6 м) инфракрасного/оптического/ультрафиолетового (ИК/О/УФ) космического телескопа» с научными целями поиска признаков жизни на планетах за пределами Солнечной системы и обеспечения широкого спектра преобразующей астрофизики. Такая миссия опирается на концепции миссий LUVOIR и HabEx . [6] [7] [8]

Фон

В 2016 году NASA начало рассматривать четыре различных концепции космических телескопов для будущих крупных стратегических научных миссий. [9] Это Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEx), Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), Lynx X-ray Observatory (lynx) и Origins Space Telescope (OST). В 2019 году четыре команды представили свои окончательные отчеты в Национальную академию наук , чей независимый комитет по обследованию Decadal консультирует NASA о том, какая миссия должна иметь наивысший приоритет. В случае финансирования LUVOIR будет запущен примерно в 2039 году с использованием тяжелой ракеты-носителя и будет размещен на орбите вокруг точки Лагранжа Солнце-Земля 2. [ 5]

Миссия

Сравнение LUVOIR и других предлагаемых NASA космических телескопов ( Lynx , HabEx и Origins )

Главные цели LUVOIR — исследовать экзопланеты , космическое происхождение и Солнечную систему . [4] LUVOIR сможет анализировать структуру и состав атмосфер и поверхностей экзопланет. Он также сможет обнаруживать биосигнатуры , возникающие из-за жизни в атмосфере далекой экзопланеты. [10] Атмосферные биосигнатуры, представляющие интерес, включают CO
2, CO , молекулярный кислород ( O
2), озон ( О
3), вода ( H
2O ) и метан ( CH
4). Многоволновые возможности LUVOIR также предоставят ключевую информацию, которая поможет понять, как УФ-излучение звезды-хозяина регулирует фотохимию атмосферы на обитаемых планетах . LUVOIR также будет наблюдать большое количество экзопланет, охватывающих широкий диапазон характеристик (масса, тип звезды-хозяина, 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 изучает 54 потенциально обитаемые экзопланеты , в то время как LUVOIR-B, как ожидается, идентифицирует 28. [1]

Областью исследований астрофизики являются 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 до 25 км в видимом свете на Юпитере, что позволяет проводить детальный мониторинг динамики атмосферы Юпитера , Сатурна , Урана и Нептуна в течение длительных временных масштабов. Чувствительные, высокоразрешающие изображения и спектроскопия комет Солнечной системы , астероидов , лун и объектов пояса Койпера , которые не будут посещаться космическими аппаратами в обозримом будущем, могут предоставить жизненно важную информацию о процессах, которые сформировали Солнечную систему много веков назад. Кроме того, LUVOIR играет важную роль, изучая шлейфы от океанических лун внешней Солнечной системы, в частности Европы и Энцелада , в течение длительных временных масштабов.

Дизайн

Сравнение главных зеркал космического телескопа Хаббл, космического телескопа Джеймса Уэбба, LUVOIR-B и LUVOIR-A
Прямое, в масштабе, сравнение главных зеркал космического телескопа «Хаббл» , космического телескопа «Джеймс Уэбб» , LUVOIR-B и LUVOIR-A.

LUVOIR будет оснащен внутренним коронографом , называемым ECLIPS (Extreme Coronagraph for LIving Planetary Systems), для обеспечения прямых наблюдений экзопланет земного типа. Внешний звездный экран также является опцией для меньшей конструкции LUVOIR (LUVOIR-B).

Другие изучаемые научные инструменты-кандидаты: High-Definition Imager (HDI), широкоугольная камера ближнего УФ, оптического и ближнего инфракрасного диапазона ; LUMOS , ультрафиолетовый многообъектный спектрограф LUVOIR ; и POLLUX, ультрафиолетовый спектрополяриметр . POLLUX (высокоразрешающий УФ- спектрополяриметр ) изучается европейским консорциумом под руководством и при поддержке CNES , Франция.

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

ЛУВОИР-А

LUVOIR-A, ранее известный как Космический телескоп высокой четкости ( HDST ), был предложен Ассоциацией университетов по исследованиям в области астрономии (AURA) 6 июля 2015 года. [12] Он будет состоять из 36 зеркальных сегментов с апертурой 15,1 метра (50 футов) в диаметре, предлагая изображения в 24 раза более четкие, чем космический телескоп Хаббл . [13] LUVOIR-A будет достаточно большим, чтобы найти и изучить десятки планет земного типа в нашем ближайшем окружении . Он мог бы разрешить такие объекты, как ядро ​​небольшой галактики или газовое облако на пути к коллапсу в звезду и планеты . [12]

В пользу HDST говорилось в докладе под названием «От космического рождения к живым Землям» о будущем астрономии, заказанном AURA, которая управляет обсерваториями Хаббла и другими от имени NASA и Национального научного фонда . [14] Идеи для первоначального предложения HDST включали внутренний коронограф , диск, который блокирует свет от центральной звезды, делая тусклую планету более заметной, и звездный экран , который будет парить на расстоянии нескольких километров перед ней, выполняя ту же функцию. [15] LUVOIR-A складывается, поэтому ему нужен только обтекатель полезной нагрузки шириной 8 метров. [5] Первоначальная оценка стоимости составляет приблизительно 10 миллиардов долларов США, [15] с оценкой стоимости жизненного цикла от 18 до 24 миллиардов долларов. [1]

ЛУВОИР-Б

LUVOIR-B, ранее известный как Космический телескоп с большой апертурой Advanced Technology ( ATLAST ), [16] [17] [18] [19] представляет собой 8-метровую архитектуру, первоначально разработанную Институтом науки о космических телескопах [20] , научным операционным центром для космического телескопа Хаббла (HST) и космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Хотя он меньше LUVOIR-A, он разрабатывается для получения углового разрешения, которое в 5–10 раз лучше, чем JWST, и предела чувствительности, который до 2000 раз лучше, чем HST. [16] [17] [20] Исследовательская группа LUVOIR ожидает, что телескоп можно будет обслуживать — подобно HST — либо беспилотным космическим кораблем, либо астронавтами через Orion или Starship . Такие приборы, как камеры, потенциально можно будет заменить и вернуть на Землю для анализа их компонентов и будущих обновлений. [19]

Первоначальный бэкроним, используемый для первоначальной концепции миссии, «ATLAST», был каламбуром, отсылающим к времени, которое потребовалось для принятия решения о преемнике HST. Сам ATLAST имел три различных предложенных архитектуры — 8-метровый (26 футов) монолитный зеркальный телескоп, 16,8-метровый (55 футов) сегментированный зеркальный телескоп и 9,2-метровый (30 футов) сегментированный зеркальный телескоп. Текущая архитектура LUVOIR-B перенимает наследие дизайна JWST, по сути являясь постепенно увеличенным вариантом JWST, который имеет 6,5-метровое сегментированное главное зеркало. Работая на солнечной энергии , он будет использовать внутренний коронограф или внешний оккультер , который может характеризовать атмосферу и поверхность экзопланеты размером с Землю в обитаемой зоне долгоживущих звезд на расстояниях до 140 световых лет (43 пк), включая ее скорость вращения, климат и обитаемость. Телескоп также позволит исследователям собирать информацию о природе доминирующих особенностей поверхности, изменениях облачного покрова и климата, а также, потенциально, сезонных изменениях поверхностной растительности. [21] LUVOIR-B был разработан для запуска на тяжелой ракете с отраслевым стандартным обтекателем диаметром 5 метров (16 футов). Оценки стоимости жизненного цикла варьируются от 12 до 18 миллиардов долларов. [1]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Кауфман, Марк (23 марта 2021 г.). «Космический телескоп, который мог бы найти вторую Землю». Журнал Air & Space . Получено 24 мая 2021 г.
  2. ^ Foust, Jeff (21 января 2019 г.). «Выбор следующей великой космической обсерватории». The Space Review . Получено 20 сентября 2020 г. .
  3. ^ "Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020)". Национальные академии наук, инженерии и медицины . 23 марта 2021 г. Получено 24 мая 2021 г.
  4. ^ ab Myers, JD "Официальный сайт NASA для LUVOIR". NASA . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  5. ^ abc "LUVOIR Mission Concept Study Final Report". luvoirtelescope.org . NASA . 26 августа 2019 г. Получено 24 мая 2021 г.
  6. ^ Foust, Jeff (4 ноября 2021 г.). «Astrophysics decadal survey recommends a program of flagship space telescopes» (Десятилетний обзор астрофизики рекомендует программу флагманских космических телескопов). SpaceNews . Получено 12 апреля 2022 г.
  7. ↑ Овербай, Деннис (4 ноября 2021 г.). «Новый 10-летний план для космоса — в списке желаний астрономов на следующее десятилетие: два гигантских телескопа и космический телескоп для поиска жизни и пригодных для жизни миров за пределами Земли». The New York Times . Получено 12 апреля 2022 г.
  8. ↑ Сотрудники (4 ноября 2021 г.). «Новый отчет намечает путь к следующему десятилетию астрономии и астрофизики; рекомендует будущее наземных и космических исследований — телескопы, научные приоритеты, инвестиции в научное сообщество». Национальные академии наук, инженерии и медицины . Получено 12 апреля 2022 г.
  9. ^ Скоулз, Сара (30 марта 2016 г.). «NASA рассматривает свой следующий флагманский космический телескоп». Scientific American . Получено 15 августа 2017 г.
  10. ^ Trager, Rebecca (7 марта 2018 г.). «Поиск химии жизни на экзопланетах». Chemistry World . Получено 24 мая 2021 г.
  11. ^ «Обзор технологий программы исследования экзопланет НАСА». Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  12. ^ ab "AURA Releases Study of Future Space Telescope". AURA . 6 июля 2015 г. Архивировано из оригинала 1 февраля 2017 г. Получено 24 июля 2015 г.
  13. ^ Дикинсон, Дэвид (21 июля 2015 г.). «High Definition Space Telescope – Hubble's Successor?». Sky & Telescope . Получено 24 июля 2015 г. .
  14. ^ "AURA Report". От космического рождения до живых земель . Получено 24 июля 2015 г.
  15. ^ ab Overbye, Dennis (13 июля 2015 г.). «Телескоп 2030-х». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 24 июля 2015 г.
  16. ^ ab "Команда NASA Lays Plans to Observe New Worlds". NASA . 23 июля 2014 г. Получено 5 декабря 2017 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  17. ^ ab Postman, Marc; et al. (6 апреля 2009 г.). "Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope (ATLAST): A Technology Roadmap for the Next Decade". Запрос информации, отправленный в Astro2010 Decadal Committee . arXiv : 0904.0941 . Bibcode : 2009arXiv0904.0941P.
  18. ^ Редди, Фрэнсис (август 2008 г.). «Где будет астрономия через 35 лет?». Астрономия .
  19. ^ ab "LUVOIR – Design". NASA . Получено 1 апреля 2020 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  20. ^ ab "ATLAST – Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope". Space Telescope Science Institute . Получено 4 марта 2023 г.
  21. ^ Postman, M.; Traub, WA; Krist, J.; et al. (19 ноября 2009 г.). Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope (ATLAST): Characterizing Habitable Worlds . Pathways Towards Habitable Planets Symposium. 14–18 сентября 2009 г. Барселона, Испания. arXiv : 0911.3841 . Bibcode :2010ASPC..430..361P.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме LUVOIR и Космический телескоп высокой четкости .