НАСА создает космическую систему с уникальной устойчивостью

0
9

Речь идет о точности стабилизации в один пикометр. Обнаружение и характеристика десятков землеподобных планет потребуют суперустойчивого космического телескопа, оптика которого будет работать при максимальном перемещении во время наблюдений в несколько пикометров, что меньше, чем размер атома. 

НАСА создает космическую систему с уникальной устойчивостью

Конечно, это потребует приборов следующего поколения, которые обеспечат такой уровень стабильности. Для этого НАСА разрабатывает инновационный инструмент – быстродействующий интерферометр, позволяющий гарантировать такую стабилизацию. 

На сегодняшний день НАСА имеет разнообразные проекты по изучению внесолнечных миров. Один из них уже работает – это известный «Кеплер». Второй начнет функционировать через два года – это James Webb. 

В прошлом году одобрена идея с созданием космического телескопа высокого разрешения. Астрономы тогда пришли к выводу, что при должной стабильности и зеркале в 10-12 метров, аппарат смог бы найти и охарактеризовать землеподобные планеты. Другая исследовательская группа предложила концепцию ультрафиолетового оптического инфракрасного космического телескопа, или LUVOIR. 

«Если мы хотим найти и проанализировать землеподобные планеты в других звездных системах, необходимо создать телескоп, на два-три порядка более устойчивый, чем когда-либо запущенные до настоящего времени, включая James Webb», – НАСА. 

Новый инструмент, обеспечивающий пикометр-устойчивость. 

Для достижения такого уровня точности НАСА хочет освоить 4-D технологию и разработать прибор. Как и все интерферометры, он разделит свет, чтобы обнаружить крошечные изменения, в том числе возникающие при перемещении элементов аппарата. 

С помощью этого инструмента, инженеры измерят неточности в размещении зеркальных сегментов, правильность установки крепления и других элементов конструкции во время теплового и вибрационного теста, где имитируются условия космоса. 

Перемещения и движения происходят, когда материалы, используемые при изготовлении оптики сжимаются или расширяются за счет резких перепадов температур. Например, при запуске температура Земли резко контрастирует с величинами космоса. Далее, перегрузки, возникающие при старте, превышают в шесть раз силу тяжести. А это изменяет положение оптики и самой конструкции. 

Чтобы выполнить сложные задачи, даже почти незаметное движение, сравнимое с размером атома, вызванное тепловыми или динамическими изменениями, может существенно повлиять на способность приборов собрать и сосредоточить достаточно света, чтобы отличить свет планеты от материнской звезды. И это не говоря уже о более тщательном разделении света, чтобы наблюдать за атмосферами экзопланет. 

Подобный прибор с признаками 4-D технологии, создан для проверки оптики Webb, подготавливаемого для запуска в октябре 2018 года. Со своей орбиты в 1,5 млн. км от Земли, телескоп попробует изучить этапы формирования Вселенной, начиная от поиска первой звезды, образовавшейся после Большого взрыва. 

Среди прочих инструментов Webb имеет 6,5-метровое первичное зеркало, в состав которого входит 18 отдельных ультраоблегченных бериллиевых сегментов, которые могут корректировать свое расположение после запуска. 

Чтобы выполнить все задачи, Webb также должен быть очень устойчивым во время наблюдений. Его разрешение измеряется в нанометрах – единица измерения, которые ученые используют для обозначения размеров атомов и молекул. 

«Мы проверили поверхность каждого зеркала на предмет воздействия окружающей среды и фиксировали изменения. Но одного измерения поверхности не достаточно. Важно отслеживать изменения всех конструкций в результате влияния окружающей среды», – НАСА. 

4-D технология позволила разработать динамический лазерный интерферометр, который мгновенно фиксирует перемещения зеркальных сегментов Webb, а также их крепления и других структурных компонентов, несмотря на вибрации, шум и циркуляцию воздуха. 

Однако LUVOIR потребует даже большую стабильность, и следовательно, прибора, способного быстро фиксировать picometer-смещения, что на два порядка меньше, чем атом. Каждую подсистему телескопа спроектируют, а затем испытают на пикометр-устойчивость. Сейчас инженеры разрабатывает такой инструмент стоимостью $1,65 млн. Они планирует завершить работу через четыре года.