Ljudje imamo nenasitno lakoto po razumevanju Vesolja. Kot je rekel Carl Sagan: 'Razumevanje je ekstaza.' Toda da bi razumeli Vesolje, potrebujemo vse boljše načine, kako ga opazovati. In to pomeni eno stvar: veliki, ogromni, ogromni teleskopi.

V tej seriji si bomo ogledali prihajajoče svetovne super teleskope:

• Velikanski Magellanov teleskop
• Izjemno velik teleskop
• 30-metrski teleskop
• Evropski izjemno velik teleskop
• Veliki sinoptični teleskop
• Vesoljski teleskop James Webb
• Infrardeči teleskop širokega polja
• Veliki UV optični infrardeči geodet (LUVOIR)

Veliki UV optični infrardeči geodetski teleskop (LUVOIR)

Obstaja cela generacija ljudi, s katerimi je odraščala slike iz vesoljskega teleskopa Hubble . Ne samo v revijah, ampak na internetu in na YouTubu. Toda čez naslednjo generacijo ali dve se bo Hubble sam zdel čuden in prelomni dogodki našega časa, kot je pristanek na Luni, bodo le črno-beli ostanki nemogoče oddaljenega časa. Naslednje generacije se bodo hranile s stalno prehrano slik in odkritij, ki izhajajo iz Super teleskopov. In PREBERI bo spredaj in v središču med temi 'obsegi'.

Če še niste slišali za LUVOIR, je razumljivo; LUVOIR je v zgodnji fazi definiranja in oblikovanja. Toda LUVOIR predstavlja naslednjo generacijo vesoljskih teleskopov in njegova moč bo manjša od moči svojega predhodnika, Hubbla.

LUVOIR (njegovo začasno ime) bo vesoljski teleskop in bo svoje delo opravljal na LaGrange 2 točki , na istem mestu, kjer bo JWST. L2 je naravna lokacija za vesoljske teleskope. V središču LUVOIR bo 15-metrsko segmentirano primarno ogledalo, veliko večje od Hubblovega ogledala, ki ima premer le 2,4 m. Pravzaprav bo LUVOIR tako velik, da bi Hubble lahko zapeljal naravnost skozi luknjo v njegovem središču.

Ta slika sončnega sistema, ki ni v obsegu, prikazuje LaGrangove točke. LUVOIR se bo nahajal v halo orbiti na L2, skupaj z JWST. Slika: avtor Xander89 – datoteka: Lagrange_points2.svg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36697081

Medtem ko je Vesoljski teleskop James Webb bo začel delovati veliko prej kot LUVOIR, poleg tega pa bo opravil neverjetno delo, opazoval ga bo predvsem v infrardeči povezavi. LUVOIR, kot je razvidno iz njegovega imena, bo imel širši obseg opazovanj, bolj podoben Hubblovemu. Videla bo v ultravijoličnem, optičnem in infrardečem spektru.

Pred kratkim se je Brad Peterson pogovarjal s Fraserjem Cainom v tedenski vesoljski klepetalnici, kjer je predstavil načrte za LUVOIR. Brad je nedavno upokojeni profesor astronomije na državni univerzi Ohio, kjer je 9 let služil kot predsednik oddelka za astronomijo. Trenutno je predsednik znanstvenega odbora pri Nasinem svetovalnem svetu. Peterson je tudi ugledni gostujoči astronom na Znanstvenem inštitutu za vesoljski teleskop in predsednik oddelka za astronomijo Ameriškega združenja za napredek znanosti.

Razpravljali so o različnih zasnovah za LUVOIR, a kot poudarja Peterson v zgornjem intervjuju, se zdi, da se je načrt ustalil na 15-metrskem segmentiranem ogledalu. 15m zrcalo je večje od katerega koli optičnega svetlobnega teleskopa, ki ga imamo na Zemlji, čeprav Tridesetmetrski teleskop drugi pa bodo kmalu večji.

»Segmentirani teleskopi so današnja tehnologija, ko gre za zemeljske teleskope. JWST je to tehnologijo popeljal v vesolje, LUVOIR pa bo segmentirano zasnovo naredil še korak naprej,« je dejal Peterson. Toda segmentirana zasnova LUVOIR se od JWST razlikuje na več načinov.

'...LUVOIR bo segmentiran dizajn naredil še korak naprej.' – Brad Peterson

Ogledala JWST so izdelana iz berilija in prevlečena z zlatom. LUVOIR ne zahteva enakega eksotičnega dizajna. Vendar ima druge zahteve, ki bodo dvignile okvir segmentirane zasnove teleskopa. LUVOIR bo imel veliko paleto senzorjev CCD, ki bodo za delovanje zahtevali ogromno električne energije.

Vesoljski teleskop Hubble na levi ima 2,4-metrsko ogledalo, vesoljski teleskop James Webb pa 6,5-metrsko ogledalo. LUVOIR, ki ni prikazan, ju bo z ogromnim 15-metrskim ogledalom zamajal oba. Slika: NASA

LUVOIR ne bo kriogensko hlajen, kot je JWST, ker ni primarno infrardeči observatorij. LUVOIR bo prav tako zasnovan tako, da ga je mogoče servisirati. Dejansko ameriški kongres zdaj zahteva, da so vsi vesoljski teleskopi uporabni.

'Kongres je naročil, da morajo biti vsi prihodnji veliki vesoljski teleskopi uporabni, če je to izvedljivo.' – Brad Peterson

LUVOIR je zasnovan tako, da ima dolgo življenjsko dobo. Več instrumentov bo zamenljivih in upanje je, da bo v vesolju zdržal 50 let. Ali ga bodo servisirali roboti ali astronavti, še ni ugotovljeno. Morda je celo zasnovan tako, da ga je mogoče pripeljati nazaj iz L2 na servis.

LUVOIR bo prispeval k iskanju življenja na drugih svetovih. Ključna zahteva za LUVOIR je, da izvaja spektroskopijo atmosfer oddaljenih planetov. Če lahko naredite spektroskopijo, potem lahko določite bivalnost in, potencialno, tudi če je planet poseljen. To je prvi glavni tehnološki izziv za LUVOIR. Ta spektroskopija zahteva močan koronograf za zatiranje svetlobe zvezd, ki krožijo eksoplaneti. LUVOIR-ov koronograf se bo v tem odlikoval z razmerjem zatiranja zvezdne svetlobe 10 milijard proti 1. S to zmožnostjo bi LUVOIR moral biti sposoben izvajati spektroskopijo atmosfer majhnih, zemeljskih eksoplanetov in ne le večjih plinskih velikanov.

»Ta teleskop bo izjemen. Ključna znanost, ki jo bo lahko naredil, je spektroskopija planetov v bivalnem območju okoli bližnjih zvezd.' – Brad Peterson

Ta videoposnetek Nasinega centra Goddard Space Flight Center govori o iskanju življenja in o tem, kako bodo teleskopi, kot je LUVOIR, prispevali k iskanju. Ob 15. uri dr. Aki Roberge govori o tem, kako je spektroskopija ključna za iskanje znakov življenja na eksoplanetih in kako bo LUVOIR to iskanje naredil še korak naprej.

Uporaba spektroskopije za iskanje znakov življenja na eksoplanetih je le eden od znanstvenih ciljev LUVOIR.

LUVOIR je zadolžen tudi za druge izzive, vključno z:

• Kartiranje porazdelitve temne snovi v vesolju.
• Izolacija vira gravitacijskih valov.
• Slikanje okrogzvezdnih diskov, da vidite, kako nastanejo planeti.
• Identifikacija prve zvezdne svetlobe v vesolju, preučevanje zgodnjih galaksij in iskanje prvih črnih lukenj.
• Preučevanje površinskih značilnosti svetov v našem Osončju.

Za spopadanje z vsemi temi izzivi bo moral LUVOIR odpraviti druge tehnološke ovire. Ena izmed njih je zahteva po dolgih časih izpostavljenosti. To močno omejuje stabilnost daljnogleda, saj je njegovo ogledalo tako veliko. Sistem aktivnih podpor za zrcalne segmente bo pripomogel k stabilnosti. To je lastnost, ki jo deli z drugimi zemeljskimi super teleskopi, kot je Tridesetmetrski teleskop in Evropski izjemno velik teleskop . Vsak od teh je imel na stotine segmentov, ki jih je treba natančno nadzorovati z računalniki.

Okolizvezdni disk naplavin okoli zrelega zvezdnega sistema lahko kaže, da v njem ležijo planeti, podobni Zemlji. LUVOIR bo lahko videl notranjost diska in opazoval nastajanje planetov.
Zasluge: NASA

Pomembna sta tudi konstrukcija LUVOIR-ja in način njegove postavitve v orbito.

Po besedah ​​Petersona bi lahko LUVOIR izstrelili na kateri koli od težkih raket, ki se razvijajo. The Falcon Heavy se obravnava, tako kot Sistem za izstrelitev vesolja . SLS Block 1B bi to lahko storil, odvisno od končne velikosti LUVOIR.

'Potreboval bom težko dvižno vozilo.' – Brad Peterson

Ali pa LUVOIR morda nikoli ne bo izstreljen v vesolje. Lahko bi ga sestavili v vesolju z vnaprej vgrajenimi komponentami, ki se izstrelijo eno za drugim, tako kot Mednarodna vesoljska postaja. Pri tem je več prednosti.

Pri sestavljanju v vesolju teleskopa ni treba zgraditi, da bi zdržal ogromno silo, ki je potrebna za izstrelitev nečesa v orbito. Omogoča tudi testiranje, ko je končano, preden se pošlje v L2. Ko je bil 'obseg sestavljen in preizkušen, se lahko uporabi majhen ionski pogon za napajanje L2.

Možno je, da bo infrastruktura za izgradnjo LUVOIR v vesolju obstajala čez desetletje ali dve. NASA-in Deep Space Gateway v cis-lunarnem prostoru je načrtovan za sredino 20-ih let. Deloval bi kot izhodišče za misije v globokem vesolju in za misije na lunino površje.

LUVOIR je še vedno v zgodnjih fazah. Ljudje, ki stojijo za njim, ga oblikujejo tako, da izpolni čim več znanstvenih ciljev, vse v okviru tehnoloških omejitev našega časa. Načrtovanje se mora nekje začeti in načrti, ki jih je predstavil Brad Peterson, predstavljajo trenutno razmišljanje za LUVOIR. A dela je še veliko.

'Tipičen časovni razpon od izbire do začetka vodilne misije je približno 20 let.' – Brad Peterson

Kot pojasnjuje Peterson, bo LUVOIR moral biti izbran kot NASA-ina najvišja prednostna naloga med desetletno raziskavo 2020. Ko se to zgodi, je potrebnih še nekaj let, da se zasnova misije zares poglobi. Peterson pravi: »Tipičen časovni razpon od izbire do začetka vodilne misije je približno 20 let.« To nas pripelje do potencialnega lansiranja sredi 2030-ih.

Na poti bo LUVOIR dobil primernejše ime. James Webb, Hubble, Kepler in drugi so imeli pomembne misije poimenovane po njih. Morda je na vrsti Carl Sagan.

'Vesoljski teleskop Carl Sagan' ima lep obroč, kajne?