Die Zukunft der Weltraum-Teleskope: was erwartet uns nach «James Webb» und WFIRST?

Weltraum-Teleskop «Hubble» arbeitet zum Wohle der Wissenschaft schon seit mehr als 28 Jahren, erweitern den Horizont unserer Vorstellungen über das Universum und die Entdeckung neuer Exoplaneten, von denen einige möglicherweise bewohnbar. Überprüfen wir es noch nicht können, aber in Zukunft haben wir eine Chance. Das Teleskop «James Webb» (JWST), das zum Ersatz kommen soll «Hubble», nicht alle würden in den Weltraum. Das Projekt der fortgeschrittenen Teleskop der NASA WFIRST, der muss den Kopf in den Raum in der Mitte der 2020er Jahre fast nicht abgeschafft, aber zu der Zeit angenommen das Budget behielt die Unterstützung des Programms. Jedoch in der Entwicklung befinden sich auch andere Teleskope, die in der Lage zu übertreffen und «James Webb», und WFIRST.

Teleskop «James Webb» im sterilen Werkstatt Assembly Space Center Lyndon Johnson in Houston (USA)

Wir werden daran Erinnern, dass die Einführung von Langmut «James Webb» . Jetzt im Mai 2020. Jetzt Techniker führen Tests und versuchen, die Probleme zu lösen. Und die Probleme, sollten Sie direkt sagen, gehen, absurd. Also, worüber sollen wir reden, wenn auf einem der letzten Briefings über die Rechtsstellung der Montage klangen die Worte «mit ihm eintrudeln Schrauben und Muttern»? In das Projekt bereits investiert mehr als 8 Milliarden US-Dollar. Seien Sie nicht überrascht, wenn bis zum Jahr 2020 das Budget steigt noch nicht ein paar Milliarden.

Широкодиапазонный Infrarot Telescope (WFIRST). Muss 100 mal übertreffen die Möglichkeiten der «Hubble» (hat 100 mal mehr einem großen Blickwinkel) und verspricht, mit der modernsten Fragen in der kosmologie und der Erforschung von Exoplaneten. Es коронограф erlaubt beobachten экзопланетами direkt und studieren die Atmosphäre. Wenn alles nach Plan läuft und der Start wird nicht verschoben (was ein wenig schwer zu glauben), das Teleskop in den Weltraum begeben, irgendwo in der Mitte der 2020er Jahre.

Aber heute sind wir daran interessiert, nicht diese Teleskope. Heute schauen wir uns weiter in die Zukunft und betrachten wir Teleskope, die geplant sind (zumindest sehr gerne) laufen irgendwo in den 2030-er Jahren, also bereits nach der Teleskope der neuen Generation, wie oben erwähnt.

HabEx

Das Erste Teleskop, das Wert Ihre Aufmerksamkeit ist HabEx (Habitable Exoplanet Imaging Mission, «Mission zur Suche nach bewohnbaren Exoplaneten»). Diese kosmische Observatorium in der Theorie führen kann direkte Aufnahmen von Exoplaneten umkreisen andere Sterne. Seine Ziele sollte eine Vielzahl von Planeten, angefangen von den heißen юпитеров bis hin zu «суперземелями». Doch die wichtigste seine Aufgabe wird die Suche nach землеподобных Planeten und die Erforschung Ihrer Atmosphären.

Forschung Welten durchgeführt werden, durch die Analyse von Lichtwellen, eine Funktion, deren änderungen sprechen über die Anwesenheit der einen oder anderen Planeten Biosphäre

Für die Möglichkeit der Beobachtung von Planeten HabEx müssen irgendwie blockieren das Licht von Sternen, die weniger helle Planeten, die sich um Sie herum. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten.

Für den ersten benötigen коронограф, das eine im großen und ganzen künstlichen blockierende Bildschirm, der im inneren des Teleskops und schließen-von ihm Lichtstrahlen des Sterns. In diesem Fall wird das restliche Licht reflektiert werden kann von anderen Objekten, die sich in der Nähe der Sterne und gefangen werden einem speziellen Detektor. Die Verfügbarkeit im Spiegel-Teleskop mit variabler Oberfläche Reflexion und die anschließende Feineinstellung ermöglichen, sehen die Sterne bei den Planeten.

Ein Beispiel für die Verwendung коронографа, der auf Teleskop VLT der europäischen Südsternwarte kann man unten sehen. Der Zentralstern Doppel-Sternensystem HR 4796A im Sternbild Centauri versteckt, dass können Sie sehen, rund um Ihr протопланетный Laufwerk.

Und es ist wohl eins der coolsten Bilder für die ganze Geschichte der Astronomie. Mit einem der Teleskope der Sternwarte Kuchen (Hawaii) gelang vier Planeten in der Größe von Jupiter umkreisen Jungen Stern HR 8799 im Sternbild Pegasus. Das Bild wurde auf der Basis von Bildern, die in verschiedenen Zeiten Beobachtungen. Aber es sieht nicht weniger beeindruckend aus.

Die Zweite Methode wäre die Verwendung eines separaten Raumsonde Starshade in Form der Sonnenblume, die wird Fliegen Zehntausende von Kilometern vom Teleskop, und dann entfalten und Licht zu blockieren Interesse für die Sterne ein und ermöglicht die Beobachtung der vorhandenen Planeten um Sie herum. Die Besonderheit der Konstruktion Starshade ermöglicht die Erstellung von sehr dunklen Schatten und bietet die beste übersicht auf das interessierende Objekt.

Künstlerische Darstellung des Prototyps Starshade – der riesigen Struktur, die entwickelt, um die Blockierung des hellen Lichtes der Sterne und die anschließende Beobachtung mit Teleskopen für die sich in der Nähe von Ihnen den Planeten

Ein weiterer Reiz Starshade besteht darin, dass das Gerät in der Theorie können Sie mit fast jedem Weltraum-Observatorium.

Im Moment ist die wirksamste und kostengünstige Methode zur Erkennung neuer экзопаленет ist die Transit-Methode zur Suche oder Methode zur Berechnung der radialen Geschwindigkeiten. Aber Dank solchen Teleskopen, wie HabEx für den Planeten wird es möglich sein, direkt zu beobachten.

Zusätzlich zu seiner primären Aufgabe in der Suche und der Erforschung von Exoplaneten HabEx und wird sich den Fragen der Astrophysik, zum Beispiel, gerade das Licht des frühen Universums, oder durch das Studium der chemischen Zusammensetzung der großen stars vor und nach deren Zusammenbruch in Supernovae.

Lynx

Den Teleskop geht Lynx – Röntgenteleskop der NASA eine neue Generation. Überraschend der name des Gerätes ist kein Akronym. Es ist benannt Vertreter der Familie der Katzen – Luchse (aus dem englischen «lynx»). Inzahlreiche Kulturen Luchse gelten als Tiere, die übernatürliche Fähigkeit, die wahre Natur der Dinge zu sehen.

X-Strahlen sind am Fernen Ende des elektromagnetischen Spektrums (liegen zwischen UV-Strahlung und Gamma-Strahlung) und blockiert die irdische Atmosphäre. Deshalb, um zu sehen, benötigen Sie ein Teleskop, das im Weltraum. Im Moment Flaggschiff-Röntgen-Teleskop ist ein Kosmisches Röntgen-Observatorium «Chandra» der NASA. Die Europäische Weltraumorganisation wird im Jahr 2028 starten Sie Ihre Röntgenteleskop ATHENA.

das Konzept der Röntgen-Teleskop Lynx

Es ist Geplant, dass Lynx als Partner Teleskop «James Webb», Peering in den Rand des beobachtbaren Universums, enthüllt die Geheimnisse der Entstehung der ersten supermassereichen schwarzen Löcher betragen und hilft ein Bild von der Natur Ihrer Bildung und Fusionen im Laufe der Zeit. Er ist auch in der Lage, beobachten Sie die Strahlung, die vom Weg vom Heißgas frühen kosmischen Netz, sammelt Daten darüber, wie bildeten sich die ersten Sterne und Galaxien.

Danach Lynx verwenden möchten, für die Untersuchung von Objekten, die vor ihm Beschäftigten sich mit «Chandra», XMM-Newton Röntgen-und andere Teleskope: Pulsare, коллапсаров, Supernovae, schwarzen Löchern und vielem mehr. Auch normale Sterne können Ausbrüche von Röntgenstrahlung, und damit werden Sie zu Objekten der Forschung.

Der Großteil der Materie des Universums konzentriert sich in den Wolken von Gas, Flüssigkeit erhitzt bis zu einer Million Grad Kelvin. Und wenn wir sehen das Universum so wie Sie wirklich sind, müssen wir die überwachung Wellen im Röntgenbereich.

Röntgen-Teleskope unterscheiden sich von Weltraum-Observatorien wie «Hubble», die im sichtbaren Wellenlängenbereich. Es wird nicht eine normale Spiegel, die ударяться Röntgenstrahlen. Stattdessen zum fokussieren der Strahlen, die Sie verwenden müssen gleitenden Spiegel fallen, mit denen umzuleiten, die in Ihnen die Photonen im Detektor.

die Künstlerische Darstellung der Kosmischen Röntgen-Observatorium «Chandra». Im Moment ist es die empfindlichsten Röntgenteleskop

Durch die Verwendung von трехметровому äußeren Spiegel Lynx wird in 50 bis 100 mal empfindlicher, erhält eine 16-mal größere Blickwinkel und in der Lage, Photonen zu erfassen, die in 800 mal schneller «Gewalttat».

Origins Space Telescope

Wie geht Origins Space Telescope oder einfach OST. Eine Art «James Webb auf Steroiden», der kommen soll Ersatz-Teleskop «Spitzer». «James Webb» verfügt über ein 6,5-Meter-Spiegel, aber mit 9,1-Meter-Spiegel die Empfindlichkeit des Teleskops Origins Space Telescope muss 30 mal höhere Empfindlichkeit «James Webb». Es ist geplant, dass das Gerät funktioniert im infraroten und überwachen den interessantesten Objekten im Universum.

die Künstlerische Darstellung Teleskop Origins Space Telescope (OST)

Das Teleskop wird nicht nur riesig, sondern auch sehr kalt. Аэрокосмическому Agentur NASA geschafft, kühlen Teleskop «Spitzer» auf eine Temperatur von 5 Kelvin. Es ist nur 5 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt und ein wenig wärmer als die Temperatur der Hintergrundstrahlung des Universums. Dank des speziellen Kühlsystems Ingenieure planen abzukühlen OST bis 4 Kelvin. Lücke klingt wenig, aber aus technischer Sicht ist es eine sehr schwierige Aufgabe.

Anstatt das Gerät abkühlen mit flüssigem Helium, wie es gemacht wurde mit dem Teleskop «Spitzer», jedes Detail Origins Space Telescope abkühlen müssen in Etappen, beginnend mit Spiegel, Heizkörper bis hin zu криокулером installierten rund um die Instrumente selbst.

Mit einer großen kalten Infrarot-Teleskop geplant, das Studium der Prozesse der Bildung von Galaxien, Sternen und Planeten, sowie die Suche nach Wasser und Treibhausgasen in Atmosphären von Exoplaneten Forschung und interstellaren Staub.

Mit den oben Vorgestellten drei Projekte werden sicherlich in der Lage, treiben die Entwicklung der Astronomie nach vorne und erhöhen unser wissen über das Universum. Aber das größte und coolste Projekt wartet auf Sie unten.

LUVOIR

Teleskop «James Webb» wird ein sehr mächtiges Werkzeug. Aber das Gerät arbeitet im infraroten, um die Folgen für die kälteren Objekten und Phänomenen im Universum, wie die Rotverschiebung der ersten Galaxien oder новообразующихся Planetensysteme. Teleskop Origins Space Telescope soll eine erweiterte Version des Teleskops «James Webb».

Teleskop LUVOIR (Large UV Optical Infrared Surveyor) wiederum wird ein echter Nachfolger des «Hubble». Dieser riesige Apparat in der Lage, Beobachtungen im sichtbaren, ultravioletten und nah-Infrarot Teil des Spektrums.

das Künstlerische Konzept des Teleskops LUVOIR

In der Entwicklung gibt es zwei konzeptionelle Design für dieses Teleskop. Entsprechend der ersten, die das Gerät geplant auszustatten zusammenklappbar 8-Meter-Spiegel und um auf die Umlaufbahn mit Hilfe der Rakete-Träger der schweren Klasse Falcon Heavy. Gemäß einem anderen Konzept, das Teleskop geplant auszustatten Spiegel mit einem Durchmesser von 16 Metern (zum Vergleich Spiegeldurchmesser «Hubble» beträgt nur 2,6 Meter), dass 50% mehr als bei den größten terrestrischen Teleskop in der gleichen Klasse. Im zweiten Fall geplant ist der Start mit der Trägerrakete Space Launch System. Welche Version im Endeffekt wählen — Neid wird von Trägerraketen verwendet werden im Jahre 2030.

Das Gerät einen weiten Betrachtungswinkel und Bodo verfügt über eine Vielzahl an verschiedenen Werkzeugen und filtern, dieAstronomen können für die Beobachtung von irgendetwas. Beispiel: das Teleskop wird mit einem коронографом, der oben erwähnt wurde, daher der Apparat in der Lage zu führen, die Beobachtung des Planeten, «dämpfender» Licht Ihrer eigenen stars. Die Anwesenheit von Spektrographen ermöglichen ihm, die Analyse der chemischen Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten.

LUVOIR berufen eine vielseitige Instrument eignet sich für die großen Entdeckungen auf den Gebieten der Astrophysik und планетологии. Unter seinen potentiellen Möglichkeiten: die direkte Beobachtung экзопланетами und Suche биосигнатур. Das Teleskop in der Lage, Planeten zu suchen der verschiedenen Klassen, angefangen von den heißen юпитеров bis hin zu «суперземлями». Außerdem LUVOIR ermöglicht bringen die Beobachtung von Objekten im Sonnensystem auf einer ganz anderen Ebene.

Enceladus, welcher es gesehen hat «Hubble» (Links) und wie sieht es LUVOIR (rechts)

Wenn gewünscht, können wir einen Blick in jeden Winkel des Universums, erweitert den Horizont Ihrer sichtbaren Größe, und beachten Sie auch wesentlich kleinere Objekte, die nicht in der Lage war zu sehen «Hubble». Mit Hilfe LUVOIR Studien durchgeführt werden, die ersten Galaxien und Sterne, sowie die Berechnungen der Verteilung der dunklen Materie im Universum.

Die Wissenschaftler immer noch nicht verstehen, was passiert, wenn ein Stern gewinnt genügend Masse, um ein aufleuchten. LUVOIR kann man seinen Blick in Richtung звездообразующих Regionen und zu prüfen, die durch Gas und Staub die ersten Momente der Geburt von Sternen und Planeten, die Sie umgeben.

Träume und Wirklichkeit

Die oben gezeigten Geräte steigerte Ihre Begeisterung in Bezug auf die Zukunft der Astronomie? Keine Eile, sich zu freuen. Die traurige Nachricht ist, dass die in dem heutigen Artikel-Weltraum-Teleskope haben praktisch keine Chance, um eines Tages zu unseren Augen, die Verfolger hinter den entfernten Grenzen des kosmischen Horizontes.

Anfang dieses Monats-Raumfahrtbehörde NASA hat angekündigt, dass es geht, zu begrenzen Appetit der Planer der Projekte zur Schaffung von neuen Weltraum-Teleskope und kürzt die Budgets разработкок bis 3-5 Milliarden US-Dollar. Bis zu diesem Zeitpunkt Ingenieure wissen nicht einmal über irgendwelche Empfehlungen, Pläne für den Haushalt und andere bürokratische Dinge, Sie führten nur neue Geräte, die in der Lage, bringen die Wissenschaft auf eine neue Ebene.

Budget denselben Teleskopen HabEx, Lynx und OST nach vorläufigen Schätzungen kann leicht überqueren Sie die Messlatte in 5 Milliarden US-Dollar. Und über demselben LUVOIR haben, um überhaupt zu vergessen – die Kosten für seine Erstellung kann leicht überschreiten die Marke von 20 Milliarden Dollar.

Trotz der Tatsache, dass der US-Kongress hat darauf bestanden, dass die NASA hat mehr Mittel für die Entwicklung, selbst-Raumfahrtbehörde entschied sich zügeln wie Ihren Appetit, Appetit und Ihre Auftragnehmer. Und wenn man bedenkt, wie stark im Rahmen Ihres Budgets erstellen ergoss sich der vorderste Weltraumteleskop «James Webb» und dann, wie er die Dinge jetzt stehen, wird völlig klar, warum die NASA entschied sich zu diesem Schritt.

Zunächst wird das Projekt die Entwicklung von «James Webb» wurde geschätzt, dass irgendwo zwischen 1,6 und 3,5 Milliarden US-Dollar. Im Rahmen dieses Budgets das Gerät geplant, laufen in der Zeit von 2007 bis 2011. Im Moment Run geplant früheste — Mai 2020. Bei diesem Budget Entwicklung nach Einschätzung des Kongresses ist bereits 8,8 Milliarden US-Dollar und nach 2 Jahren kann um bis zu 10. Es wäre irreführend zu glauben, dass nur wir «nörgeln» Haushaltsmittel. Aber es ist halb so schlimm. Das Hauptproblem besteht darin, wie unverantwortlich die wichtigsten Subunternehmen beschäftigen sich mit dem Zusammenbau des Gerätes.

In der letzten Prüfung der Schwingungsebene Ingenieure haben festgestellt, dass der Teleskop eintrudeln Schrauben und Unterlegscheiben. Für einen Moment geht es nicht über die Montage der Kommode von IKEA, wo in einem solchen Fall kann man nur sagen: «und so kommen». Es geht um Teleskop, für fast 9 Milliarden Dollar.

Die Finanziellen Ansprüche wachsen nicht nur bei den Machern von Weltraumteleskop «James Webb». Bei der ursprünglichen Bewertung in 2 Milliarden US-Dollar, die aktuelle Entwicklung der geschätzte Wert WFIRST Teleskop bereits 3,9 Milliarden US-Dollar.

Einfache Wissenschaftler hoffen, dass alle diese Geräte früher oder später auf die Umlaufbahn gebracht werden. Ob dies bis Mitte der 2030er-Jahre, als ursprünglich geplant in den Programmen? Sie brauchen ein echtes Wunder. Auf dieses Wunder und bleibt Vertrauen die Forscher, die zu dem Schluss kommen, dass genau diese Geräte werden in der Lage zu Begehen neue wichtige Entdeckungen in der Astronomie.