Следующий большой оптический телескоп в космосе после Хаббла

[za-neptunie.livejournal.com]

           Сравнение по угловому разрешению 12-метрового варианта будущего космического телескопа (54 1.3-метровых сегмента) с космическим телескопом Хаббл (2.4-метровое монолитное зеркало). Источник.


 В недавнем прошлом следующим большим космическим телескопом после телескопа Вебб назывался проект ATLAST (Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope). В недавней статье в Архиве.орг этой теме посвящено сразу 163 страниц. В ней рассматриваются наиболее актуальные научные задачи и способы их решения с помощью будущего космического телескопа. У проекта новое название: HDST (Космический телескоп высокого разрешения или High-Definition Space Telescope), но в целом он повторяет детали проекта ATLAST или проекта LUVOIR (Large UV/Optical IR Surveyor). За основу взят вариант 12-метрового зеркала. Рассмотрим технические детали этого грандиозного проекта:



 Угловое разрешение нового инструмента должно превысить телескоп Хаббл в 4-5 раз и достигнуть 10 mas на длине волны в 500 нанометров. Размер поля зрения составит примерно 6 угловых минут. Телескоп должен быть чувствителен к достаточно широкому диапазону от 100 нанометров (УФ) до 2 микрон (ближний ИК). Особенно такой телескоп будет незаменим в УФ-диапазоне, который недоступен при наблюдениях с наземных обсерваторий. В результате на этих длинах волн спектроскопия будет в 25-100 раз чувствительнее, чем у космического телескопа Хаббл. Скорее всего, для этих целей будет создан аналог спектрографа COS c R=20000-150000. Также рассматривается вопрос создания мультиобъектного спектрографа со средним разрешением (R=100-5000). Как я уже сказал выше, за основу взят 12-метровый вариант зеркала. Он должен состоять из 54 1.3-метровых сегментов или 36 1.7-метровых сегментов. Для сравнения у телескопа Вебб их 18 штук размером по 1.3 метров:



 Такой размер зеркала лучше всего удовлетворяет поиску обитаемости у близнецов Земли и пространственному разрешению галактик в масштабе 100 парсек. Сегментированный вариант зеркала лучше тем, что он позволяет поместить телескоп на существующих РН с диаметром головного обтекателя в 5 метров. В то время как вариант монолитного зеркала требует РН сверхтяжелого класса (SLS Block 2), и даже эта проектируемая ракета ограничивает диаметр монолитного зеркала в 8-10 метров.




Размещение 12-метрового варианта телескопа (54-сегмента зеркала по 1.3-метра) на РН “Тяжелая Дельта“.


  С целью обнаружения экзопланет для телескопа разрабатываются два возможных варианта коронографа: внутренний и внешний. Коронограф должен для этого уменьшать свет звезды в 10 миллиардов раз, и быть достаточно эффективным, чтобы за 1 год наблюдений поискать близнецы Земли у всех звезд в радиусе 20 парсек. Вариант внешнего коронографа предусматривает развертывание в космосе отдельной “коронографической маски“ диаметром в 80-100 метров, которая будет совершать полет в 160-200 тысячах км от телескопа и затмевать для него звезды, у которых необходимо искать планеты. Эта “маска“ должна отслеживать своё положение в космосе с точностью в 1 метр. Такой вариант позволит обнаруживать аналоги системы Солнца и Земля до расстояния в 20 парсек. Теоретически это позволит найти 20 таких планет, чтобы затем поискать в их спектрах биосигнатуры (к примеру, линии свободного кислорода). Шансы обнаружить такие биосигнатуры у близнецов Земли оцениваются в 5%. В случае меньшего размера зеркала космического телескопа количество возможных открытий близнецов Земли резко падает при времени наблюдений в 1 год:




  Технические требования к коронографу:




Кроме того в случае меньшего зеркала резко снижаются возможности телескопа для целей космологии:



  Остальные приборы также обещают быть уникальными. Диаметр фокусной плоскости телескопа составляет почти 1 метр, поэтому число пикселей матрицы камеры для телескопа будет превышать 1 миллиард, и возможно даже превосходить все созданные до сих пор подобные инструменты:



  Разместить телескоп предлагается в точке L2 системы Земля – Луна. Температура зеркала телескопа будет 270 Кельвинов, в отличие от телескопа Вебб с температурой 50 Кельвинов. Ожидается, что телескоп за сутки будет собирать 250 ГБ данных, этот показатель превышает телескоп GAIA в 5-10 раз. Планируемое время работы телескопа составит 10 лет. Возможно, телескоп будет обслуживаемым автоматическими аппаратами.



Технические требования для телескопа и сравнение их с телескопом Веб.

Телескоп будет создан при использовании различных технологий от прошлых проектов космических телескопов: Хаббл (запуск в 1990 году), Спитцер (запуск в 2003 году), JSWT (запуск в 2018 году) и WFIRST/AFTA (середина 2020х годов).

Также планируется, что создание уменьшенной модели коронографической внешней “маски“ диаметром в 30-40 метров будет отработано для телескопа WFIRST/AFTA. Такая маска поместится в существующие РН с головным обтекателем диаметром 5 метров. Ключевые технологии, используемые в проекте:

Comments

[big-lebovvski.livejournal.com]

Прогресс - это хоёсё! Это замечательно. Ну это как 8-ми ядерный процессор для телефона. Только нахер он там нужен, простите мой французский. Ну хорошо, найдет он еще десяток лишних экзопланет, за стотыщпицот световых лет от нашей планетишки. Найдет тогда, когда там если и была какая цивилизация давно исчезла. Вопрос, впрочем вот в чем. Луну освойте для начала. Всё это похоже не выбивание грантов на исследование свойств новой линейки бритвенных станков.

[igor-piterskiy.livejournal.com]

А на кой осваивать Луну? Мифический гелий-3 добывать?

[za-neptunie.livejournal.com]

"Ну хорошо, найдет он еще десяток лишних экзопланет, за стотыщпицот световых лет от нашей планетишки."

Открытие биосфер на экзопланетах будет одним из величайших открытий в истории науки.

Потом новый телескоп будет незаменим для космологии. Он сможет увидеть первые звезды и галактики. Это позволит существенно уточнить теорию Большого взрыва.

То что телескоп будет создан, у меня сомнений нет. Каждый новый телескоп порождает больше вопросов, чем ответов. Поэтому необходимо строить всё более крупные "глаза" во Вселенную.

[za-neptunie.livejournal.com]

Обратная стороны Луны интересна прежде всего, как возможное место строительства крупного радиотелескопа. На Земле для радиоастрономии земные радиопомехи создают большие проблемы, на Луне таких трудностей не будет. Возможно только лунный радиотелескоп сможет обнаружить радиосигналы ВЦ.

[ardelfi.livejournal.com]

Пока это лишь предложение, каких всегда много. И с оценкой затрат порядка 10 гигабаксов, учитывая трудное время, и наличие других работающих космических телескопов, оно наверняка останется предложением. А вот это:

> Возможно, телескоп будет обслуживаемым автоматическими аппаратами.

...искренне улыбает. Люди хотят чтобы им дали десять гигабаксов на телескоп, но ремонтопригодность и тем более методы ремонта для них лишь возможноть. Хаббл только на ремонтах и смог проработать достаточно долго, чтобы стать полезным, начиная с его кривой оптики. Даже такой бюрократический проект как ИТЭР изначально предусматривал методы замены и ремонта внутренних компонентов.

[big-lebovvski.livejournal.com]

Вы сомневаетесь что они есть? Что реально нет ни одной планеты во вселенной аналога нашей? Ну это же глупо, согласитесь. Они есть! Их миллиарды, иначе была бы несправедлива теория антропоморфности.

Я сейчас рискую показаться идиотом, но, меня всегда интересовал вопрос вот какой, и задаю его везде, пока не нашел ни ответа но и никто меня дураком не обозвал, возможно, из соображений корректности. Про горизонт видимости вселенной и первых звезд, как ону туда попали то первые звезды и галактики, что мы их до сих пор видим? Я понятно выражаюсь? Я вижу вы человек в теме, ответьте.

[big-lebovvski.livejournal.com]

А мы всю дорогу так и будем околачиваться на матушке нашей пока жечь не начнет? В первую очередь как уникальный полигон защищенный от метеоритов жирной соседкой рядом. Вот вам идеальное место для тестирования Марса - 500 1000 и 100 1000. Нам переселяться надо будет в любом случае. На Плутон, хотя бы, куда распухнувшее Солнышко не дотянется.

[za-neptunie.livejournal.com]

"Вы сомневаетесь что они есть? Что реально нет ни одной планеты во вселенной аналога нашей? Ну это же глупо, согласитесь. Они есть! Их миллиарды, иначе была бы несправедлива теория антропоморфности. "

Я не сомневаюсь что они есть. Просто пока совершенно неизвестно, как часто встречаются близнецы Земли. Это один из важнейших вопросов современного мироздания. И этот телескоп может решить эту проблему.

" Про горизонт видимости вселенной и первых звезд, как ону туда попали то первые звезды и галактики, что мы их до сих пор видим? Я понятно выражаюсь? Я вижу вы человек в теме, ответьте."

Тут всё просто. Просто излучение первых звезд и галактик гуляет по Вселенной. Поэтому мы его видим. Аналогично с реликтовым излучением. Это первое излучение, которое возникло, когда Вселенная стала прозрачна.

[za-neptunie.livejournal.com]

"Пока это лишь предложение, каких всегда много. И с оценкой затрат порядка 10 гигабаксов, учитывая трудное время, и наличие других работающих космических телескопов, оно наверняка останется предложением."

На Хаббл и Вебб нашли же 10 миллиардов, и на будущий телескоп должны тоже найти.

Насчет ремонтопригодности с помощью автоматов тоже сомнения берут. Возможно более лучшем решением будет отправка астронавтов на Орионе в точку либрации.

[za-neptunie.livejournal.com]

"А мы всю дорогу так и будем околачиваться на матушке нашей пока жечь не начнет?"

Это слишком отдаленная перспектива. Миллиард лет и более. Слишком отдаленное будущее.

[grifonheart.livejournal.com]

А почему температура зеркала такая большая будет? ведь 270°К = -3°С

[yadren-fei.livejournal.com]

Запульнуть такое здоровое зеркало, складное, прикрытое только головным обтекателем - и при этом не получить на нём ни единой соринки... Вот это задачка!

[za-neptunie.livejournal.com]

Потому что телескоп оптический, зеркало не нужно охлаждать, как у Вебба (там есть солнечный экран).

[big-lebovvski.livejournal.com]

Вы что то путаете - реликтовое излучение это не оптический диапазон, мягко говоря, а фотоны просто так гулять по вселенной как бы не могут. Ну если вы только не начитались фантастических романов. Поэтому вопрос с какого хрена мы считаем возраст Вселенной равный видимому горизонту для меня остается открытым.

[za-neptunie.livejournal.com]

Эта технология будет проверена в 2018 году с Веббом. Посмотрим, как эта операция пройдет.

[big-lebovvski.livejournal.com]

А если мы найдем десять планет за 100 световых лет с предположительно кислородной атмосферой нам легче станет?

[yadren-fei.livejournal.com]

Я напрягся - глядя на схему размещения его в ракете. Как-то мне кажется надо лучше защищать зеркала, отдельными крышками, что-ли...

[grifonheart.livejournal.com]

А, понятно. Скорее солнечные лучи его обогревать будут. Но тут температура будет плавать так как телескоп будет попадать в тень Луны. или этот вопрос уже проработан?

[za-neptunie.livejournal.com]

Да, это даст нам стимул развивать технологии межзвездных перелетов. Одно дело пытаться прыгнуть через пропасть не видя что на другом её краю, а другое дело видеть по ту сторону другой край ущелья.

[probawxy.livejournal.com]

Гелий-3 не мифический, его там дофига в верхнем слое толщиной одна десятимиллионная метра. Ну не совсем дофига, но почти - около одного процента по расчётам.

[za-neptunie.livejournal.com]

Он не будет в тени Луны. Его размещение, как у Вебба будет в первой точке либрации, на линии между Землей и Солнцем.

[probawxy.livejournal.com]

Да, в космосе полно пыли - всякие пылевые туманности там. МКС 2 раза в день пылесосят снаружи.

[yadren-fei.livejournal.com]

Вот вот, именно!

[za-neptunie.livejournal.com]

Тем не менее зеркало Хаббла уже 25 лет в космосе без замены. И ничего качество его поверхности не сильно испортилось, хотя при наблюдениях крышка всегда открыта.

[probawxy.livejournal.com]

Ну Вы меня успокоили, кэп.

[za-neptunie.livejournal.com]

Тем не менее зеркало Хаббла уже 25 лет в космосе без замены. И ничего качество его поверхности не сильно испортилось, хотя при наблюдениях крышка всегда открыта.

[yadren-fei.livejournal.com]

Дык в том то и дело, что крышка. Все сложности на старте. Вот эту огромную конструкцию, которая только и закрыта обтекателем - будет трясти будь здоров! Если былинка под колпак попала - её по всему объёму помотает. Тоесть ещё монтажном цеху это всё надо както капсулировать в состоянии стерильности и чтобы оно до космоса летело без вскрытия.

[grifonheart.livejournal.com]

Пылинка на таком зеркале - фигня. Бойтесь пылинок и волосинок на матрице ;)

[ardelfi.livejournal.com]

На Вебб просили 1.6 гигабакса 20 лет назад, а в результате "получилось" 9, и по ходу дела его несколько раз хотели прикрыть за это. Запустят его в 2018, а может по традиции и ещё позже, и проработать он должен десять лет, что даёт примерно 2030 год в качестве самого раннего срока для разговоров о замене, в ответ на которые припомнят многократный перерасход бюджета Вебба. Поэтому никто ничего не "должен".

Относительно ремонта автоматами -- это единственный способ, и логически одно из главных требований к подобному проекту. После того как Хаббл проработал 25 лет, нет причин принимать столь дорогие проекты, неспособные проработать 25 лет. Но никаких ремонтов с астронавтами больше не будет -- это было допустимо только в жирные времена шаттлов на унаследованных от холодной войны капитальных затратах и бюджетах. Сегодня скорее бросят.

[ins0mnis.livejournal.com]

Мифические перспективы его использования.

[probawxy.livejournal.com]

Спасибо, капитан очевидность.

[white-thesis.livejournal.com]

>> Он должен состоять из 36 1.3-метровых сегментов или 54 1.7-метровых сегментов.
Может - наоборот?
36х1.7 ~ 54x1.3 ?

[za-neptunie.livejournal.com]

Согласен, ошибся. Сейчас исправлю.

[jr0.livejournal.com]

Многие и лучшие ученые сомневаются. Ваша вера меня, скажем, не занимает.

[jr0.livejournal.com]

Красное смещение - читайте, если не хотите, чтобы вас таки назвали.

[tnenergy.livejournal.com]

Минутка самопиара про гелий 3 (http://tnenergy.livejournal.com/5308.html).

[tnenergy.livejournal.com]

>Даже такой бюрократический проект как ИТЭР изначально предусматривал методы замены и ремонта внутренних компонентов.

Надо заметить, что в плане ремонтной робототехники ИТЭР впереди планеты всей. Нигде ничего подобного нет и в ближайшее время не будет - 8 основных систем из нескольких десятков роботов для ремонта и обслуживания. Соберу данные, напишу, фееричная штука.

[tnenergy.livejournal.com]

Вебб же в L2 планируется (где Планк, Гайя и т.п.)? Если да, то это снаружи от орбиты земли.

[za-neptunie.livejournal.com]

Согласен, напутал. Расположение будет за Землей, в её полутени.

[ardelfi.livejournal.com]

Когда и если он таки заработает, его роботы будут очень "тёплыми и ламповыми". :) Подробности с интересом почитаю и пообсуждаю, когда будете готовы.