Noget montering påkrævet: Giant næste generations rumteleskoper kunne bygges fra jorden

Hubble

Hubble -rumteleskopet blev besøgt af astronauter under fem rumfærge -missioner mellem 1993 og 2009. Her arbejder to rumvandrende astronauter på Hubble under den første servicemission, da teleskopets spejl blev rettet og et nyt kamera blev installeret. (Billedkredit: NASA)

Når det kommer til teleskoper, er størrelsen vigtig.



For at blive ved med at lære nye ting om universet, bygger astronomer konstant større og bedre observatorier for at se på kosmos både fra Jorden og fra kredsløb. Ingeniører er allerede begyndt at udvikle den teknologi, der er nødvendig for at bygge den næste generation af banebrydende rumteleskoper, men der er kun et problem: Disse observatorier kan være for store til at starte i rummet.

Både hvad angår størrelse og vægt, planlægger teleskoperne, som astronomer og ingeniører allerede planlægger for fremtiden, hurtigt at vokse fra de raketter, der findes i dag. Det skyldes, at et teleskops muligheder i vid udstrækning afhænger af dets blænde eller diameteren af ​​dets hovedspejl. Nye 'megarockets' som NASAs Space Launch System kan være store nok til den næste generations rumteleskoper, som NASA sigter mod at lancere i 2030'erne, men hvis efterfølgende missioner skal presse sig ind i samme størrelse raketbåse, skal disse missioner muligvis ofre noget videnskabeligt potentiale. [Fremtidens gigantiske rumteleskoper (infografisk)]

I stedet for at begrænse et teleskops design til at passe ind i nyttelastbåsen for den største tilgængelige raket - og dermed sætte en grænse for mængden af ​​videnskab, dets instrumenter kan returnere - arbejder NASA -forskere på at finde nye måder at få de heftige rumteleskoper i kredsløb: ved lancere dem stykke for stykke og samle dem i rummet, enten robotisk eller ved hjælp af astronauter.

'Store teleskoper giver dig bedre vinkelopløsning og bedre spektralopløsning, så fremtiden bør bringe større teleskoper,' sagde Nick Siegler, chefteknolog for NASAs Exoplanet Exploration Program, under en præsentation på 233. møde i American Astronomical Society i Seattle i januar. Den højere opløsning vil give teleskoper mulighed for at se mere af universet, se dybere og se klarere end nogensinde før. Det vil også være særligt nyttigt til at finde og karakterisere planeter omkring andre stjerner .

'Selvfølgelig er' stort 'relativt, men udfordringen fremad er den samme,' sagde Siegler. 'Du har store strukturer, som du forsøger at folde til mindre strukturer, og mængden af ​​arbejde, der går i det, er virkelig ganske enormt.' F.eks. Vil NASAs James Webb-rumteleskop (JWST)-der i øjeblikket er planlagt til at blive lanceret på en Ariane 5-tunglift-raket i 2021-foldes sammen, så den passer ind i rakettens nyttelast. Når det teleskop er klar til at blive indsat, skal mere end 200 bevægelige dele omhyggeligt folde sig ud, før instrumentet kan komme i gang med at observere himlen.

JWST bliver det største rumteleskop, der nogensinde er lanceret, med sit spejl på 6,5 meter (21,3 fod). Det Ariane 5 der vil lancere JWST er en tunglift-raket, der typisk bruges til at opsende satellitter i Jordens kredsløb. Disse raketter er imidlertid også blevet brugt til at lancere interplanetariske missioner som European Space Agency BepiColombo mission til Merkur, der blev lanceret i oktober sidste år. Selvom JWST endnu ikke er lanceret, arbejder NASA -forskere allerede på forslag til dens efterfølger. (Spoiler -advarsel: De er endnu større end JWST!)

Et diagram sammenligner de relative størrelser af Origins Space Telescope -missionskonceptet og eksisterende rumteleskoper. Diagrammet viser også de temperaturer, hvormed de forskellige teleskoper skal fungere.

Et diagram sammenligner de relative størrelser af Origins Space Telescope -missionskonceptet og eksisterende rumteleskoper. Diagrammet viser også de temperaturer, hvormed de forskellige teleskoper skal fungere.(Billedkredit: NASA GSFC)

NASA -ingeniører, der arbejder med tegningerne til foreslåede rumobservatorier som Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) og Origins Space Telescope (OST), har allerede været nødt til at klare begrænsningerne i nutidens raketter. For hvert af disse to teleskoper kom ingeniørerne med to forskellige designmuligheder: en 15-m (50 fod) version, der kan lanceres på NASAs kommende Space Launch System (SLS) og en 8-m (26 fod) version, der kan skyde i gang på nutidens mindre og mindre kraftige tunge løfteraketter. Disse mindre versioner er NASAs backup -planer, hvis SLS ikke er klar til tiden; megarocket har allerede stået over for omfattende forsinkelser og omkostningsoverskridelser.

Astronauter vs robotter

I stedet for at vente på, at nogen skal bygge en raket, der er stor nok til at understøtte den slags rumteleskoper, som forskere håber at lancere i fremtiden, undersøger et team af NASA-forskere mulighederne for montering i rummet. Denne proces ville ikke kun fjerne de forhindringer, der er forbundet med raketstørrelse, men kunne også reducere omkostningerne ved at udvikle og opsende nye rumteleskoper, siger en beskrivelse af undersøgelsen 'in-Space Assembled Telescope' (iSAT) .

At finde ud af, hvordan man bygger et teleskop i rummet, er kun begyndelsen. For at gøre rumteleskopmontering til virkelighed skal NASA bevise, at processen ikke kun er mulig, men også omkostningseffektiv og ikke for risikabel. Disse faktorer afhænger i høj grad af, om samlingen vil blive foretaget af astronauter, robotter eller en kombination af de to, forklarede medlemmer af iSAT -teamet på AAS -mødet.

At sende astronauter til arbejde på et rumteleskop er ikke et nyt begreb; NASAs ikoniske Hubble rumteleskop , der blev lanceret i 1990, blev serviceret af astronauter fem gange mellem 1993 og 2009. Selvom astronauterne ikke oprindeligt byggede Hubble, installerede de noget nyt udstyr og foretog nogle større reparationer på observatoriet. Ingen andre rumteleskoper har været besøgt af astronauter siden den sidste Hubble -servicemission.

Mens rumfærgerne, der fløj på Hubble -servicemissionerne, er gået på pension siden 2011, kunne NASA sende astronauter fra Lunar Orbital Platform-Gateway . Den foreslåede månestation ville tjene som en springbræt for fremtidige besætningsmissioner til Mars.

Men nogle forskere, som Siegler, mener, at robotter ville være bedre til at bygge ting i rummet. 'Astronauter er dyre,' sagde han. 'Vi tror, ​​vi kan gøre dette helt robotisk.' Et robotsystem til opbygning af rumteleskopmontering ville fungere meget som robotarmene på den internationale rumstation, sagde han.

I sommer har iSAT-teamet til formål at offentliggøre de seneste resultater af sit studie om forskellige muligheder for montering i rummet.

Send en e -mail til Hanneke Weitering på hweitering@demokratija.eu eller følg hende @hannekescience . Følg os på Twitter @Spacedotcom og på Facebook . Original artikel om demokratija.eu .