Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã ở trong vũ trụ trong 28 năm, tạo ra một số hình ảnh đẹp nhất và khoa học quan trọng nhất về vũ trụ mà nhân loại đã từng chụp. Nhưng hãy để đối mặt với điều đó, Hubble đang già đi và có lẽ nó đã thắng được với chúng tôi quá lâu.
Kính viễn vọng không gian của NASA James James Webb đang trong giai đoạn thử nghiệm cuối cùng và WFIRST đang chờ đợi trong cánh. Bạn sẽ vui mừng khi biết có nhiều kính viễn vọng không gian hơn trong các tác phẩm, một bộ bốn thiết bị mạnh mẽ được thiết kế ngay bây giờ, sẽ là một phần của Khảo sát Dec Phần tiếp theo, và giúp trả lời các câu hỏi cơ bản nhất về vũ trụ.
Tôi biết, tôi biết, Kính viễn vọng Không gian James Webb thậm chí còn chạm tới không gian, và vẫn còn nhiều sự chậm trễ khi nó trải qua các vòng thử nghiệm hiện tại. Tại thời điểm tôi gắn video này, nó trông giống như tháng 5 năm 2020, nhưng thôi, bạn biết đó sẽ có sự chậm trễ.
Và sau đó, có WF WFIRST, kính viễn vọng không gian hồng ngoại góc rộng mà thực sự chế tạo từ một kính viễn vọng lớp Hubble cũ mà Văn phòng Trinh sát Quốc gia đã không cần nữa. Nhà Trắng muốn hủy bỏ nó, Quốc hội đã cứu nó và hiện NASA đang xây dựng một phần của nó. Giả sử nó không chạy vào sự chậm trễ hơn, chúng tôi đang xem xét một sự ra mắt vào giữa những năm 2020.
Tôi thực sự đã thực hiện một tập phim về siêu âm, và nói về James Webb và WFIRST, vì vậy nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các đài quan sát đó, hãy kiểm tra trước.
Hôm nay, chúng tôi sẽ đi xa hơn trong tương lai, để xem xét các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo. Những cái có thể được phóng sau kính viễn vọng được phóng sau kính viễn vọng tiếp theo.
Trước khi tôi đi sâu vào các nhiệm vụ này, tôi cần nói về Khảo sát Dec Phần. Đây là một báo cáo được tạo ra bởi Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ cho Quốc hội và NASA. Nó về cơ bản là một danh sách mong muốn từ các nhà khoa học đến NASA, xác định những câu hỏi lớn nhất mà họ có trong lĩnh vực khoa học của họ.
Điều này cho phép Quốc hội giao ngân sách và NASA để phát triển các ý tưởng sứ mệnh sẽ giúp thực hiện càng nhiều mục tiêu khoa học này càng tốt.
Các khảo sát này được thực hiện mỗi thập kỷ một lần, tập hợp các ủy ban về khoa học Trái đất, khoa học hành tinh và vật lý thiên văn. Họ đưa ra các ý tưởng, tranh luận, bỏ phiếu và cuối cùng đồng ý về một loạt các khuyến nghị sẽ xác định các ưu tiên khoa học trong thập kỷ tới.
Chúng tôi hiện đang trong giai đoạn Khảo sát Dec Phần 2013-2022, vì vậy chỉ vài năm nữa, cuộc khảo sát tiếp theo sẽ đến hạn và xác định các nhiệm vụ từ năm 2023-2032. Tôi biết, điều đó thực sự nghe giống như tương lai xa, nhưng thời gian thực sự chạy ra ngoài để đưa ban nhạc trở lại với nhau.
Nếu bạn quan tâm, tôi sẽ đặt một liên kết đến Khảo sát Dec Phần cuối cùng, đó là một tài liệu hấp dẫn và bạn sẽ hiểu rõ hơn về cách các nhiệm vụ kết hợp với nhau.
Chúng tôi vẫn còn cách tài liệu cuối cùng vài năm, nhưng các đề xuất nghiêm túc đang trong giai đoạn lập kế hoạch cho kính viễn vọng không gian thế hệ tiếp theo, và chúng thật tuyệt vời. Hãy để nói về họ.
HabEx
Nhiệm vụ đầu tiên mà chúng tôi sẽ xem xét là HabEx, hoặc Nhiệm vụ hình ảnh Exoplanet có thể sống được. Đây là một tàu vũ trụ sẽ trực tiếp chụp ảnh các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác. Nó sẽ nhắm mục tiêu tất cả các loại hành tinh, từ Sao Mộc nóng đến siêu Trái đất, nhưng mục tiêu chính của nó sẽ là chụp ảnh các ngoại hành tinh giống Trái đất và đo khí quyển của chúng.
Nói cách khác, HabEx sẽ thử và phát hiện các tín hiệu của sự sống trong các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác.
Để thực hiện điều này, HabEx cần chặn ánh sáng từ ngôi sao, để có thể tiết lộ nhiều hành tinh mờ hơn gần đó. Nó có thể có một và có thể hai cách để làm điều này.
Đầu tiên là sử dụng một vành. Đây là một chấm nhỏ nằm bên trong chính kính viễn vọng, được đặt ở phía trước ngôi sao và chặn ánh sáng của nó. Ánh sáng còn lại đi qua kính viễn vọng đến từ các vật thể mờ hơn xung quanh ngôi sao và có thể được chụp bằng cảm biến của dụng cụ.
Kính thiên văn có một gương biến dạng đặc biệt có thể được điều chỉnh và điều chỉnh cho đến khi các hành tinh mờ hơn xuất hiện.
Ở đây, một ví dụ về một vành được sử dụng, trên Kính thiên văn rất lớn Đài thiên văn Nam châu Âu. Ngôi sao trung tâm được ẩn giấu, để lộ đĩa bụi mờ hơn xung quanh nó. Ở đây, một hình ảnh trực tiếp của một sao lùn nâu quay quanh một ngôi sao.
Và đây là một trong những video ấn tượng nhất mà tôi từng thấy, với 4 thế giới có kích thước sao Mộc quay quanh ngôi sao HR 8799. Đó là một mẹo nhỏ, các nhà nghiên cứu đã tạo ra chuyển động của các hành tinh giữa các lần quan sát, nhưng vẫn còn
Phương pháp thứ hai để chặn ánh sáng sẽ là sử dụng Starshade. Đây là một tàu vũ trụ hoàn toàn riêng biệt trông giống như một chiếc bánh đà. Nó bay xa hàng chục nghìn km từ kính viễn vọng và khi nó định vị hoàn hảo, nó chặn ánh sáng từ ngôi sao trung tâm, đồng thời cho phép ánh sáng từ các hành tinh rò rỉ xung quanh các cạnh.
Thủ thuật với Starshade là những cánh hoa, tạo ra một cạnh mềm mại hơn để sóng ánh sáng từ hành tinh mờ hơn ít bị uốn cong. Điều này tạo ra một bóng tối rất tối nên có cơ hội tốt nhất trong việc tiết lộ các hành tinh.
Không giống như hầu hết các nhiệm vụ, Starshades như thế này có thể được sử dụng với bất kỳ đài quan sát nào trong không gian. Vì vậy, Hubble, James Webb hoặc bất kỳ đài quan sát nào khác có thể tận dụng lợi thế của công cụ này.
Chúng tôi luôn luôn phàn nàn về cách chúng ta chỉ có thể nhìn thấy một phần nhỏ các hành tinh ngoài kia bằng cách sử dụng phương pháp vận chuyển xuyên tâm hoặc vận tốc xuyên tâm vì cách mọi thứ xếp hàng. Nhưng với một nhiệm vụ như HabEx, các hành tinh có thể được nhìn thấy hướng, trong bất kỳ cấu hình nào.
Ngoài nhiệm vụ chính này, HabEx cũng sẽ được sử dụng cho nhiều loại vật lý thiên văn, như quan sát Vũ trụ sơ khai và nghiên cứu hóa chất của những ngôi sao lớn nhất trước và sau khi chúng phát nổ dưới dạng siêu tân tinh.
Linh miêu
Tiếp theo, Lynx, sẽ là kính viễn vọng tia X thế hệ tiếp theo của NASA. Đáng ngạc nhiên, nó không phải là một từ viết tắt, nó chỉ được đặt theo tên của con vật. Trong các nền văn hóa khác nhau, Lynxes được cho là có khả năng siêu nhiên để thấy bản chất thực sự của sự vật.
Tia X nằm ở đầu cao hơn của phổ điện từ và chúng bị chặn bởi bầu khí quyển Trái đất, vì vậy bạn cần một kính viễn vọng không gian để có thể nhìn thấy chúng. Ngay bây giờ, NASA có Đài quan sát tia X Chandra và ESA đang thực hiện nhiệm vụ ATHENA của mình, dự kiến ra mắt vào năm 2028.
Lynx sẽ đóng vai trò là đối tác của Kính viễn vọng Không gian James Webb, nhìn ra rìa của Vũ trụ quan sát được, tiết lộ các thế hệ lỗ đen siêu lớn đầu tiên và giúp lập biểu đồ hình thành và sáp nhập theo thời gian. Nó sẽ thấy bức xạ phát ra từ khí nóng từ mạng vũ trụ ban đầu, khi các thiên hà đầu tiên kết hợp với nhau.
Và sau đó, nó sẽ được sử dụng để kiểm tra các loại vật thể Chandra, XMM Newton và các đài quan sát tia X khác tập trung vào: pulsar, va chạm thiên hà, sụp đổ, siêu tân tinh, lỗ đen, v.v. Ngay cả những ngôi sao bình thường cũng có thể phát ra tia sáng tia X cho chúng ta biết nhiều hơn về chúng.
Phần lớn vật chất của vũ trụ nằm trong những đám mây khí nóng như một triệu Kelvin. Nếu bạn muốn nhìn thấy Vũ trụ như thật, bạn muốn nhìn vào nó bằng tia X.
Kính thiên văn tia X khác với các đài quan sát ánh sáng khả kiến như Hubble. Bạn có thể chỉ cần có một chiếc gương phản chiếu tia X. Thay vào đó, bạn sử dụng gương có tỷ lệ gặm cỏ có thể chuyển hướng nhẹ các photon chiếu vào chúng, đưa chúng xuống máy dò.
Với gương ngoài 3 mét, phần bắt đầu của phễu, nó sẽ cung cấp độ nhạy gấp 50 - 100 lần với 16 lần trường nhìn, thu thập các photon với tốc độ gấp 800 lần tốc độ của Chandra.
Tôi không biết phải nói gì nữa. Nó sẽ là một đài quan sát tia X quái vật. Tin tôi đi, các nhà thiên văn học nghĩ rằng đây là một ý tưởng rất hay.
Nguồn gốc Kính viễn vọng Không gian
Tiếp theo, Kính thiên văn vũ trụ Origins hoặc OST. Giống như James Webb và Kính viễn vọng Không gian Spitzer, OST sẽ là một kính viễn vọng hồng ngoại, được thiết kế để quan sát một số vật thể thú vị nhất trong Vũ trụ. Nhưng nó sẽ còn lớn hơn nữa. Trong khi James Webb có gương chính ngang 6,5 mét, gương OST sẽ có chiều ngang 9,1 mét.
Hãy tưởng tượng một kính viễn vọng lớn gần như các kính viễn vọng mặt đất lớn nhất trên Trái đất, nhưng ngoài vũ trụ. Trong không gian.
Nó thắng được chỉ là lớn, nó sẽ lạnh.
NASA đã có thể hạ nhiệt Spitzer xuống chỉ còn 5 Kelvin - đó là 5 độ trên 0 độ tuyệt đối và chỉ ấm hơn một chút so với nhiệt độ nền của Vũ trụ. Họ lập kế hoạch để có được nguồn gốc xuống còn 4 Kelvin. Nghe có vẻ như rất nhiều, nhưng nó là một thách thức lớn về kỹ thuật.
Thay vì chỉ làm mát tàu vũ trụ bằng helium lỏng như đã làm với Spitzer, họ sẽ cần phải giải nhiệt theo từng giai đoạn, với gương phản xạ, bộ tản nhiệt và cuối cùng là máy làm lạnh xung quanh các thiết bị.
Với một kính viễn vọng hồng ngoại khổng lồ, lạnh lẽo, Nguồn gốc sẽ vượt ra ngoài tầm nhìn của James Webb trộm về sự hình thành của các thiên hà đầu tiên. Nó sẽ nhìn vào thời đại khi những ngôi sao đầu tiên hình thành, thời điểm mà các nhà thiên văn học gọi là Thời đại đen tối.
Nó sẽ thấy sự hình thành của các hệ hành tinh, đĩa bụi và quan sát trực tiếp bầu khí quyển của các hành tinh khác đang tìm kiếm sinh trắc học, bằng chứng về sự sống ngoài kia.
Ba nhiệm vụ thú vị, màllll sẽ đẩy kiến thức của chúng ta về Vũ trụ về phía trước. Nhưng tôi đã cứu được kính viễn vọng lớn nhất, tham vọng nhất cuối cùng
LUVOIR
LUVOIR, hoặc Công cụ khảo sát UV / Quang / IR lớn. James Webb sẽ trở thành một kính viễn vọng mạnh mẽ, nhưng nó là một thiết bị hồng ngoại được thiết kế để quan sát các vật thể lạnh hơn trong Vũ trụ, như các thiên hà dịch chuyển màu đỏ vào thời điểm đầu, hoặc các hệ hành tinh mới hình thành. Kính thiên văn vũ trụ Origins sẽ là phiên bản tốt hơn của James Webb.
LUVOIR sẽ là sự kế thừa thực sự của Kính thiên văn vũ trụ Hubble. Nó sẽ là một công cụ khổng lồ có khả năng nhìn thấy trong tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím.
Có hai thiết kế trong công trình. Một chiếc có chiều ngang 8 mét và có thể phóng trên một phương tiện nâng hạng nặng như Falcon Heavy. Và một thiết kế khác sẽ sử dụng Hệ thống phóng không gian có chiều dài 15 mét. Rằng lớn hơn 50% so với kính thiên văn lớn nhất Trái đất. Hãy nhớ rằng, Hubble chỉ 2,6 mét.
Nó có thể có một tầm nhìn rộng và một bộ các bộ lọc và dụng cụ mà các nhà thiên văn học có thể sử dụng để quan sát bất cứ thứ gì họ muốn. Nó sẽ được trang bị một máy chụp vành như chúng ta đã nói trước đó, để quan sát trực tiếp các hành tinh và che khuất các ngôi sao của chúng, một máy quang phổ để tìm ra hóa chất nào có trong bầu khí quyển ngoài hành tinh và hơn thế nữa.
LUVOIR sẽ là một công cụ có mục đích chung, mà các nhà thiên văn học sẽ sử dụng để thực hiện các khám phá trên các lĩnh vực vật lý thiên văn và khoa học hành tinh. Nhưng một số khả năng của nó sẽ bao gồm: quan sát trực tiếp các ngoại hành tinh và tìm kiếm sinh trắc học, phân loại tất cả các loại ngoại hành tinh khác nhau ngoài kia, từ Sao Mộc nóng đến siêu Trái đất.
Nó có thể quan sát các vật thể trong Hệ Mặt trời tốt hơn bất cứ thứ gì khác - nếu chúng ta không có tàu vũ trụ ở đó, LUVOIR sẽ là một góc nhìn khá tốt. Ví dụ, ở đây, một cái nhìn của Enceladus từ Hubble, so với cái nhìn từ LUVOIR.
Nó sẽ có thể nhìn ra bất cứ nơi nào trong Vũ trụ, để thấy các cấu trúc nhỏ hơn nhiều so với Hubble. Nó sẽ nhìn thấy các thiên hà đầu tiên, các ngôi sao đầu tiên và giúp đo nồng độ vật chất tối trên toàn vũ trụ.
Các nhà thiên văn học vẫn không hoàn toàn hiểu những gì xảy ra khi các ngôi sao tập hợp đủ khối lượng để đốt cháy. LUVOIR sẽ nhìn vào các khu vực hình thành sao, nhìn xuyên qua khí và bụi và xem những khoảnh khắc sớm nhất của sự hình thành sao cũng như các hành tinh quay quanh chúng.
Tôi có làm bạn hoàn toàn và hoàn toàn phấn khích về tương lai của thiên văn học không? Tốt Nhưng ở đây, đến với những tin xấu. Có rất nhiều cơ hội thực tế sẽ phù hợp với tưởng tượng này.
Đầu tháng này, NASA đã thông báo rằng các nhà hoạch định sứ mệnh làm việc trên các kính thiên văn vũ trụ này sẽ cần phải giới hạn ngân sách của họ trong khoảng từ ba đến năm tỷ đô la. Cho đến bây giờ, các nhà quy hoạch đã không có bất kỳ hướng dẫn nào, họ chỉ thiết kế các công cụ có thể thực hiện được khoa học.
Các kỹ sư đã làm việc với các kế hoạch nhiệm vụ có thể dễ dàng vượt qua 5 tỷ đô la cho HabEx, Lynx và OST và đang xem xét khoản tiền 20 tỷ đô la lớn hơn nhiều cho LUVOIR.
Mặc dù Quốc hội đã thúc đẩy ngân sách lớn đáng ngạc nhiên cho NASA, cơ quan vũ trụ muốn các nhà hoạch định của mình phải bảo thủ. Và khi bạn xem xét việc vượt quá ngân sách và James Webb đã trở thành như thế nào, thì nó không hoàn toàn đáng ngạc nhiên.
James Webb ban đầu được cho là có giá từ một đến ba điểm năm tỷ đô la và ra mắt từ năm 2007 đến năm 2011. Bây giờ có vẻ như năm 2020 để ra mắt, chi phí đã vượt qua ngân sách bắt buộc của Quốc hội là 8,8 tỷ đô la, và rõ ràng vẫn còn rất nhiều công việc cần làm
Trong một thử nghiệm rung lắc gần đây, các kỹ sư đã tìm thấy các vòng đệm và ốc vít bị rung ra khỏi kính viễn vọng. Đây là giống như một kệ IKEA với các bộ phận còn sót lại. Những mảnh này rất quan trọng.
Mặc dù nó đã được cứu khỏi khối băm, Kính thiên văn WFIRST được ước tính là 3,9 tỷ đô la, tăng từ ngân sách 2 tỷ đô la ban đầu của nó.
Một, hai hoặc thậm chí tất cả các kính thiên văn này cuối cùng sẽ được chế tạo. Đây là những gì các nhà khoa học nghĩ là quan trọng nhất để thực hiện những khám phá tiếp theo trong thiên văn học, nhưng hãy sẵn sàng cho các trận chiến ngân sách, chi phí vượt mức và kéo dài thời gian. Chúng tôi sẽ biết rõ hơn khi tất cả các nghiên cứu kết hợp vào năm 2019.
Sẽ cần một phép màu kỹ thuật nào đó để cả bốn kính viễn vọng kết hợp với nhau, đúng thời gian và ngân sách, sẽ cùng nhau nổ tung vào không gian vào năm 2035. Tôi sẽ cập nhật cho bạn.
