NASA đã biến rất nhiều người đứng đầu trong những năm gần đây nhờ khái niệm Sứ mệnh Thế giới Mới - aka. Đầm lầy. Bao gồm một ống dẫn hình hoa khổng lồ, tàu vũ trụ được đề xuất này dự định sẽ được triển khai cùng với kính viễn vọng không gian (rất có thể là Kính viễn vọng Không gian James Webb). Sau đó, nó sẽ chặn ánh sáng chói của các ngôi sao xa xôi, tạo ra nhật thực nhân tạo để giúp phát hiện và nghiên cứu các hành tinh quay quanh chúng dễ dàng hơn.
Vấn đề duy nhất là, khái niệm này dự kiến sẽ tiêu tốn một khoản tiền khá lớn - ước tính khoảng 750 triệu đến 3 tỷ đô la vào thời điểm này! Do đó, tại sao giáo sư Stanford Simone DỉAmico (với sự giúp đỡ của chuyên gia ngoại hành tinh Bruce Macintosh) đang đề xuất một phiên bản thu nhỏ của khái niệm này để chứng minh tính hiệu quả của nó. Được biết đến như mDot, người khai thác này sẽ làm công việc tương tự, nhưng với một phần chi phí.
Mục đích đằng sau một cái tắc là đơn giản. Khi săn tìm các ngoại hành tinh, các nhà thiên văn học buộc phải dựa chủ yếu vào các phương pháp không xác định - phổ biến nhất là Phương pháp Chuyển tuyến. Điều này liên quan đến việc theo dõi các ngôi sao để giảm độ sáng, được quy cho các hành tinh đi qua giữa chúng và người quan sát. Bằng cách đo tốc độ và tần số của các lần lặn này, các nhà thiên văn học có thể xác định kích thước của các ngoại hành tinh và chu kỳ quỹ đạo của chúng.
Như Simone DỉAmico, người có phòng thí nghiệm đang làm việc trên hệ thống che khuất này, đã giải thích trong một thông cáo báo chí của Đại học Stanford:
Với các phép đo gián tiếp, bạn có thể phát hiện các vật thể ở gần một ngôi sao và tìm ra khoảng thời gian quỹ đạo của chúng và khoảng cách từ ngôi sao. Đây là tất cả thông tin quan trọng, nhưng với sự quan sát trực tiếp, bạn có thể mô tả thành phần hóa học của hành tinh và có khả năng quan sát các dấu hiệu của hoạt động sinh học - sự sống.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng phải chịu một tỷ lệ đáng kể dương tính giả và thường yêu cầu một phần của quỹ đạo hành tinh Trái đất giao với một đường ngắm giữa ngôi sao chủ và Trái đất. Việc nghiên cứu các ngoại hành tinh cũng khá khó khăn, vì ánh sáng phát ra từ ngôi sao có khả năng sáng hơn vài tỷ lần so với ánh sáng được phản chiếu ngoài hành tinh.
Khả năng nghiên cứu ánh sáng phản xạ này được đặc biệt quan tâm, vì nó sẽ mang lại dữ liệu có giá trị về bầu khí quyển của exoplanets. Do đó, một số công nghệ chính đang được phát triển để ngăn chặn ánh sáng giao thoa của các ngôi sao. Một tàu vũ trụ được trang bị một bộ điều khiển là một công nghệ như vậy. Được kết hợp với kính viễn vọng không gian, tàu vũ trụ này sẽ tạo ra nhật thực nhân tạo ở phía trước ngôi sao để có thể nhìn thấy rõ các vật thể xung quanh nó (tức là ngoại hành tinh).
Nhưng ngoài chi phí đáng kể để xây dựng một, còn có vấn đề về quy mô và triển khai. Để thực hiện một nhiệm vụ như vậy, bản thân người khai thác sẽ cần phải có kích thước bằng một viên kim cương bóng chày - đường kính 27,5 mét (90 feet). Nó cũng cần phải được tách ra khỏi kính viễn vọng bằng một khoảng cách bằng nhiều đường kính Trái đất và sẽ phải được triển khai ngoài quỹ đạo Trái đất. Tất cả điều này thêm vào một nhiệm vụ khá tốn kém!
Do đó, D'Amico - một giáo sư trợ lý và là người đứng đầu Phòng thí nghiệm kết xuất không gian (SRL) tại Stanford - và Bruce Macintosh (một giáo sư vật lý của Stanford) đã hợp tác để tạo ra một phiên bản nhỏ hơn gọi là Kính thiên văn / Kính thiên văn phân tán thu nhỏ ( mDOT). Mục đích chính của mDOT là cung cấp một cuộc trình diễn công nghệ chi phí thấp, với hy vọng tăng sự tự tin trong một nhiệm vụ toàn diện.
Như Adam Koenig, một sinh viên tốt nghiệp với SRL, giải thích:
Cho đến nay, không có nhiệm vụ nào được thực hiện với mức độ tinh vi sẽ được yêu cầu cho một trong những đài quan sát hình ảnh ngoại hành tinh này. Khi bạn yêu cầu trụ sở chính cho một vài tỷ đô la để làm một cái gì đó như thế này, thật lý tưởng để có thể nói rằng chúng tôi đã bay tất cả những điều này trước đây. Cái này chỉ lớn hơn thôi.
Bao gồm hai phần, hệ thống mDOT tận dụng những phát triển gần đây trong công nghệ thu nhỏ và vệ tinh nhỏ (smallsat). Đầu tiên là kính hiển vi 100 kg được trang bị một ngôi sao đường kính 3 mét. Thứ hai là một vệ tinh nano nặng 10 kg mang kính viễn vọng có đường kính 10 cm (3.937 in). Cả hai thành phần sẽ được triển khai trên quỹ đạo Trái đất cao với khoảng cách danh nghĩa dưới 1.000 km (621 mi).
Với sự giúp đỡ của các đồng nghiệp từ SRL, hình dạng của các ngôi sao mDOT, đã được điều chỉnh lại để phù hợp với các ràng buộc của một tàu vũ trụ nhỏ hơn nhiều. Như Koenig đã giải thích, ngôi sao được thu nhỏ và được thiết kế đặc biệt này sẽ có thể thực hiện công việc tương tự như phiên bản hình hoa, quy mô lớn - và với ngân sách!
Với hình dạng hình học đặc biệt này, bạn có thể thu được ánh sáng nhiễu xạ xung quanh các vì sao để tự hủy bỏ, anh nói. Sau đó, bạn nhận được một cái bóng rất, rất sâu ngay tại trung tâm. Cái bóng đủ sâu để ánh sáng từ ngôi sao giành được can thiệp vào việc quan sát một hành tinh gần đó.
Tuy nhiên, vì bóng được tạo bởi mDOT, ngôi sao chỉ có đường kính hàng chục cm, vệ tinh nano sẽ thực hiện một số thao tác cẩn thận để ở trong đó. Với mục đích này, D hèAmico và SRL cũng đã thiết kế một hệ thống tự trị cho vệ tinh nano, cho phép nó thực hiện các thao tác hình thành với các vì sao, phá vỡ sự hình thành khi cần thiết và gặp lại nó sau đó.
Một hạn chế đáng tiếc đối với công nghệ là thực tế là nó đã thắng được khả năng giải quyết các hành tinh giống Trái đất. Đặc biệt là khi các ngôi sao loại M (sao lùn đỏ) có liên quan, những hành tinh này có khả năng quay quanh quá gần với các ngôi sao mẹ của chúng để có thể quan sát rõ ràng. Tuy nhiên, nó sẽ có thể giải quyết những người khổng lồ khí có kích thước sao Mộc và giúp đặc trưng cho nồng độ bụi ngoài hành tinh xung quanh các ngôi sao gần đó - cả hai đều là ưu tiên của NASA.
Trong khi đó, DiênAmico và các đồng nghiệp của mình sẽ sử dụng Testbed cho Rendezvous và Điều hướng quang học (TRON) để kiểm tra khái niệm mDOT của họ. Cơ sở này được DiênAmico xây dựng đặc biệt để tái tạo các loại điều kiện chiếu sáng phức tạp và độc đáo mà các cảm biến gặp phải trong không gian. Trong những năm tới, anh và nhóm của mình sẽ làm việc để đảm bảo hệ thống hoạt động trước khi tạo ra một nguyên mẫu cuối cùng.
Như DỉAmico đã nói về công việc mà anh ấy và các đồng nghiệp của anh ấy tại SNL thực hiện:
Tôi đã nhiệt tình về chương trình nghiên cứu của mình tại Stanford vì chúng tôi đã giải quyết những thách thức quan trọng. Tôi muốn giúp trả lời các câu hỏi cơ bản và nếu bạn nhìn theo mọi hướng hiện tại của khoa học vũ trụ và thám hiểm - cho dù chúng ta đang cố gắng quan sát các ngoại hành tinh, tìm hiểu về sự tiến hóa của vũ trụ, lắp ráp các cấu trúc trong không gian hoặc hiểu hành tinh của chúng ta - hình thành vệ tinh- bay là yếu tố quyết định.
Các dự án khác mà DiênAmico và SNL hiện đang tham gia bao gồm phát triển các tàu vũ trụ nhỏ hơn (hay còn gọi là vệ tinh swarm vệ tinh). Trước đây, D'Amico cũng từng hợp tác với NASA trong các dự án như GRACE - một sứ mệnh đã ánh xạ các biến thể trong trường trọng lực của Trái đất như một phần của chương trình Tìm kiếm Khoa học Hệ thống Trái đất của NASA (ESSP) - và TanDEM-X, được tài trợ bởi BIỂN nhiệm vụ mang lại bản đồ 3D của Trái đất.
Những dự án này và các dự án khác tìm cách thúc đẩy thu nhỏ để phục vụ cho việc thám hiểm không gian hứa hẹn một kỷ nguyên mới với chi phí thấp hơn và khả năng tiếp cận lớn hơn. Với các ứng dụng từ hàng loạt các vệ tinh nghiên cứu và truyền thông nhỏ đến nanocraft có khả năng thực hiện hành trình tới Alpha Centauri với tốc độ tương đối tính (Đột phá Starshot), tương lai của không gian có vẻ khá hứa hẹn!
Hãy chắc chắn xem video này của cơ sở TRON, lịch sự của Đại học Standford:
