NASA có một số khái niệm khá tiên tiến trong tâm trí khi nói đến thế hệ kính viễn vọng không gian tiếp theo. Chúng bao gồm Xuyên qua vệ tinh khảo sát Exoplanet (TESS), gần đây đã đưa lên vũ trụ, cũng như Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) (dự kiến ra mắt vào năm 2020) và Kính thiên văn khảo sát hồng ngoại diện rộng (WFIRST), vẫn đang được phát triển.
Ngoài ra, NASA cũng đã xác định được một số đề xuất đầy hứa hẹn như là một phần của Khảo sát Vật lý thiên văn năm 2020. Nhưng có lẽ khái niệm tham vọng nhất là một khái niệm đòi hỏi một kính viễn vọng không gian được tạo thành từ các mô-đun sẽ tự lắp ráp. Khái niệm này gần đây đã được chọn để phát triển Giai đoạn I như là một phần của chương trình Khái niệm nâng cao sáng tạo (NIAC) năm 2018 của NASA.
Đội ngũ đằng sau khái niệm này được dẫn dắt bởi Dmitri Savransky, một giáo sư trợ lý về kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại Đại học Cornell. Cùng với 15 đồng nghiệp từ khắp Hoa Kỳ, Savransky đã tạo ra một khái niệm cho kính viễn vọng không gian mô-đun ~ 30 mét (100 feet) với quang học thích nghi. Nhưng kicker thực sự là thực tế rằng nó sẽ được tạo thành từ một loạt các mô-đun sẽ tự lắp ráp.
Giáo sư Savransky rất thành thạo về kính viễn vọng không gian và săn bắn ngoài hành tinh, đã hỗ trợ tích hợp và thử nghiệm Máy ảnh hành tinh Gemini - một thiết bị trên Kính viễn vọng Nam Gemini ở Chile. Ông cũng tham gia vào kế hoạch khảo sát hành tinh ngoài hành tinh Gemini, phát hiện ra một hành tinh giống như sao Mộc quay quanh 51 Eridani (51 Eridani b) vào năm 2015.
Nhưng nhìn về tương lai, Giáo sư Savransky tin rằng tự lắp ráp là cách để tạo ra một siêu kính viễn vọng. Khi ông và nhóm của mình mô tả kính viễn vọng trong đề xuất của họ:
Toàn bộ cấu trúc của kính thiên văn, bao gồm gương chính và gương phụ, cấu trúc hỗ trợ thứ cấp và kính chắn gió phẳng sẽ được chế tạo từ một mô-đun tàu vũ trụ được sản xuất hàng loạt. Mỗi mô-đun sẽ bao gồm một tàu vũ trụ hình lục giác có đường kính ~ 1 m đứng đầu với một cụm gương hoạt động từ cạnh này sang cạnh kia.
Các mô-đun này sẽ được phóng độc lập và sau đó điều hướng đến điểm L2 của Mặt trời-Trái đất bằng cách sử dụng các cánh buồm mặt trời có thể triển khai. Những cánh buồm này sau đó sẽ trở thành kính râm của kính viễn vọng phẳng một khi các mô-đun kết hợp với nhau và tự lắp ráp mà không cần sự trợ giúp của con người hoặc robot. Mặc dù điều này nghe có vẻ hoàn toàn tiên tiến, nhưng nó chắc chắn phù hợp với những gì NIAC tìm kiếm.
Đây là chương trình NIAC, chương trình NIAC là gì, tiến sĩ Savransky nói trong cuộc phỏng vấn gần đây với Biên niên sử Cornell. Bạn có thể đưa ra những ý tưởng nghe có vẻ điên rồ này, nhưng sau đó cố gắng sao lưu chúng bằng một vài tính toán ban đầu, và sau đó, nó là một dự án kéo dài 9 tháng, nơi bạn đang cố gắng trả lời các câu hỏi khả thi.
Là một phần của giải thưởng NAIC Giai đoạn I 2018, được công bố vào ngày 30 tháng 3, nhóm đã được trao 125.000 đô la trong khoảng thời gian chín tháng để thực hiện các nghiên cứu này. Nếu những điều này thành công, nhóm sẽ có thể đăng ký cho Giai đoạn II. Như Mason Peck, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại Cornell và cựu giám đốc công nghệ tại NASA, đã chỉ ra, Savransky đang đi đúng hướng với đề xuất NIAC của mình:
Khi tàu vũ trụ tự trị trở nên phổ biến hơn và khi chúng ta tiếp tục cải thiện cách chúng ta chế tạo tàu vũ trụ rất nhỏ, sẽ rất có ý nghĩa khi đặt câu hỏi của Savransky: Có thể chế tạo một kính viễn vọng không gian có thể nhìn xa hơn và tốt hơn, chỉ sử dụng linh kiện nhỏ rẻ tiền có thể tự lắp ráp trên quỹ đạo?
Nhiệm vụ mục tiêu cho khái niệm này là Công cụ khảo sát tia cực tím / quang / hồng ngoại lớn (LUVOIR), một đề xuất hiện đang được khám phá như một phần của Khảo sát thập phân 2020 của NASA. Là một trong hai khái niệm đang được điều tra bởi Trung tâm hàng không vũ trụ NASA NASA Goddard, khái niệm nhiệm vụ này đòi hỏi một kính viễn vọng không gian với một gương chính phân đoạn lớn có đường kính khoảng 15 mét (49 feet).
Giống như gương JWST, LUVOIR, sẽ được tạo thành từ các phân đoạn có thể điều chỉnh sẽ mở ra khi nó được triển khai vào không gian. Thiết bị truyền động và động cơ sẽ chủ động điều chỉnh và căn chỉnh các phân đoạn này để đạt được sự tập trung hoàn hảo và thu ánh sáng từ các vật thể mờ và xa. Mục đích chính của nhiệm vụ này là khám phá các ngoại hành tinh mới cũng như phân tích ánh sáng từ những thứ đã được phát hiện để khẳng định bầu khí quyển của chúng.
Như Savransky và các đồng nghiệp đã chỉ ra trong đề xuất của họ, khái niệm của họ phù hợp với các ưu tiên của Lộ trình công nghệ của NASA trong các dụng cụ khoa học, đài quan sát và hệ thống cảm biến và hệ thống robot và hệ thống tự trị. Họ cũng nói rằng kiến trúc là một phương tiện đáng tin cậy để chế tạo một kính viễn vọng không gian khổng lồ, điều mà không thể có đối với các thế hệ kính viễn vọng trước đây như Hubble và JWST.
Ông James Webb sẽ trở thành đài quan sát vật lý thiên văn lớn nhất mà chúng tôi từng đưa vào vũ trụ, và nó rất khó khăn, ông nói. Vì vậy, đi lên theo quy mô, đến 10 mét hoặc 12 mét hoặc thậm chí là 30 mét, dường như không thể hình dung được cách bạn chế tạo những kính thiên văn đó giống như cách chúng tôi chế tạo chúng.
Đã được trao giải Giai đoạn I, nhóm dự định sẽ tiến hành mô phỏng chi tiết về cách các mô-đun bay trong không gian và gặp gỡ nhau để xác định các cánh buồm mặt trời cần lớn đến mức nào. Họ cũng có kế hoạch tiến hành phân tích lắp ráp gương để xác nhận rằng các mô-đun có thể đạt được hình dạng bề mặt cần thiết sau khi lắp ráp.
Như Peck đã chỉ ra, nếu thành công, đề xuất của Tiến sĩ Savransky có thể là một người thay đổi cuộc chơi:
Giáo sư Savransky chứng minh tính khả thi của việc tạo ra một kính viễn vọng không gian lớn từ những mảnh nhỏ, ông sẽ thay đổi cách chúng ta khám phá không gian. Chúng tôi có thể đủ khả năng để nhìn xa hơn và tốt hơn bao giờ hết - thậm chí có thể đến bề mặt của một hành tinh ngoài hệ mặt trời.
Vào ngày 5 và 6 tháng 6, NASA cũng sẽ tiến hành Cuộc họp Định hướng NIAC tại Washington D.C., nơi tất cả những người chiến thắng Giai đoạn I sẽ có cơ hội gặp gỡ và thảo luận về ý tưởng của họ. Các đề xuất khác nhận được giải thưởng Giai đoạn I bao gồm robot chuyển đổi hình dạng để khám phá Titan, cảm biến trên không nhẹ để khám phá bầu khí quyển của sao Kim, rô bốt cánh vỗ để khám phá Sao Hỏa, một hình thức đẩy chùm tia mới cho các nhiệm vụ liên sao (tương tự như Đột phá Starshot) , một robot chạy bằng hơi nước cho thế giới đại dương và môi trường sống tự tái tạo từ nấm.
Bạn có thể đọc thêm về các khái niệm này, cũng như những khái niệm đã được trao giải Giai đoạn II, tại đây.
