최근 출시와 함께 외계 행성 측량 위성 통과 2018 년 4 월 18 일 수요일에 개최 된 (TESS) – 향후 우주에 사용될 차세대 우주 망원경에 많은 관심이 집중되었습니다. 여기에는제임스 웹 우주 망원경현재 2020 년에 출시 될 예정이지만 2030 년까지 배치 될 다른 고급 우주선입니다.
최근 2020 년 천체 물리학에 대한 십이지장 조사의 주제가되었고, 여기에는 현재 연구되고있는 4 가지 주요 임무 개념이 포함되어 있습니다. 이 미션이 우주로 이동하면 미션이있는 곳에서 허블, 케플러, 스피처 과 찬드라 차단했지만 감도와 기능이 향상됩니다. 따라서 그들은 우리 우주와 그것이 보유하고있는 비밀에 대해 더 많은 것을 밝힐 것으로 기대됩니다.
예상대로 2020 년 Decadal Survey에 제출 된 미션 컨셉은 먼 블랙홀과 초기 우주 관찰에서부터 근처 별 주위의 외계 행성 조사 및 태양계의 몸 연구에 이르기까지 광범위한 과학적 목표를 다룹니다. 이 아이디어는 과학계에 의해 철저히 검증되었으며, 4 개는 추구 할 가치가있는 것으로 선정되었습니다.
NASA Cosmic Origins Program의 수석 과학자 인 Susan Neff는 최근 NASA 보도 자료에서 다음과 같이 설명했습니다.
“이것은 천체 물리학의 게임 시간입니다. 우리는 이러한 개념을 모두 구축하고 싶지만 동시에 4 개를 모두 수행 할 예산이 없습니다. 이 10 년 연구의 요점은 천체 물리학 커뮤니티의 구성원에게 어떤 과학을 먼저 수행할지 결정할 때 가능한 최고의 정보를 제공하는 것입니다.”
선택된 4 가지 개념은 대형 자외선 / 광학 / 적외선 측량기 (LUVOIR), 거대한 우주 관측소는 허블 우주 망원경. NASA의 고다드 우주 비행 센터 (Godard Space Flight Center)가 조사하는 두 가지 개념 중 하나 인이 미션 컨셉은 직경이 약 15 미터 (49 피트) 인 거대한 세그먼트 기본 미러를 갖춘 우주 망원경을 요구합니다.
이에 비해 JWST‘s (현재 가장 진보 된 우주 망원경) 1 차 거울의 지름은 6.5m (21ft 4 in)입니다. JWST와 마찬가지로 LUVOIR의 거울은 공간에 배치되면 전개 될 수있는 조절 가능한 세그먼트로 구성됩니다. 액츄에이터와 모터는 완벽하게 초점을 맞추고 희미하고 멀리있는 물체에서 빛을 포착하기 위해 이러한 세그먼트를 적극적으로 조정하고 정렬합니다.
이러한 고급 도구를 사용하여 LUVOIR는 지구 크기의 행성을 직접 이미지화하고 대기를 평가할 수있었습니다. 연구 과학자 인 Aki Roberge는 다음과 같이 설명했습니다.
“이 임무는 야심적이지만 태양계 외부에 생명체가 있는지 알아내는 것이 상입니다. 모든 기술 고극은이 목표에 의해 주도됩니다. 물리적 안정성과 기본 미러의 능동적 제어 및 내부 코로나 그래프 (별빛 차단 장치)는 피코 미터 정확도를 초래합니다. 모든 것이 통제에 관한 것입니다.”
또한 기원 우주 망원경 (OST), 또 다른 개념은 Goddard 우주 비행 센터가 추구하고 있습니다. 훨씬 좋아 스피처 우주 망원경 그리고 허셜 우주 관측소이 원적외선 관측소는 이전의 원적외선 망원경보다 10,000 배 더 높은 감도를 제공합니다. 그것의 목표는 우주에서 가장 먼 거리를 관찰하고, 별과 행성 형성을 통해 물의 경로를 추적하고, 외계 행성의 대기에서 생명의 징후를 찾는 것을 포함합니다.
직경이 약 9m (30ft) 인 주 거울은 최초의 능동 냉각 망원경으로 거울의 온도를 약 4K (-269 ° C; -452 ° F)로 유지하고 감지기는 이를 달성하기 위해 OST 팀은 선 실드, 4 개의 냉동 냉각기 및 다단 연속 단열 감자 제거 냉장고 (CADR)의 비행 층에 의존 할 것입니다.
Goddard 과학자이자 OST 연구 과학자 인 Dave Leisawitz에 따르면 OST는 특히 수백만 픽셀 단위로 측정되는 초전도 검출기의 대형 어레이에 의존합니다. “사람들이 Origins Space Telescope를 개발할 때 기술 격차에 대해 질문 할 때 탐지기, 탐지기, 탐지기의 세 가지 주요 과제는 그들에게 있다고 말합니다. "탐지기에 관한 모든 것입니다."
특히 OST는 TES (Transition Edge Sensor) 또는 KID (Kinetic Inductance Detector)의 두 가지 새로운 유형의 검출기에 의존합니다. 여전히 상대적으로 새로운 TES 감지기는 빠르게 성숙하고 있으며 NASA의 SOFIA (Sfratospheric Observatory for Infrared Astronomy)의 HAWC + 기기에서 현재 사용되고 있습니다.
그런 다음 거주 가능한 외계 행성 NASA의 제트 추진 연구소에서 개발중인 (HabEx) LUVOIR와 마찬가지로이 망원경은 행성계를 직접 이미지화하여 큰 세그먼트 거울로 행성 대기의 구성을 분석합니다. 또한 우주 역사상 가장 초기의 시대와 가장 큰 별의 수명주기를 연구하여 삶에 필요한 요소가 어떻게 형성되는지에 대해 밝힐 것입니다.
또한 LUVOIR와 마찬가지로 HabEx는 자외선, 광학 및 근적외선 파장에 대한 연구를 수행 할 수 있으며, 별의 밝기를 차단하여 궤도를 도는 모든 행성에서 빛이 반사되는 것을 볼 수 있습니다. 코로나 그래피 분야의 NASA 전문가 인 닐 짐머만 (Neil Zimmerman)은 다음과 같이 설명했다.
“주변의 별을 공전하는 행성을 직접 촬영하려면 동적 범위에서 엄청나게 큰 장벽을 극복해야합니다. 별빛이 행성에서 별빛이 희미하게 반사되지 않고 별이 두 개로 분리되어있는 것입니다. 관측 천문학의 다른 도전과 달리이 문제에 대한 상용 솔루션은 없습니다.”
이러한 문제를 해결하기 위해 HabEx 팀은 빛을 차단하는 외부 꽃잎 모양의 별 음영과 별빛이 탐지기에 도달하지 못하게하는 내부 코로나 그래프를 포함하는 두 가지 접근 방식을 고려하고 있습니다. 또 다른 가능성은 탄소 나노 튜브를 코로나 그래픽 마스크에 적용하여 여전히 통과하는 회절 광의 패턴을 수정하는 것입니다.
마지막으로 엑스레이 측량 ~로 알려진 스라소니 Marshall Space Flight Center에서 개발 중입니다. 4 개의 우주 망원경 중에서 Lynx는 X- 선에서 우주를 조사 할 수있는 유일한 개념입니다. 이 우주 망원경은 X 선 마이크로 열량계 이미징 분광기를 사용하여 우주에서 가장 초기 은하의 중심에있는 SMBH (Supermassive Black Holes)에서 나오는 X 선을 감지합니다.
이 기술은 감지기의 결손에 부딪 히고 에너지를 열로 변환하는 온도계로 측정되는 X- 선 사진으로 구성됩니다. 이런 식으로 Lynx는 천문학 자들이 가장 초기의 SMBH가 어떻게 형성되었는지를 풀도록 도울 것입니다. Goddard의 Lynx 연구 회원 인 Rob Petre는 다음과 같은 임무를 설명했습니다.
“초대형 블랙홀은 우리의 현재 이론이 예측하는 것보다 우주에서 훨씬 일찍 존재하는 것으로 관찰되었습니다. 우리는 첫 번째 별이 형성 될 수있는 시간이지나 자마자 그러한 거대한 물체가 어떻게 형성되었는지 이해하지 못합니다. 우리는 최초의 초 거대 블랙홀을보기 위해 X 선 망원경이 필요합니다.
NASA가 궁극적으로 어떤 임무를 선택하든 관계없이 대행사와 개별 센터는 미래에 그러한 개념을 추구하는 고급 도구에 투자하기 시작했습니다. 4 개의 팀은 3 월에 중간 보고서를 다시 제출했습니다. 내년까지 그들은 NAC (National Research Council)에 대한 최종 보고서를 완성 할 것으로 예상되며,이 보고서는 향후 몇 년 동안 NASA에 권고 사항을 알리는 데 사용될 것입니다.
NASA 천체 물리학 프로그램 사무소의 기술 개발 관리자 인 Thai Pham은 다음과 같이 말했습니다.
“쉽게 될 것이라고 말하지 않습니다. 그렇지 않습니다. 이들은 야심 찬 미션으로, 중대한 기술적 과제가 있으며,이 중 많은 부분이 모든 사람에게 겹치고 적용됩니다. 좋은 소식은 현재 토대가 마련되고 있다는 것입니다.”
이제 TESS가 배포되고 2020 년까지 JWST가 시작될 예정으로 향후 몇 년 동안 배운 교훈이 이러한 미션에 포함될 것입니다. 현재, 다음 개념 중 2030 년까지 어떤 개념이 우주에 나올 것인지는 확실하지 않습니다. 그러나 그들의 진보 된 도구들과 과거의 선교에서 배운 교훈들 사이에서 우리는 그들이 우주에 관해 심도있는 발견을 할 것이라고 기대할 수 있습니다.
