Exoplanet 탐색 프로그램 (ExEP)과 함께 NASA의 Jet Propulsion Laboratory를 보유한 엔지니어는 외계 행성을 찾아서 연구하려는 미래의 노력을 지원하기 위해 Starshade를 만들려고 노력하고 있습니다. 이 혁신적인 우주선은 일단 배치되면 외계 행성을 직접 촬영할 수 있도록 먼 별에서 나오는 가려진 빛을 차단함으로써 차세대 망원경을 도울 것입니다.
이것은 매우 간단하게 들릴 수 있지만 Starshade는 효과적으로 작업을 수행하기 위해 진지한 비행을해야합니다. 이는 Starshade 기술 개발 팀 (일명 S5) Milestone 4 보고서 (ExEP 웹 사이트를 통해 제공됨)의 결론이었습니다. 보고서에 명시된 바와 같이, Starshade는 심지어 먼 거리에서도 우주 망원경과 완벽하게 정렬되어야합니다.
스타 셰이드의 도움없이 지금까지 4 천개가 넘는 외계 행성이 발견되었지만, 대다수는 간접적 수단을 사용하여 발견되었습니다. 가장 효과적인 방법은 행성의 통과 (환승 방법)를 나타내는주기적인 밝기 감소에 대한 먼 별을 관찰하고 행성 시스템의 존재를 결정하기 위해 별의 움직임을 앞뒤로 측정하는 것입니다 (방사선 속도 법).
외계 행성을 감지하고 크기, 질량 및 궤도주기의 정확한 추정치를 얻는 데 효과적이지만, 이러한 방법은 표면에서 어떤 조건이 어떤지 판단 할 때 효과적이지 않습니다. 이를 위해서는 과학자들이이 행성 대기에 대한 분 광학적 정보를 얻을 수 있어야하며, 이것이 실제로 거주 가능 여부를 결정하는 데 중요합니다.
작고 바위 같은 행성 (일명“지구와 비슷한”)에서이 작업을 수행 할 수있는 유일한 방법은 직접 이미징입니다. 그러나 별은 행성 대기에서 반사되는 빛보다 수십억 배 더 밝을 수 있기 때문에 수행하기가 매우 어려운 과정입니다. 스타 셰이드에 들어가면 꽃의 꽃잎처럼 우주선에서 뿜어 나오는 그늘을 사용하여 별의 밝은 빛을 차단합니다.
이것은 우주 망원경이 별을 공전하는 행성을 발견 할 확률을 극적으로 향상시킬 것입니다. 그러나이 방법을 사용하려면 두 우주선이 최대 40,000km (24,850 마일) 떨어져 비행한다는 사실에도 불구하고 1 미터 (3 피트) 이내에 정렬 상태를 유지해야합니다. 그들이 있다면
JPL 엔지니어 Michael Bottom은 최근 NASA 보도 자료에서 다음과 같이 설명했습니다.
“스타 셰이드 기술에 대해 우리가 이야기하는 거리는 상상하기 어렵습니다. 별 모양이 음료 컵 받침 크기로 축소 된 경우 망원경은 연필 지우개 크기가되며 약 100km (60 마일) 정도 떨어져 있습니다. 이제이 두 물체가 우주에서 자유롭게 떠 다니는 것을 상상해보십시오. 그들은 중력과 다른 힘으로 인해 작은 잡아 당김과 덩어리를 경험하고 있으며, 그 거리에서 약 2mm 이내에 정확하게 정렬하려고 노력하고 있습니다.”
S5 Milestone 4 보고서는 주로 20,000 ~ 40,000 km (12,500 ~ 25,000 mi)의 분리 범위와 직경 26 미터 (85 피트)의 그늘을 살펴 보았습니다. 이러한 매개 변수 내에서 Starshade 우주선은 NASA의 WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope)와 같은 임무를 수행 할 수 있습니다.이 망원경은 2.4m (~ 16.5ft) 직경의 주 거울로 망원경으로 중앙에서 발사되도록 설정되었습니다. -2020 년대.
두 우주선 사이의 필요한 정렬을 결정한 후, Bottom과 그의 팀은 또한 WFIRST와 같은 망원경이 Starshade가 정렬에서 벗어날 지 여부를 결정하는 혁신적인 방법을 개발했습니다. 이것은 명암 패턴이 망원경의 중심에 위치했을 때와 중심에서 벗어난 시간을 인식 할 수있는 컴퓨터 프로그램을 구축하는 것으로 구성되었습니다.
Bottom은이 기술이 극도로 먼 거리에서도 Starshade의 위치에서 약간의 변화를 감지하는 데 매우 효과적이라는 것을 발견했습니다. JPL 엔지니어 인 Thibault Flinois와 그의 동료들은 그 자체가 일관되게 유지되도록하기 위해 Starshade의 스러 스터가 정렬을 유지하기 위해 언제 발사해야하는지 결정하기 위해 Bottom 's 프로그램에서 제공 한 정보에 의존하는 일련의 알고리즘을 개발했습니다.
Bottom의 연구 결과와 함께이 보고서는 더 큰 별 모양과 망원경을 사용하고 74,000km (46,000 마일) 떨어진 곳에 위치하더라도 자동화 된 센서와 추진 장치를 사용하여 두 우주선을 정렬하는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 자율 시스템에 관한 한 혁명적이지만,이 제안은 NASA 과학자들에게 오랜 전통을 기반으로합니다.
NASA의 Starshade Technology Development 활동 관리자 Phil Willems는 다음과 같이 설명했습니다.
“이것은 이전의 성공을 바탕으로 우주 기술이 어떻게 더 비범 해 졌는지 보여주는 좋은 예입니다. 우리는 국제 우주 정거장에서 캡슐이 도킹 될 때마다 우주 비행을 이용합니다. 그러나 Michael과 Thibault는 그 이상을 넘어 지구 자체보다 더 큰 규모로 대형을 유지하는 방법을 보여주었습니다.”
NASA가 이러한 엄격한 "형성 감지 및 제어"요구 사항을 충족 할 수 있음을 확인함으로써 Bottom 및 동료 JPL 엔지니어 인 Thibault Flinois는 Starshade 임무에 직면 한 세 가지 기술 격차 중 하나를 해결했습니다. 특히 정확한 거리가 음영의 크기와 어떻게 관련되어 있는지 그 자체와 망원경의 기본 거울.
향후 몇 년간 나올 NASA의 차세대 우주 망원경 중 하나 인 WFIRST는 다른 형태의 차광 기술을 사용하는 첫 번째 임무가 될 것입니다. 항성 코로나 그래프로 알려진이 기기는 망원경에 통합되어 해왕성의 이미지를 목성 크기의 외계 행성에 직접 캡처 할 수 있습니다.
스타 셰이드 프로젝트는 아직 비행 승인을받지 않았지만, 2020 년대 후반까지 WFIRST와 협력하도록 프로젝트를 보낼 수 있습니다. 대형 비행 요건을 충족시키는 것은 프로젝트가 실현 가능하다는 것을 입증하기위한 한 단계 일뿐입니다. NASA JPL에 의해 Starshade 임무가 어떻게 작동하는지 설명하는이 멋진 비디오를 확인하십시오.
