Телескоп, который сменит JWST (часть 1)
Оригинал взят у za_neptunie в Следующий большой оптический телескоп в космосе после Хаббла (часть 1)
Сравнение по угловому разрешению 12-метрового варианта будущего космического телескопа (54 1.3-метровых сегмента) с космическим телескопом Хаббл (2.4-метровое монолитное зеркало). Источник.
В прошлом году я писал, что следующим большим космическим телескопом после телескопа Вебб станет новый оптический телескоп. Тогда он назывался, как проект ATLAST (Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope). В недавней статье в Архиве.орг этой теме посвящено сразу 163 страниц. Обзор в основном рассматривает научные задачи будущего космического телескопа, показывая решение, каких вопросов в современной астрономии является наиболее актуальным. У проекта новое название: HDST (Космический телескоп высокого разрешения или High-Definition Space Telescope), но в целом он повторяет детали проекта ATLAST или проекта LUVOIR (Large UV/Optical IR Surveyor). За основу взят вариант 12-метрового зеркала. Прежде чем рассматривать научные задачи нового проекта рассмотрим его технические детали:
Угловое разрешение нового инструмента должно превысить телескоп Хаббл в 4-5 раз и достигнуть 10 mas на длине волны в 500 нанометров. Размер поля зрения составит примерно 6 угловых минут. Телескоп должен быть чувствителен к достаточно широкому диапазону от 100 нанометров (УФ) до 2 микрон (ближний ИК). Особенно такой телескоп будет незаменим в УФ-диапазоне, который недоступен при наблюдениях с наземных обсерваторий. В результате на этих длинах волн спектроскопия будет в 25-100 раз чувствительнее, чем у космического телескопа Хаббл. Скорее всего, для этих целей будет создан аналог спектрографа COS c R=20000-150000. Также рассматривается вопрос создания мультиобъектного спектрографа со средним разрешением (R=100-5000). Как я уже сказал выше, за основу взят 12-метровый вариант зеркала. Он должен состоять из 54 1.3-метровых сегментов. Для сравнения у телескопа Вебб их 36 штук размером по 1.7 метров:
Такой размер зеркала лучше всего удовлетворяет поиску обитаемости у близнецов Земли и пространственному разрешению галактик в масштабе 100 парсек. Сегментированный вариант зеркала лучше тем, что он позволяет поместить телескоп на существующих РН с диаметром головного обтекателя в 5 метров. В то время как вариант монолитного зеркала требует РН сверхтяжелого класса (SLS Block 2), и даже эта проектируемая ракета ограничивает диаметр монолитного зеркала в 8-10 метров.
Размещение 12-метрового варианта телескопа (54-сегмента зеркала по 1.3-метра) на РН “Тяжелая Дельта“.
С целью обнаружения экзопланет для телескопа разрабатываются два возможных варианта коронографа: внутренний и внешний. Коронограф должен для этого уменьшать свет звезды в 10 миллиардов раз, и быть достаточно эффективным, чтобы за 1 год наблюдений поискать близнецы Земли у всех звезд в радиусе 20 парсек. Вариант внешнего коронографа предусматривает развертывание в космосе отдельной “коронографической маски“ диаметром в 80-100 метров, которая будет совершать полет в 160-200 тысячах км от телескопа и затмевать для него звезды, у которых необходимо поискать планеты. Эта “маска“ должна отслеживать своё положение в космосе с точностью в 1 метр. Такой вариант позволит обнаруживать аналоги системы Солнца и Земля до расстояния в 20 парсек. Теоретически это позволит найти 20 таких планет, чтобы затем поискать в их спектрах биосигнатуры (к примеру, линии свободного кислорода). Шансы обнаружить такие биосигнатуры у близнецов Земли оцениваются в 5%. В случае меньшего размера зеркала космического телескопа количество возможных открытий близнецов Земли резко падает при времени наблюдений в 1 год:
Технические требования к коронографу:
Кроме того в случае меньшего зеркала резко снижаются возможности телескопа для целей космологии:
Остальные приборы также обещают быть уникальными. Диаметр фокусной плоскости телескопа составляет почти 1 метр, поэтому число пикселей матрицы камеры для телескопа будет превышать 1 миллиард, и возможно даже превосходить все созданные до сих пор подобные инструменты:
Разместить телескоп предлагается в точке L2 системы Земля - Луна. Температура зеркала телескопа будет 270 Кельвинов, в отличие от телескопа Вебб с температурой 50 Кельвинов. Ожидается, что телескоп за сутки будет собирать 250 ГБ данных, этот показатель превышает телескоп GAIA в 5-10 раз. Планируемое время работы телескопа составит 10 лет. Возможно, телескоп будет обслуживаемым автоматическими аппаратами.
Технические требования для телескопа и сравнение их с телескопом Веб.
Телескоп будет создан при использовании различных технологий от прошлых проектов космических телескопов: Хаббл (запуск в 1990 году), Спитцер (запуск в 2003 году), JSWT (запуск в 2018 году) и WFIRST/AFTA (середина 2020х годов).
Также планируется, что создание уменьшенной модели коронографической внешней “маски“ диаметром в 30-40 метров будет отработано для телескопа WFIRST/AFTA. Такая маска поместится в существующие РН с головным обтекателем диаметром 5 метров. Ключевые технологии, используемые в проекте:
В следующей части я начну рассказывать о главных научных задачах этого телескопа.
Сравнение по угловому разрешению 12-метрового варианта будущего космического телескопа (54 1.3-метровых сегмента) с космическим телескопом Хаббл (2.4-метровое монолитное зеркало). Источник.
В прошлом году я писал, что следующим большим космическим телескопом после телескопа Вебб станет новый оптический телескоп. Тогда он назывался, как проект ATLAST (Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope). В недавней статье в Архиве.орг этой теме посвящено сразу 163 страниц. Обзор в основном рассматривает научные задачи будущего космического телескопа, показывая решение, каких вопросов в современной астрономии является наиболее актуальным. У проекта новое название: HDST (Космический телескоп высокого разрешения или High-Definition Space Telescope), но в целом он повторяет детали проекта ATLAST или проекта LUVOIR (Large UV/Optical IR Surveyor). За основу взят вариант 12-метрового зеркала. Прежде чем рассматривать научные задачи нового проекта рассмотрим его технические детали:
Угловое разрешение нового инструмента должно превысить телескоп Хаббл в 4-5 раз и достигнуть 10 mas на длине волны в 500 нанометров. Размер поля зрения составит примерно 6 угловых минут. Телескоп должен быть чувствителен к достаточно широкому диапазону от 100 нанометров (УФ) до 2 микрон (ближний ИК). Особенно такой телескоп будет незаменим в УФ-диапазоне, который недоступен при наблюдениях с наземных обсерваторий. В результате на этих длинах волн спектроскопия будет в 25-100 раз чувствительнее, чем у космического телескопа Хаббл. Скорее всего, для этих целей будет создан аналог спектрографа COS c R=20000-150000. Также рассматривается вопрос создания мультиобъектного спектрографа со средним разрешением (R=100-5000). Как я уже сказал выше, за основу взят 12-метровый вариант зеркала. Он должен состоять из 54 1.3-метровых сегментов. Для сравнения у телескопа Вебб их 36 штук размером по 1.7 метров:
Такой размер зеркала лучше всего удовлетворяет поиску обитаемости у близнецов Земли и пространственному разрешению галактик в масштабе 100 парсек. Сегментированный вариант зеркала лучше тем, что он позволяет поместить телескоп на существующих РН с диаметром головного обтекателя в 5 метров. В то время как вариант монолитного зеркала требует РН сверхтяжелого класса (SLS Block 2), и даже эта проектируемая ракета ограничивает диаметр монолитного зеркала в 8-10 метров.
Размещение 12-метрового варианта телескопа (54-сегмента зеркала по 1.3-метра) на РН “Тяжелая Дельта“.
С целью обнаружения экзопланет для телескопа разрабатываются два возможных варианта коронографа: внутренний и внешний. Коронограф должен для этого уменьшать свет звезды в 10 миллиардов раз, и быть достаточно эффективным, чтобы за 1 год наблюдений поискать близнецы Земли у всех звезд в радиусе 20 парсек. Вариант внешнего коронографа предусматривает развертывание в космосе отдельной “коронографической маски“ диаметром в 80-100 метров, которая будет совершать полет в 160-200 тысячах км от телескопа и затмевать для него звезды, у которых необходимо поискать планеты. Эта “маска“ должна отслеживать своё положение в космосе с точностью в 1 метр. Такой вариант позволит обнаруживать аналоги системы Солнца и Земля до расстояния в 20 парсек. Теоретически это позволит найти 20 таких планет, чтобы затем поискать в их спектрах биосигнатуры (к примеру, линии свободного кислорода). Шансы обнаружить такие биосигнатуры у близнецов Земли оцениваются в 5%. В случае меньшего размера зеркала космического телескопа количество возможных открытий близнецов Земли резко падает при времени наблюдений в 1 год:
Технические требования к коронографу:
Кроме того в случае меньшего зеркала резко снижаются возможности телескопа для целей космологии:
Остальные приборы также обещают быть уникальными. Диаметр фокусной плоскости телескопа составляет почти 1 метр, поэтому число пикселей матрицы камеры для телескопа будет превышать 1 миллиард, и возможно даже превосходить все созданные до сих пор подобные инструменты:
Разместить телескоп предлагается в точке L2 системы Земля - Луна. Температура зеркала телескопа будет 270 Кельвинов, в отличие от телескопа Вебб с температурой 50 Кельвинов. Ожидается, что телескоп за сутки будет собирать 250 ГБ данных, этот показатель превышает телескоп GAIA в 5-10 раз. Планируемое время работы телескопа составит 10 лет. Возможно, телескоп будет обслуживаемым автоматическими аппаратами.
Технические требования для телескопа и сравнение их с телескопом Веб.
Телескоп будет создан при использовании различных технологий от прошлых проектов космических телескопов: Хаббл (запуск в 1990 году), Спитцер (запуск в 2003 году), JSWT (запуск в 2018 году) и WFIRST/AFTA (середина 2020х годов).
Также планируется, что создание уменьшенной модели коронографической внешней “маски“ диаметром в 30-40 метров будет отработано для телескопа WFIRST/AFTA. Такая маска поместится в существующие РН с головным обтекателем диаметром 5 метров. Ключевые технологии, используемые в проекте:
В следующей части я начну рассказывать о главных научных задачах этого телескопа.