universet i dag

NASA har brug for din hjælp til at designe en stjerneskærm til at observere exoplaneter

Området for exoplanetforskning er nået langt i de sidste par årtier. Til dato er 5.063 exoplaneter blevet bekræftet i 3.794 systemer uden for vores eget, med yderligere 8.819 kandidater, der venter på bekræftelse. Titusinder flere planeter forventes at blive fundet i de kommende år takket være næste generations observatorier. Det ultimative mål i denne søgen er at finde planeter, der er “jordlignende”, hvilket betyder, at de har en god chance for at understøtte liv. Dette er ikke nogen nem opgave, da klippeplaneter, der er i deres moderstjernes beboelige zoner (HZ’er), har tendens til at danne tætte baner, hvilket gør dem sværere at se.

For at forenkle denne proces designer NASA et hybridobservatorium bestående af en “stjerneskygge”, der blokerer en stjernes lys, hvilket gør det muligt for et jordbaseret teleskop direkte at afbilde planeter, der kredser om den. Konceptet er kendt som Hybrid Observatory for Earth-like Exoplanets (HOEE), og NASA søger offentligt input for at gøre det til virkelighed. Til det formål lancerede de Ultralight Starshade Structural Design Challenge, og bad deltagerne om at komme med et design til en let Starshade-struktur, der kunne bruges som en del af HOEE-konceptet.

Udfordringen er hostet af GrabCAD, en Massachusetts-baseret startup, der er vært for en gratis cloud-baseret platform, der hjælper ingeniørteams med at samarbejde og administrere, se og dele computerstøttet design (CAD)-filer. NASA Tournament Lab klarer udfordringen, der understøtter NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) undersøgelse af HOEE-konceptet. Udfordringen er en del af NASAs priser, udfordringer og Crowdsourcing-program, som overvåges af NASAs Space Technology Mission Directorate (STMD).

Fjern alle annoncer på Universe i dag

Tilmeld dig vores Patreon for kun $3!

Få en annoncefri oplevelse for livet

Hidtil er de fleste kendte exoplaneter blevet bekræftet ved indirekte metoder. Disse omfatter transitmetoden (også kendt som transitfotometri), som bruger periodiske fald i en stjernes lysstyrke til at detektere tilstedeværelsen af ​​en eller flere planeter, der passerer (transiterer) foran den i forhold til observatøren. En anden er den radiale hastighedsmetode (også kendt som Doppler-spektroskopi), som bruger en stjernes frem- og tilbagegående bevægelse (i forhold til observatøren) til at bestemme gravitationspåvirkningerne, der virker på stjernen (dvs. et planetsystem).

Når de bruges i kombination, er disse metoder meget effektive til at begrænse størrelsen og omløbsperioden for exoplaneter (transitmetode) og deres respektive masser (radialhastighedsmetode). Med næste generations instrumenter som dette James Webb rumteleskop (JWST), kan astronomer udføre direkte billeddannelsesundersøgelser af exoplaneter. Lys fra fjerne exoplaneter fanges direkte og analyseres med et spektrometer. De opnåede spektre kan give data om en planets overflademineraler og bestemme tilstedeværelsen af ​​oceaner, kontinenter, vejrsystemer, vegetation og de gasser, der udgør dens atmosfære.

Disse data vil gøre det muligt for astronomer og astrobiologer at karakterisere exoplaneter og pålideligt sige, om en planet er “beboelig” eller ej. En vigtig del af denne metode er coronagraph, et instrument, der blokerer for blænding fra værtsstjerner, så lys reflekteret fra exoplanetatmosfærer kan visualiseres og scannes med spektrometre for at bestemme den kemiske sammensætning. sagde dr John Mather, en senior astrofysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center og en senior projektforsker for JWST:

“Hybrid Observatory kunne hjælpe os med at besvare nogle af de mest presserende spørgsmål om udenjordisk liv. At observere mange systemer ville hjælpe med at besvare spørgsmålet om, hvorfor konfigurationer som vores er sjældne, og hvorfor ingen er helt som hjemme. Det er virkelig spændende, at offentligheden kan være en del af denne revolutionerende indsats. Jeg kan ikke vente med at se, hvilke idéer de kommer med på bordet.”

NASA søger designs til en ultralet stjerneparaplystruktur til at understøtte den foreslåede NASA Advanced Innovative Concepts (NIAC) undersøgelse kaldet Hybrid Observatory for Earth-like Exoplanets (HOEE). Billedkredit: NASA/NAIC

Nøglen til HOEE er Starshade-rumfartøjet, et koncept, der blev udviklet tilbage i 2016 af Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) ved NASA JPL. Oprindeligt troede man, at kun rumteleskoper som dette James Webb og Nancy Grace romerske rumteleskop (RST) kunne drage fordel af et rumskib af Starshade-typen. Men med HOEE-konceptet kunne jordbaserede teleskoper, der falder i 30-meter (~100-fod) klassen, også udføre direkte billeddannelsesundersøgelser. Disse omfatter næste generations observatorier såsom Extremely Large Telescope (ELT), Giant Magellan Telescope (GMT) og Thirty Meter Telescope (TMT).

Til Ultralight Starshade Structural Design Challenge leder NASA efter ideer til en letvægtsstjerneskærm, der kunne gøre netop det. Ifølge NASA er målet med denne udfordring at udvikle en “innovativ stjerneparaplystruktur med lav masse, der kunne opfylde kravene til masse, form, styrke og stivhed.” Deltagere kan frit vælge mellem fire foreslåede designs (eller en blanding heraf), herunder:

1. Ultralet version af det nuværende JPL HabEx-koncept
2. Paraply med blomsterblade
3. Stivbar oppustet struktur
4. Truss-baserede strukturer

Det ideelle design, siger de, giver mulighed for kompakt indpakning og vellykket implementering i kredsløb om Jorden. Med andre ord skal den kunne foldes og foldes op for at tillade rumfartøjet at passe ind i en raketlastkåbe og derefter foldes ud, når det når rummet. Dette svarer til, hvad ingeniører opnåede med James Webb, især hvad angår det primære spejl og solskærm. De påpeger også, at den skal have den lavest mulige masse for lettere (og billigere) opsendelse, at dens kemiske thrustere kan holde den på linje under observationer, og at den kan ændre sin bane for at observere forskellige mål.

Disse og andre detaljer (herunder orbital afstand og stjerneparaplydiameter) er angivet på udfordringssiden:

“En stjerneskygge i kredsløb (170.000 km væk) kunne kaste en skygge på den centrale stjerne uden at blokere for lys, der reflekteres fra dens planeter. For at den kan bruges sammen med de største jordbaserede teleskoper, skal stjerneskærmen være 100m i diameter. Denne store struktur skal være tæt pakket for at passe ind i kåben på en stor raket (f.eks. Falcon Heavy eller Starship).

“Det skal også have den lavest mulige masse, så kemiske thrustere kan holde det på linje under observationer, og det sol-elektriske fremdriftssystem kan ændre kredsløb for at observere mange mål.” NASA udforsker banebrydende mekaniske/strukturelle koncepter for en deployerbar stjerneparaplystruktur med lav masse, høj stabilitet og høj stivhed.”

For at kvalificere sig til denne udfordring skal deltagerne enten være amerikanske statsborgere eller fra et berettiget land (identificeret her). De fem bedste bidrag deler en præmie på $7.000. Den fulde liste over konkurrencekrav og al relevant information og dokumentation vil blive offentliggjort på GrabCAD-udfordringssiden.

Yderligere læsning: NASA

Leave a Comment

Your email address will not be published.