Teleskopy kosmiczne z prędkością światła
Światło pozostaje najszybszym zjawiskiem w kosmosie, przemieszcza się z prędkością bliską 300 000 kilometrów na sekundę. Teleskopy obserwujące to zjawisko ? od fal radiowych po promienie gamma ? powstają w znacznie wolniejszych tempach.
Weźmy za przykład Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba. NASA prowadziła studia wykonalności misji w połowie lat dziewięćdziesiątych, a w 2002 roku wybrała wykonawcę do zaprojektowania i zbudowania jego konstrukcji. Jednak JWST wystartował dopiero pod koniec 2021 roku, po znacznych przekroczeniach kosztów i harmonogramu.
Obecnie NASA planuje przyspieszenie tempa prac. Celem jest udowodnienie, że potrafi budować i uruchamiać kluczowe misje astrofizyczne szybciej i w sposób bardziej przewidywalny. Od umieszczenia teleskopu Nancy Grace Roman Space Telescope na platformie startowej przed planowanym terminem, po reorganizację mniejszych projektów ? agencja rozważa nowe podejście do rozwoju obserwatoriów kosmicznych. Jednocześnie prywatny zespół rozwijający własny teleskop kosmiczny dąży do wyprzedzenia działań rządowych i porusza się jeszcze szybciej.
Pierwszym krokiem w realizacji tego planu jest ograniczenie opóźnień przy kolejnej dużej misji astrofizycznej, teleskopie Roman Space Telescope. Jak dotąd projekt odnosi sukcesy.
Podczas sesji na dorocznej konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Phoenix 5 stycznia przedstawiciele programu stwierdzili, że Roman ? teleskop z lustrem porównywalnym z Hubble?em, lecz z szerszym polem widzenia ? ma być gotowy do startu we wrześniu, kilka miesięcy przed formalnie wyznaczonym terminem na maj 2027 roku.
Kierownik naukowy programu Romana w Goddard Space Flight Center, Julie McEnery, podawała nawet konkretną datę startu: 28 września o 6:40 czasu wschodniego. Wskazała, że cel jest realny i zespół jest na dobrej drodze.
Montaż statku kosmicznego został zakończony w listopadzie i obecnie przechodzi testy w Goddard. Plan przewiduje wysłanie go do Kennedy Space Center w czerwcu, aby przygotować do startu na rakiecie Falcon Heavy firmy SpaceX.
Urzędnicy NASA podkreślają, że nie dokonano żadnych kompromisów w kwestii naukowych wymogów misji; projekt spełnia lub przewyższa wszystkie kryteria. Jednocześnie zespół potwierdził, że to właśnie ta misja została opisana w przeglądzie potwierdzającym misję.
W ostatnich latach NASA kładła nacisk na utrzymanie Roman w granicach kosztów i harmonogramu, aby pokazać, że wyciągnięto wnioski z JWST i zyskać poparcie dla przyszłych dużych teleskopów kosmicznych, takich jak planowane Habitable Worlds Observatory. Roman mieści się także w budżecie, z całkowitym kosztem cyklu życia szacowanym na 4,3 miliarda dolarów.
Chociaż start Romana jest planowany na kilka miesięcy, agencja jest pewna powodzenia. Szef zespołu astrofizyki NASA w rozmowie na kongresie AAS wspominał, że nie chcą, aby flagowe misje były opóźniane, i dodał, że Romana ekipa udowodniła, iż potrafi realizować takie projekty na czas.
Roman był jednym z przykładów podanych przez NASA jako dowód na chęć przyspieszenia prac nad misjami astrofizycznymi. Innym przykładem jest próba ponownego podniesienia orbity Swift, gamma-teleskopu uruchomionego w 2004 roku, którego orbita malała z powodu oporu atmosferycznego. W ubiegłym roku NASA ostrzegła, że bez działań misja mogłaby wejść do atmosfery pod koniec 2026 roku.
W zeszłym roku NASA przyznała kontrakt o wartości 30 milionów dolarów startupowi zajmującemu się serwisowaniem satelitów, Katalyst Space, na opracowanie statku kosmicznego przebudowanego do dokowania z Swift i podniesienia jego orbity. Start planowany jest na czerwiec na rakiecie Pegasus XL.
Jeśli plan podniesienia orbity zostanie zrealizowany, start nastąpi w około 12 miesięcy; jest to tempo znacznie szybsze niż przy większości projektów cubesat, które mogą wymagać kilku lat na opracowanie, stwierdził Domagal-Goldman. Zastrzeżono jednak, że reboost nie był dotąd praktykowany i będzie to pierwsza próba tego typu przedsięwzięcia dla Katalyst Space.
Wypowiadając się na temat możliwości szybkiego postępu, zwrócił uwagę, że niektóre decyzje wiążą się z ryzykiem, ale ryzyko to uzasadniają korzyści z utrzymania Swifta w serwisie przez lata.
Przyspieszenie dotyczy także przyszłych misji. NASA analizuje możliwość (AO) dla misji Small Explorer, skracając proces przeglądu i pomijając fazę badań wykonalności, aby wybrana misja mogła startować zgodnie z pierwotnym harmonogramem, mimo że publikacja AO została opóźniona o rok.
Domagal-Goldman zdradził, że rozważane są także inne metody przyspieszenia procesu AO dla kolejnych misji, wraz z planowanym w tym roku forum na zbieranie pomysłów. Wiosenny warsztat innowacyjny ma zbadać, w jaki sposób rozwijające się możliwości sektora prywatnego w kosmosie ? na przykład nowe duże nośniki ? mogą wspierać rozwój misji.
"Staramy się znaleźć sposoby na przyspieszenie prac," dodał.
Główny teleskop będący następcą Romana, Habitable World Observatory, ma służyć jako testowy poligon dla nowych rozwiązań. NASA prowadzi wstępne prace planistyczne nad misją, która mogłaby wystartować najwcześniej na początku lat 2040.
Bezpośrednio po spotkaniu AAS NASA ogłosiła wybór siedmiu firm do przeprowadzenia stosunkowo niedrogich studiów nad różnymi technologiami, które mogłyby zostać uwzględnione w misji, takimi jak lustro teleskopu, napędy i możliwości serwisowania. Te studia są częścią szerzej zakrojonych działań mających usprawnić projekt i kluczowe systemy przed rozwojem obserwatorium, a łączna wartość kontraktów nie została ujawniona, lecz są to niewielkie kwoty liczone w kilku milionach dolarów.
Szef zespołu Domagal-Goldman poinformował podczas sesji 6 stycznia, że poświęcenie znacznych zasobów z góry pomoże nie tylko zrozumieć zakres projektu, lecz także architekturę podporą naukę, która będzie generowana przez obserwatorium.
To podejście miało umożliwić późniejszym etapom szybsze działanie; według niego, prace na początku nad czymś większym mają wymuszać na całej społeczności innego rodzaju zaangażowanie, na które liczą ich partnerzy z poza sali.
NASA nie podała jeszcze informacji o zmianach w harmonogramie rozwoju misji, która ma wejść w fazę rozwoju na początku lat 2030, a start najwcześniej na początku lat 2040. Mimo to wszystko wpisuje się w szerszy nacisk na przyspieszenie prac nad misjami astrofizycznymi.
Administrator NASA Jared Isaacman skomentował na corocznym zebraniu agencji: lubię misje flagowe w portfelu naukowym i chciałbym widzieć ich więcej, aby uruchamiać je częściej.
Jedna z ciekawszych sesji na AAS odbyła się 7 stycznia i przyciągnęła tłumy, z otwartym barem w korytarzu poza główną salą ? rzadka praktyka na konferencjach. Uczestnicy jednak nie ograniczali się do drinków; chętnie słuchali o ambitnych planach prywatnych obserwatoriów. Sesja nosiła nazwę Schmidt Observatory System ? More Astrophysics for More People.
Schmidt Sciences, założona przez byłego dyrektora Google Erica Schmidta i jego żonę Wendy, wykorzystała spotkanie do zaprezentowania Schmidt Observatory System, zestawu trzech naziemnych obserwatoriów optycznych i radiowych oraz jednego teleskopu kosmicznego, nad którym firma pracuje przy współudziale partnerów.
Szef instytutu astrofizyki i nauk kosmicznych w Schmidt Sciences, Arpita Roy, powiedziała, że obserwatoria te nie tylko odpowiadają na istniejące pytania, lecz także otwierają nowe możliwości badawcze. Filantropijskie finansowanie obserwatoriów naziemnych ma długą historię, lecz wcześniejsze prywatne projekty teleskopów kosmicznych nie osiągały zamierzonych rezultatów.
W okolicach tego samego czasu inna prywatna grupa, BoldlyGo Institute, dążyła do pozyskania funduszy na prywatne misje kosmiczne, lecz bez większych postępów. Różnica polega na tym, że Schmidt Observatory System jest wspierane przez miliardera, który zobowiązał się sfinansować wszystkie cztery obserwatoria. Z relacji Stu Feldmana wynika, że zaczęli od projektu bardzo dużego teleskopu kosmicznego o lustro 6,5 metra, równiej wielkości do JWST, ale w jednym monolicie; zainwestowano nawet w blank lustra.
Problem polegał na tym, że niektóre aspekty projektu okazały się trudne do zrealizowania, zwłaszcza możliwość umieszczenia go na pożądanej orbicie w nadchodzącej przyszłości. Planowe harmonogramy Starshipów były podatne na zmiany; po prostu stwierdziliśmy, że to nie zadziałało.
Z biegiem czasu jesienią 2024 Schmidt Sciences zwróciło się ku mniejszemu teleskopowi, który mógłby być wystrzelony rakietami średniej klasy. Do listopada 2025 organizacja była gotowa przejść na taki kosmiczny statek o nazwie Lazuli.
Chociaż Lazuli jest mniejszy niż pierwotny projekt, pozostaje imponującym obserwatorium. Lustro o średnicy trzech metrów będzie większe od lustra Hubble?a i Romana, które mają odpowiednio 2,4 metra. Wyposażone zostanie w kamerę szerokiego pola, spektrometr i koronaograf, instrument blokujący światło gwiazd, aby umożliwić obserwację potencjalnych planet orbitujących wokół nich.
"Lazuli ma dostarczyć obraz wysokiej jakości porównywalny z Hubble?em," ocenił Pete Klupar, dyrektor wykonawczy Lazuli w Schmidt Sciences i były dyrektor inżynierii w NASA Ames. Dodał, że projekt zajmie trzy lata i osiągnie koszty rzędu setek projektów milionów dolarów ? znacznie niższe niż wcześniejsze misje flagowe w astrofizyce.
Osiągnięcie tych celów wymaga użycia komponentów dostępnych na rynku. Szacuje się, iż 80% Lazuli będzie opierało się na hardware gotowym do użycia, z historią lotu. Pozostałe 20% to głównie wybrane elementy samego teleskopu i instrumentów.
Klupar podkreślił, że organizacja znalazła sposób na usprawnienie prac, by umożliwić start już w połowie 2028 roku. Plan obejmuje montaż statku kosmicznego w pobliżu miejsca startu na Florydzie i możliwość pominięcia niektórych testów środowiskowych, takich jak testy akustyczne i wibracyjne.
"Uwierzyliśmy, że istnieje ścieżka do wyeliminowania niektórych testów na poziomie systemu," stwierdził.
Innym czynnikiem przyspieszającym rozwój statku kosmicznego jest struktura zarządzania. "Mamy jednego akcjonariusza," powiedział, nawiązując do Schmidta i jego żony.
"To eliminuje paraliż decyzyjny i pozwala podejmować przemyślane ryzyko, które inni zwykle unikają."
Podczas gdy wśród uczestników byli entuzjaści Lazuli, znalazła się również nuta sceptycyzmu. Niektórzy obawiają się, że prywatne firmy nie będą w stanie zbudować teleskopu kosmicznego na poziomie Hubble?a, pracując w rytmie i budżecie typowych satelitów geostacjonarnych.
"Wiele osób podchodzi do tego z niedowierzaniem," przyznał Klupar. "Jesteśmy na agresywnej, lecz realnej ścieżce."
"Całkiem możliwe, że nie wszystko uda się zrealizować na czas," przyznał Feldman. Jednak wierzy, że Lazuli może spełnić jeden z celów, czyli wpłynąć na harmonogram i koszty badań astronomicznych.
"Prędkość to własna forma inteligencji," stwierdził Klupar, nawiązując do myśli Vannevara Busha. Wkrótce przekonamy się, jak mądrze potrafią działać zarówno NASA, jak i prywatne inicjatywy w kwestii misji kosmicznych.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł!
