Teleskop luar angkasa Hubble telah berada di luar angkasa selama 28 tahun, menghasilkan beberapa gambar kosmos yang paling indah dan penting secara ilmiah yang pernah diambil umat manusia. Tapi mari kita hadapi itu, Hubble semakin tua, dan mungkin tidak akan bersama kita terlalu lama.
James Webb Space Telescope milik NASA sedang dalam tahap akhir pengujian, dan WFIRST sedang menunggu. Anda akan senang mengetahui ada lebih banyak teleskop ruang angkasa dalam karya ini, satu set empat instrumen kuat dalam desain sekarang, yang akan menjadi bagian dari Survei Decadal berikutnya, dan membantu menjawab pertanyaan paling mendasar tentang kosmos.
Saya tahu, saya tahu, Teleskop Luar Angkasa James Webb bahkan belum mencapai ruang angkasa, dan masih bisa ada lebih banyak keterlambatan saat melewati tes yang sedang berjalan. Pada saat saya merekam video ini, sepertinya Mei 2020, tapi ayolah, Anda tahu akan ada penundaan.
Dan kemudian ada WFIRST, teleskop ruang inframerah dengan sudut lebar yang sebenarnya terbuat dari teleskop kelas Hubble yang tidak diperlukan lagi oleh Kantor Pengintaian Nasional. Gedung Putih ingin membatalkannya, Kongres menyelamatkannya, dan sekarang NASA sedang membuat bagian-bagiannya. Dengan asumsi itu tidak mengalami penundaan lebih lanjut, kami melihat peluncuran pada pertengahan tahun 2020-an.
Saya sebenarnya telah membuat episode tentang supertelescopes, dan berbicara tentang James Webb dan WFIRST, jadi jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang observatorium itu, periksa dulu.
Hari ini kita akan melangkah lebih jauh ke masa depan, untuk melihat teleskop generasi berikutnya. Yang bisa diluncurkan setelah teleskop yang diluncurkan setelah teleskop yang datang berikutnya.
Sebelum saya menggali misi ini, saya perlu berbicara tentang Decadal Survey. Ini adalah laporan yang dibuat oleh Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional AS untuk Kongres dan NASA. Ini pada dasarnya adalah daftar harapan dari para ilmuwan ke NASA, yang mendefinisikan pertanyaan terbesar yang mereka miliki di bidang sains mereka.
Ini memungkinkan Kongres untuk menetapkan anggaran dan NASA untuk mengembangkan ide-ide misi yang akan membantu memenuhi sebanyak mungkin tujuan sains ini.
Survei-survei ini dilakukan setiap dekade sekali, menyatukan komite-komite dalam sains Bumi, sains planet, dan astrofisika. Mereka mengajukan ide, berdebat, memilih dan akhirnya menyetujui serangkaian rekomendasi yang akan menentukan prioritas sains selama dekade berikutnya.
Kami saat ini dalam periode Survei Decadal 2013-2022, jadi hanya dalam beberapa tahun, survei berikutnya akan jatuh tempo, dan menetapkan misi dari 2023-2032. Saya tahu, itu benar-benar terdengar seperti masa depan yang jauh, tetapi waktu benar-benar habis untuk menyatukan kembali band.
Jika Anda tertarik, saya akan meletakkan tautan ke Decadal Survey terakhir, ini adalah dokumen yang menarik dan Anda akan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana misi-misi disatukan.
Kami masih beberapa tahun lagi dari dokumen terakhir, tetapi proposal serius sedang dalam tahap perencanaan untuk teleskop ruang angkasa generasi berikutnya, dan mereka mengagumkan. Mari kita bicarakan mereka.
HabEx
Misi pertama yang akan kita lihat adalah HabEx, atau Habaging Exoplanet Imaging Mission. Ini adalah pesawat ruang angkasa yang akan langsung memotret planet yang mengorbit bintang lain. Ini akan menargetkan semua jenis planet, dari Jupiters yang panas hingga Bumi super, tetapi target utamanya adalah memotret planet ekstrasurya yang mirip Bumi dan mengukur atmosfernya.
Dengan kata lain, HabEx akan mencoba dan mendeteksi sinyal kehidupan di planet yang mengorbit bintang lain.
Untuk menyelesaikan ini, HabEx perlu memblokir cahaya dari bintang, sehingga banyak planet yang lebih redup di dekatnya dapat terungkap. Ini akan memiliki satu dan mungkin dua cara untuk melakukan ini.
Yang pertama menggunakan coronagraph. Ini adalah titik kecil yang berada di dalam teleskop itu sendiri, yang diposisikan di depan bintang dan menghalangi cahayanya. Cahaya yang tersisa melewati teleskop berasal dari benda yang lebih redup di sekitar bintang dan dapat dicitrakan oleh sensor instrumen.
Teleskop ini memiliki cermin khusus yang dapat dideformasi yang dapat diubah dan disetel hingga planet yang lebih redup terlihat.
Berikut adalah contoh coronagraph yang digunakan, di Teleskop Sangat Besar Eropa Southern Observatory. Bintang pusat disembunyikan, mengungkapkan disk debu redup di sekitarnya. Berikut adalah gambar langsung dari katai coklat yang mengorbit bintang.
Dan ini adalah salah satu video paling dramatis yang saya pikir pernah saya lihat, dengan 4 dunia seukuran Jupiter mengorbit di sekitar bintang HR 8799. Ini sedikit trik, para peneliti menggerakkan gerakan planet-planet di antara pengamatan, tetapi tetap saja wow.
Metode kedua untuk memblokir cahaya adalah menggunakan Starshade. Ini adalah pesawat ruang angkasa yang benar-benar terpisah yang terlihat seperti roda gila. Itu terbang puluhan ribu kilometer jauhnya dari teleskop, dan ketika diposisikan dengan sempurna, itu menghalangi cahaya dari bintang pusat, sementara memungkinkan cahaya dari planet bocor di sekitar tepi.
Trik dengan Starshade adalah kelopak itu, yang menciptakan tepi yang lebih lembut sehingga gelombang cahaya dari planet redup kurang tertekuk. Ini menciptakan bayangan yang sangat gelap yang seharusnya memiliki peluang terbaik untuk mengungkapkan planet.
Tidak seperti kebanyakan misi, Starshades seperti ini dapat digunakan dengan observatorium apa pun di luar angkasa. Jadi, Hubble, James Webb atau observatorium lainnya dapat memanfaatkan instrumen ini.
Kami selalu mengeluh tentang bagaimana kami hanya dapat melihat sebagian kecil planet di luar sana menggunakan transit atau metode kecepatan radial karena bagaimana hal-hal berbaris. Tetapi dengan misi seperti HabEx, planet-planet dapat dilihat arahnya, dalam konfigurasi apa pun.
Selain misi utama ini, HabEx juga akan digunakan untuk berbagai astrofisika, seperti mengamati Semesta awal, dan mempelajari bahan kimia dari bintang terbesar sebelum dan sesudah mereka meledak sebagai supernova.
Lynx
Selanjutnya, Lynx, yang akan menjadi teleskop sinar-X generasi NASA berikutnya. Anehnya, itu bukan akronim, itu hanya dinamai binatang. Dalam berbagai budaya, Lynx dianggap memiliki kemampuan supranatural untuk melihat sifat asli dari segala sesuatu.
Sinar-X berada di ujung yang lebih tinggi dari spektrum elektromagnetik, dan mereka terhalang oleh atmosfer Bumi, jadi Anda membutuhkan teleskop ruang angkasa untuk dapat melihatnya. Saat ini, NASA memiliki Chandra X-ray Observatory, dan ESA sedang mengerjakan misi ATHENA, yang akan diluncurkan pada 2028.
Lynx akan bertindak sebagai mitra untuk James Webb Space Telescope, mengintip ke tepi Alam Semesta yang dapat diamati, mengungkapkan generasi pertama lubang hitam supermasif, dan membantu memetakan formasi dan merger mereka seiring waktu. Ia akan melihat radiasi yang berasal dari gas panas dari web kosmik awal, ketika galaksi pertama berkumpul.
Dan kemudian akan digunakan untuk memeriksa jenis objek yang Chandra, XMM Newton, dan observatorium sinar-X lainnya fokus pada: pulsar, tabrakan galaksi, collapsar, supernova, lubang hitam, dan banyak lagi. Bahkan bintang normal dapat mengeluarkan sinar X yang memberi tahu kita lebih banyak tentang mereka.
Sebagian besar materi Semesta terletak di awan gas sepanas sejuta Kelvin. Jika Anda ingin melihat Semesta sebagaimana adanya, Anda ingin melihatnya dalam sinar-X.
Teleskop sinar-X berbeda dari observatorium cahaya tampak seperti Hubble. Anda tidak bisa hanya memiliki cermin yang memantulkan sinar-X. Alih-alih, Anda menggunakan cermin yang dapat merumput, yang dapat sedikit mengalihkan foton yang menabraknya, mengarahkannya ke detektor.
Dengan cermin luar 3 meter, bagian awal corong, itu akan memberikan sensitivitas 50-100 kali dengan 16 kali bidang pandang, mengumpulkan foton pada 800 kali kecepatan Chandra.
Saya tidak yakin harus berkata apa lagi. Ini akan menjadi observatorium sinar-X monster. Percayalah, para astronom berpikir ini adalah ide yang sangat bagus.
Origins Space Telescope
Selanjutnya, Teleskop Luar Angkasa Origins atau OST. Seperti James Webb, dan Spitzer Space Telescope, OST akan menjadi teleskop inframerah, yang dirancang untuk mengamati beberapa objek paling keren di Semesta. Tapi itu akan menjadi lebih besar. Sementara James Webb memiliki cermin utama 6,5 meter, cermin OST akan 9,1 meter.
Bayangkan sebuah teleskop hampir sebesar teleskop darat terbesar di Bumi, tetapi di luar angkasa. Di ruang hampa.
Itu tidak akan menjadi besar, itu akan menjadi dingin.
NASA mampu mendinginkan Spitzer menjadi hanya 5 Kelvin - itu 5 derajat di atas nol mutlak, dan hanya sedikit lebih hangat dari suhu latar belakang Semesta. Mereka berencana untuk menurunkan Origins ke 4 Kelvin. Kedengarannya tidak banyak, tapi ini tantangan teknis yang sangat besar.
Alih-alih hanya mendinginkan pesawat ruang angkasa dengan helium cair seperti yang mereka lakukan dengan Spitzer, mereka harus menghilangkan panas secara bertahap, dengan reflektor, radiator, dan akhirnya cryocooler di sekitar instrumen itu sendiri.
Dengan teleskop inframerah besar yang dingin, Origins akan mendorong melampaui pandangan James Webb tentang pembentukan galaksi pertama. Ini akan melihat ke era ketika bintang-bintang pertama terbentuk, masa yang oleh para astronom disebut Zaman Kegelapan.
Ini akan melihat pembentukan sistem planet, disk debu dan secara langsung mengamati atmosfer planet lain yang mencari biosignatures, bukti kehidupan di luar sana.
Tiga misi menarik, yang akan mendorong pengetahuan kita tentang Semesta maju. Tapi saya telah menyimpan teleskop terbesar dan paling ambisius untuk yang terakhir
LUVOIR
LUVOIR, atau Surveyor UV / Optik / IR Besar. James Webb akan menjadi teleskop yang kuat, tetapi itu adalah instrumen inframerah yang dirancang untuk melihat benda-benda yang lebih dingin di Semesta, seperti galaksi bergeser merah di awal waktu, atau membentuk sistem planet yang baru terbentuk. Origins Space Telescope akan menjadi versi yang lebih baik dari James Webb.
LUVOIR akan menjadi penerus sejati Hubble Space Telescope. Ini akan menjadi instrumen besar yang mampu melihat dalam inframerah, cahaya tampak dan ultraviolet.
Ada dua desain yang dikerjakan. Satu yang memiliki lebar 8 meter dan dapat diluncurkan dengan kendaraan berat seperti Falcon Heavy. Dan desain lain yang akan menggunakan Space Launch System yang berukuran 15 meter. Itu 50% lebih besar dari teleskop berbasis Bumi terbesar. Ingat, Hubble hanya 2,6 meter.
Ini akan memiliki bidang pandang yang luas dan serangkaian filter dan instrumen yang dapat digunakan para astronom untuk mengamati apa pun yang mereka inginkan. Ini akan dilengkapi dengan coronograf seperti yang kita bicarakan sebelumnya, untuk secara langsung mengamati planet dan mengaburkan bintang-bintang mereka, sebuah spektograf untuk mencari tahu bahan kimia apa yang ada di atmosfer planet ekstrasurya, dan banyak lagi.
LUVOIR akan menjadi instrumen tujuan umum, yang akan digunakan para astronom untuk membuat penemuan di bidang astrofisika dan sains planet. Tetapi beberapa kemampuannya meliputi: mengamati secara langsung exoplanet dan mencari biosignatures, mengkategorikan semua jenis exoplanet yang berbeda di luar sana, dari Jupiters yang panas hingga super Earths.
Itu akan dapat mengamati objek-objek di Tata Surya lebih baik daripada yang lain - jika kita tidak memiliki pesawat ruang angkasa di sana, LUVOIR akan menjadi pemandangan yang cukup bagus. Sebagai contoh, inilah pandangan Enceladus dari Hubble, dibandingkan dengan tampilan dari LUVOIR.
Ini akan dapat melihat keluar di mana saja di Semesta, untuk melihat struktur yang jauh lebih kecil daripada Hubble. Ia akan melihat galaksi pertama, bintang pertama, dan membantu mengukur konsentrasi materi gelap di Semesta.
Para astronom masih belum sepenuhnya memahami apa yang terjadi ketika bintang mengumpulkan massa yang cukup untuk dinyalakan. LUVOIR akan melihat ke daerah pembentukan bintang, mengintip melalui gas dan debu dan melihat saat-saat paling awal pembentukan bintang serta planet yang mengorbitnya.
Sudahkah saya membuat Anda benar-benar bersemangat tentang masa depan astronomi? Baik. Tapi inilah kabar buruknya. Nyaris tidak ada kenyataan yang cocok dengan fantasi ini.
Awal bulan ini NASA mengumumkan bahwa perencana misi yang bekerja pada teleskop ruang angkasa ini perlu membatasi anggaran mereka antara tiga hingga lima miliar dolar. Sampai sekarang, perencana tidak memiliki pedoman, mereka hanya merancang instrumen yang bisa menyelesaikan sains.
Para insinyur telah mengerjakan rencana misi yang dapat dengan mudah melampaui $ 5 miliar untuk HabEx, Lynx dan OST, dan sedang mempertimbangkan $ 20 miliar yang lebih besar untuk LUVOIR.
Meskipun Kongres secara mengejutkan mendorong anggaran besar untuk NASA, badan antariksa itu ingin para perencananya konservatif. Dan ketika Anda mempertimbangkan seberapa anggaran dan keterlambatan James Webb telah menjadi, itu tidak sepenuhnya mengejutkan.
James Webb pada awalnya seharusnya menelan biaya antara satu dan tiga koma lima miliar dolar dan diluncurkan antara 2007 dan 2011. Sekarang sepertinya 2020 untuk peluncuran, biaya telah menembus Kongres yang diamanatkan anggaran $ 8,8 miliar, dan jelas masih ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan.
Dalam tes goyang baru-baru ini, para insinyur menemukan mesin cuci dan sekrup yang terguncang dari teleskop. Ini bukan seperti rak IKEA dengan bagian-bagian sisanya. Potongan-potongan ini penting.
Meskipun telah diselamatkan dari blok cacah, Teleskop WFIRST diperkirakan $ 3,9 miliar, naik dari anggaran awal $ 2 miliar.
Satu, dua atau bahkan mungkin semua teleskop ini pada akhirnya akan dibangun. Inilah yang menurut para ilmuwan paling penting untuk membuat penemuan selanjutnya dalam astronomi, tetapi bersiap-siaplah untuk pertarungan anggaran, pembengkakan biaya, dan jadwal yang panjang. Kita akan tahu lebih baik ketika semua studi datang bersama pada tahun 2019.
Dibutuhkan semacam keajaiban rekayasa untuk memiliki keempat teleskop bersatu, tepat waktu dan sesuai anggaran, untuk meledak ke ruang angkasa bersama pada tahun 2035. Saya akan membuat Anda diperbarui.
