Pada dekade berikutnya, NASA akan mengirimkan beberapa fasilitas yang benar-benar mengesankan ke luar angkasa. Ini termasuk teleskop ruang angkasa generasi baru seperti James Webb Space Telescope (JWST) dan Wide-Field Infrared Space Telescope (WFIRST). Bangunan di atas fondasi yang didirikan oleh Hubble, WFIRST akan menggunakan rangkaian instrumen canggihnya untuk menyelidiki beberapa misteri terdalam Alam Semesta.
Salah satu instrumen ini adalah coronagraph yang memungkinkan teleskop untuk melihat dengan jelas planet-planet ekstra-surya. Instrumen ini baru saja menyelesaikan tinjauan desain awal yang dilakukan oleh NASA, tonggak utama dalam pengembangannya. Ini berarti bahwa instrumen tersebut telah memenuhi semua persyaratan desain, jadwal dan anggaran, dan sekarang dapat melanjutkan ke tahap berikutnya dalam pengembangan.
Kronograf adalah bagian penting dari instrumen berburu planet WFIRST. Biasanya, mencit exoplanet secara langsung sulit karena sorot intens datang dari bintang induknya. Cahaya ini berkali-kali lebih kuat daripada cahaya yang dipantulkan dari permukaan atau atmosfer planet. Karena alasan ini, jejak kecil cahaya yang mengindikasikan keberadaan exoplanet dikaburkan untuk instrumen konvensional.
Tetapi dengan menghilangkan cahaya bintang yang tajam, para astronom akan memiliki peluang yang jauh lebih baik untuk melihat planet yang mengorbitnya. Ini menawarkan manfaat lebih lanjut untuk dapat mempelajari planet ekstrasurya secara langsung, daripada mengandalkan metode tidak langsung di mana bintang dipantau untuk penurunan kecerahan (Metode Transit) atau tanda-tanda pergerakan bolak-balik, yang menunjukkan adanya sistem planet ( Metode Kecepatan Radial).
Sebagai perbandingan, Metode Pencitraan Langsung menawarkan banyak manfaat, seperti kemampuan untuk mendapatkan spektrum langsung dari permukaan dan atmosfer planet. Ini akan memungkinkan penilaian yang lebih akurat tentang komposisi planet dan komposisi atmosfernya - yaitu apakah ia memiliki air permukaan, oksigen-nitrogen
Seperti Jason Rhodes, ilmuwan proyek untuk Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) di Jet Propulsion Laboratory NASA, menjelaskan:
"Apa yang kami coba lakukan adalah membatalkan satu miliar foton dari bintang untuk setiap foto yang kita ambil dari planet ini ... Dengan WFIRST kita akan dapat memperoleh gambar dan spektrum planet-planet besar ini, dengan tujuan membuktikan teknologi yang akan digunakan dalam misi masa depan - untuk akhirnya melihat planet berbatu kecil yang bisa memiliki air cair di permukaannya, atau bahkan tanda-tanda kehidupan, seperti milik kita. ”
Instrumen coronagraph WFIRST (alias "starglasses" -nya) adalah teknologi yang berlapis-lapis dan sangat kompleks, terdiri dari sistem masker, prisma, detektor, dan dua cermin yang bisa dilenturkan sendiri. Cermin ini adalah komponen kunci, yang mengubah bentuknya secara waktu nyata untuk mengakomodasi cahaya yang masuk untuk mengimbangi perubahan kecil dalam optik teleskop.
Bersamaan dengan "topeng" berteknologi tinggi dan komponen lainnya - secara kolektif dikenal sebagai "kontrol muka gelombang aktif" - cermin ini menghilangkan gangguan yang disebabkan oleh gelombang cahaya yang membengkokkan di sekitar tepi elemen pemblokir cahaya coronagraph. Hasil akhir dari ini adalah bahwa cahaya bintang menjadi redup sementara benda-benda bercahaya redup (yang sebelumnya tidak terlihat) akan muncul.
Selain menjadi 100 hingga 1.000 kali lebih mampu daripada coronagraph sebelumnya, coronagraph WFIR berfungsi sebagai demonstran teknologi yang akan menguji efektivitasnya dalam membantu menemukan exoplanet. Tes ini akan membuka jalan bagi versi yang ditingkatkan untuk ditambahkan ke teleskop yang lebih besar, yang mencakup empat observatorium yang diusulkan yang akan dikirim ke luar angkasa pada tahun 2030-an.
Ini termasuk Surveyor Ultraviolet Besar / Optik / Inframerah (LUVOIR), yang Origins Space Telescope (OST), dan Lynx X-ray Surveyor. Dengan menggunakan coronagraf yang lebih besar dan lebih maju, teleskop ini akan dapat menghasilkan "gambar" piksel tunggal dari planet yang lebih kecil yang mengorbit lebih dekat ke matahari mereka (yang merupakan tempat planet berbatu paling mungkin ditemukan).
Setelah cahaya dari gambar-gambar ini dianalisis dengan spektrometer, para astronom akan dapat berburu tanda-tanda kehidupan (alias. Biosignatures) tidak seperti sebelumnya. Seperti yang dikatakan Rhodes:
"Dengan WFIRST kita akan bisa mendapatkan gambar dan spektrum planet-planet besar ini, dengan tujuan membuktikan teknologi yang akan digunakan dalam misi masa depan - untuk akhirnya melihat planet berbatu kecil yang bisa memiliki air cair di permukaannya, atau bahkan tanda-tanda kehidupan, seperti milik kita. "
Dimasukkannya sebuah coronagraph pada WFIRST adalah penting karena itu akan menjadi misi pertama sejak Hubble (di orbit sejak 1990) adalah satu-satunya misi unggulan astrofisika NASA untuk memasukkan teknologi ini. Tentu saja, coronagraph Hubble adalah versi teknologi yang jauh lebih sederhana dan kurang canggih daripada apa yang WFIRST akan gunakan.
Sementara James Webb Space Telescope akan diluncurkan sebelumnya (saat ini dijadwalkan untuk diluncurkan pada 2021) dan juga akan dilengkapi dengan teknologi, itu tidak akan membanggakan kemampuan penekanan cahaya bintang yang sama seperti WFIRST. Jadi, sementara WFIRST akan menjadi misi utama ketiga untuk menggunakan teknologi coronagraph, itu juga akan menjadi yang paling canggih.
“WFIRST seharusnya dua atau tiga kali lipat lebih kuat dari pada coronagraph lain yang pernah diterbangkan [dalam kemampuannya untuk membedakan sebuah planet dari bintangnya],” kata Rhodes. "Seharusnya ada kesempatan untuk beberapa sains yang benar-benar menarik, meskipun itu hanya demo teknologi."
Teknologi coronagraph semacam ini juga memungkinkan gambar paling jelas yang pernah diambil dari sistem bintang yang berada pada tahap awal pembentukan. Ini dicirikan oleh bintang yang dikelilingi oleh piringan debu dan gas yang sangat besar sementara planet-planet perlahan-lahan terbentuk dari bahan yang bertambah. Saat ini, cara terbaik untuk mempelajari disk-disk ini adalah dengan survei inframerah yang dapat menggambarkan panas yang diserap dari bintang induknya.
Sebagai Vanessa Bailey, seorang astronom di JPL dan teknolog instrumen untuk WFIRST
"Disk puing-puing yang kita lihat hari ini di sekitar bintang-bintang lain lebih terang dan lebih masif daripada yang kita miliki di tata surya kita sendiri. Instrumen coronagraph WFIRST dapat mempelajari materi disk yang lebih redup dan lebih difus yang lebih seperti Sabuk Asteroid Utama, Sabuk Kuiper, dan debu lain yang mengorbit Matahari. "
Studi-studi ini dapat menghasilkan wawasan tentang bagaimana Tata Surya kita terbentuk. Setelah teknologi berhasil didemonstrasikan selama 18 bulan pertama misi, NASA dapat memulai apa yang dikenal sebagai "Program Ilmuwan yang Berpartisipasi". Di bawah program seperti itu, coronagraph akan terbuka untuk komunitas ilmiah, memungkinkan untuk berbagai pengamat dan eksperimen yang lebih luas.
Tinjauan desain pendahuluan adalah salah satu dari beberapa yang dirancang untuk memeriksa setiap aspek misi. Setiap tinjauan komprehensif dan dimaksudkan untuk memastikan bahwa setiap bagian individu akan bekerja dengan yang lain. Dengan tinjauan desain ini sekarang selesai, jadwal pengembangan coronagraph bergerak maju dengan cepat.
Ini adalah komponen utama kedua dari misi WFIRST untuk menerima izin. Instrumen Wide-Field dibersihkan kembali pada bulan Juni, sebuah kamera inframerah-dekat multi-band 288 megapiksel yang akan memberikan ketajaman gambar yang sebanding dengan yang dicapai oleh Hubble di atas bidang yang 100 kali lebih besar. Kamera ini dianggap sebagai instrumen utama teleskop ruang angkasa.
Seperti yang ditunjukkan Rhodes, misi WFIRST akan menjadi sejarah yang mirip dengan Mars Pathfinder misi yang mendarat di Mars pada tahun 1997. Ini adalah misi NASA pertama yang mengerahkan bajak (Sojourner) di Mars, yang memvalidasi teknologi dan metode utama yang pada akhirnya akan masuk ke Roh, Peluang, Keingintahuan, dan Mars 2020 penemu.
"Itu adalah demo teknologi," kata Rhodes. “Tujuannya adalah untuk menunjukkan bahwa penjelajah bekerja di Mars. Tetapi ia melanjutkan untuk melakukan beberapa ilmu yang sangat menarik selama masa hidupnya. Jadi kami berharap hal yang sama akan berlaku untuk demo teknologi coronagraph WFIRST. "
