Nästa generations rymdteleskop kan avbilda planeter i storlek som jorden

 

Sedan 1970 har NASA och ESA skjutit upp mer än 90 rymdteleskop i omloppsbana runt jorden 29 av dessa är ännu aktiva. Men under de kommande åren kommer ett växande antal markbaserade teleskop  att innehålla adaptiv optik (AO) som gör det möjligt att utföra banbrytande astronomi. Detta inkluderar studier av exoplaneter vilket nästa generations teleskop kommer att kunna observera direkt med hjälp av koronografer (ett instrument som används inom astronomin för att blockera starkt ljus, till exempel från solen för att möjliggöra observationer av ljussvagare objekt) och självjusterande speglar. Det kommer att göra det möjligt för astronomer att få spektra direkt av exoplaneters atmosfärer.

NASA utvecklar adaptiv optik genom sitt Deformable Mirror Technology-projekt, som utförs vid Jet Propulsion Laboratory vid Caltech och sponsras av NASA:s Astrophysics Division Strategic Astrophysics Technology (SAT) och NASA Small Business Innovation Research (SBIR) program. Forskningen leds av Dr. Eduardo Bendek från JPL och Dr. Tyler Groff från NASA:s Goddard Spaceflight Center (GSFC) – medordförande för arbetsgruppen DM Technology Roadmap – Boston Micromachines (BMC) grundare och VD Paul Bierden och Adaptive Optics Associates (AOX) programchef Kevin King.

För att finna livsmöjliga exoplaneter effektivt måste forskarna kunna observera dem direkt. Detta kallas  Direct Imaging-metoden, där astronomer studerar ljus som reflekteras direkt från en exoplanets atmosfär och/eller yta. Ljuset analyseras sedan med spektrometrar för att bestämma dess kemiska sammansättning vilket gör det möjligt för astronomer att begränsa vilka planeter som kan hysa liv. Tyvärr är det  ännu mycket svårt att hitta mindre stenplaneter som kretsar närma sin sol – där jordliknande planeter förväntas finnas om de ska kunna ha liv på sin yta. Svårigheten beror på  det överväldigande bländande ljuset från dessas sol.

Detta kommer att förändras med banbrytande rymdteleskop som James Webbteleskop vilket arbetar för fullt. Liksom nästa generations markbaserade teleskop som Extremely Large Telescope (ELT), Giant Magellan Telescope (GMT) och Thirty Meter Telescope (TMT). Markbaserade teleskop kommer att kombinera 30 meter långa primärspeglar, avancerade spektrometrar och coronografer (instrument som blockerar stjärnljus). Deformerbara speglar är en viktig komponent i en koronagraf eftersom de kan korrigera för bristerna i teleskop och ta bort eventuella kvarvarande stjärnljusföroreningar.

Deformerbara speglar (DM) förlitar sig på exakt kontrollerade pistolliknande ställdon för att ändra formen på en reflekterande spegel. För markbaserade teleskop tillåter DM  att justera den optiska vägen för inkommande ljus för att korrigera för externa störningar (som atmosfärisk turbulens),  optiska feljusteringar eller defekter i teleskopet. För rymdteleskop behöver DM inte korrigera för jordens atmosfär utan för mycket små optiska störningar som uppstår när rymdteleskopet och dess instrument värms upp och kyls ner i omloppsbanan. 

Markbaserade deformerbara speglar har testats och ger toppmodern prestanda, men ytterligare utveckling behövs för rymdbaserade DM:er vid framtida uppdrag. Två huvudsakliga DM-ställdonstekniker utvecklas för närvarande för rymduppdrag: elektrostriktiv teknik och elektrostatiskt tvingade mikroelektromekaniska system (MEMS). För den förstnämnda är ställdon mekaniskt anslutna till DM och kontrakterar för att modifiera spegelns yta när spänningar appliceras. Den senare består av spegelytor som deformeras av en elektrostatisk kraft mellan en elektrod och spegeln.

Flera NASA-sponsrade entreprenörsteam utvecklar DM-tekniken exempelvis MEMS DM tillverkade av Boston Micromachines Corporation (BMC) och Electrostrictive DM tillverkare av AOA Xinetics (AOX). Båda BMC-speglarna har testats under vakuumförhållanden och genomgått vibrationstester som sker vid uppskjutningar, medan AOX-speglarna också har vakuumtestats och kvalificerats för rymdfärder. Även om markbaserade DM har validerat tekniken – som BMC:s koronagrafinstrument vid Gemini-observatoriet – måste likväl åtgärder vidtas för att utvecklas för  DM i framtida rymdteleskop.

Bild https://astrobiology.com/ Modeller av tre mycket olika typer av jordlika planeter (täckta med land, hav eller en lika stor blandning av båda) Tre slag var och en påverkar deras klimat och  deras möjligheter för livsformer.