Když v roce 2012 dostala NASA od amerického průzkumného úřadu NRO dva kompletní fotoprůzkumné satelity, byla to pro kosmickou agenturu velmi zajímavá situace. Šlo o teleskopy s průměrem zrcadla 2,4 metru, které svými parametry velmi připomínají Hubbleův teleskop. Ten totiž vznikl z návrhu průzkumných družic třídy KeyHole-11 Kennan. Na rozdíl od Hubbleova teleskopu ale optika těchto družic mířila na zemský povrch. Kancelář NRO v roce 2012 usoudila , že dva téměř dokončené exempláře nebude používat a darovala je NASA. Ta tak stála před otázkou, jak s darem, který byl postaven někdy v devadesátých letech naloží.

NRO pouze chtěla, aby se teleskop nepoužíval ke snímkování Země. NASA následně dostala od vědců mnoho návrhů – teleskop na oběžné dráze Marsu, optická komunikační stanice pro spojení se vzdálenými sondami, družice pro studium kosmického počasí a soustavy Země-Slunce nebo sonda pro výzkum horních vrstev zemské atmosféry. Varianty se postupně vyřazovaly až zůstal projekt infračerveného teleskopu WFIRST. NASA už dříve uvažovala o podobném teleskopu, měl být ale mnohem menší. Když už ale agentura dostala teleskop se skoro dvouapůlmetrovým zrcadlem, byla by škoda toho nevyužít. Větší zrcadlo totiž přinese větší úhlové rozlišení a tedy detailnější snímky a měření.

Momentálně NASA návrh propracovala, ale stále se jedná o neschválený projekt, na jehož realizaci bude potřeba přidělit peníze a dát mu definitivní zelenou. V době, kdy NASA dostala výše zmíněný dárek od NRO se počítalo se startem nejdříve v roce 2019, nyní se hovoří zhruba o polovině 20. let. Pokud se projekt realizuje bude mít široké využití – mohl by se věnovat hledání planet u cizích hvězd, nebo odpovědět na otázky týkající se zatím nejasnostmi opředené temné energie, zkoumal by i historii rozpínání vesmíru.

Vědecké úkoly projektu WFIRST se minimálně v oblasti hledání odpovědí na otázku temné energie budou překrývat s určením evropské sondy Euclid, jejíž vypuštění se zatím plánuje zhruba na rok 2020. Teleskop by měl odpovědět na otázku, zda je rozpínání vesmíru způsobeno nějakou novou složkou energie nebo zda je v nepořádku samotná obecná relativita. Pokud jde o nový typ energie, pak se nabízí otázka, zda je její energetická hustota v čase a prostoru stabilní, nebo zda se během vývoje vesmíru nějak měnila. Teleskop k odpovědi na tyto otázky použije tři různé metody – akustickou oscilaci baryonů, sledování vzdálených supernov, slabé gravitační čočkování.

Hledání planet u cizích hvězd by zase mělo přinést odpověď na otázku jak běžné jsou světy srovnatelné se Zemí? Jaké planety se nachází ve vzdálených částech od jejich mateřských hvězd? Co podmiňuje obyvatelnost těchto světů? Na tyto otázky by měl nový projekt hledat odpovědi pomocí chytré metody.

Zatímco známý teleskop Kepler hledá cizí planety tak, že sleduje drobné kolísání jasnosti hvězdy, které způsobuje planeta přecházející přes disk hvězdy, WFIRST se zaměří na metodu zvanou mikročočkování. Ta detekuje přítomnost planety z toho, jak její gravitace lehce ovlivňuje (ohýbá) světlo mateřské hvězdy. Díky tomu by se mohlo podařit objevit i planety, které Kepler nemůže vidět. Mikročočkování pomůže prozkoumat i chladné oblasti hvězdných systémů, které jsou dále od mateřské hvězdy.

Tento postup by měl podle webu NASA umožnit detekovat exoplanety o hmotnosti 0,1 – 10 000 Zemí. Mnoho objevených světů bude zřejmě patřit mezi SuperZemě, které jsou 10x hmotnější než naše planeta, ale teleskop WFIRST by měl detekovat i několik světů podobných tomu našemu.

WFIRST má disponovat dvěma přístroji – Wide-Field Instrument (WFI) má být kamera s rozlišením 288 megapixelů schopná snímat oblast o ploše 0,28 čtverečních obloukových stupňů. Tento přístroj poskytne data v mnoha spektrech blízkého infračerveného záření (0,7 – 2 mikrometry). Jeho ohniskové pole má být tvořeno slitinou kadmia, telluru a rtuti s velikostí jednoho pixelu 110 obloukových milivteřin (pro běžného člověka nepředstavitelná hodnota). Ve hře je tak mimořádně lákavá možnost přímého zobrazení planet u cizích hvězd.

Druhým přístrojem by měl být koronograf pokrývající kratší vlnové délky (0,4 – 1 mikrometr). Měl by zvládnout odstínit miliardkrát silnější světlo mateřské hvězdy a odkrýt tak pohled na planetu, která obíhá jen 0,1 obloukové vteřiny od ní. Světlo mateřské hvězdy by přitom jinak přesvítilo drobnou planetu a proto je potřeba velmi citlivě regulovat, které paprsky odstínit a které nechat jít dál. Po zakomponování tohoto plánu se o teleskopu začíná hovořit jako o WFIRST-AFTA.

Momentálně ale nemáme s koronografy mnoho zkušeností – najdeme je třeba na teleskopu SOHO, ale ten sleduje naše blízké Slunce. Projekt WFIRST-AFTA by tak mohl být výborným odrazovým můstkem v této technologii pro budoucí mise. Feng Zhao z Jet Propulsion Laboratory k tomu říká: „Technologická mezera mezi aktuálním stavem vesmírných koronografů a stavem, který bude potřeba pro objevení skutečně velmi podobné planety k Zemi je hodně široká.“ Nabízí se tak možnost využít na WFIRST-AFTA stredně pokročilý koronograf, který tak otevře možnosti k příštím, pokročilejším projektům.

Projekt WFIRST-AFTA by mohl umožnit i studium složení atmosféry planet o velikosti Neptunu, což by výrazně rozšířilo naše možnosti poznání. U projektu WFIRST-AFTA se navíc počítá s tím, že by teleskop i jako palubní vybavení měly umožňovat robotické servisní mise. Hlavně ale uvidíme, zda se tento zajímavý projekt dočká realizace. Ta je totiž momentálně stále nejistá.

Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/
http://www.kosmonaut.cz/
http://www.kosmonaut.cz/

Zdroje obrázků:
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/stmd_afta_obs_0.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/stmd_wfirst_obs_0.png
http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/kosmologie/modern/darkenergy.jpg
http://gcd.larc.nasa.gov/wp-content/uploads/2011/10/wfirst-print-3785-1080.png