V rámci našeho seriálu věnovaného projektům NIAC se věnujeme prvotnímu výzkumu nápadů, které vypadají, jak kdyby si je jejich autoři vypůjčili ze sci-fi románů a filmů. Jejich praktické použití se dá očekávat nejdříve v horizontu desítek let a některé se třeba nemusí realizovat nikdy, protože se během posuzovací fáze objeví nepřekonatelné problémy. Jak na tom bude dnes představený projekt, zatím nikdo netuší. Jeho autoři slibují, že chtějí navrhnout rodinu tzv ISEE (Inflatable Starshade for Earthlike Exoplanets) s průměry od 35 do 100 metrů. Tzv. starshade by umožnily jakémukoliv teleskopu pozorovat exoplanety, což patří mezi vrcholné priority celosvětové vědecké komunity. Ve srovnání s jinými koncepty starshade, cílí autoři ISEE na nižší hmotnost, náklady i komplexnost při zachování vysoké výkonnosti a vědeckého přínosu (možnost pozorovat více než 100 cílů). Jejich návrh starshade by byl kompatibilní s aktuálně plánovaným šestimetrovým teleskopem HWO (Habitable Worlds Observatory), ale i s největším teleskopem světa, Evropským ELT s průměrem 39 metrů, který se buduje v Chile. Mohl by fungovat i jako součást projektu HOEE (Hybrid Observatory for Earthlike Exoplanets) a dalších budoucích teleskopů. Vědci očekávají, že budou s jeho pomocí schopni pozorovat stopy kyslíku na vlnových délkách viditelného světla a ozonu v ultrafialové části spektra.

Starshade ISEE by se umístila mezi cílovou hvězdu a teleskop, aby blokoval světlo hvězdy bez blokování svitu exoplanet. Starshade se vyznačuje perfektní optickou účinností, může pracovat s jakýmkoliv teleskopem a dokáže blokovat svit hvězdy mnohem lépe než je v mnoha případech vyžadováno a to platí  u hvězd, které jsou více než 1010× jasnější než jejich exoplanety. Konkurenční technologie počítají s téměř dokonalým a dokonale stabilním vesmírným dalekohledem, jako je HWO, s interním koronografem, který blokuje světlo hvězd a nechává pouze obraz planety. Koronografy mají klíčové výhody v tom, že jsou kompaktní, testovatelné a okamžitě dostupné. Testované koronografy však dosud nesplňují požadavky na kontrast. Navíc neexistuje možnost použití ultrafialového koronografu. Pokud by bylo možné zmírnit požadavky na extrémní stabilitu v řádu pikometrů a optickou dokonalost HWO a jeho koronografu použitím starshade (stínítka), pak by samotný HWO mohl být postaven s mnohem nižšími náklady a riziky. Pokud jsou UV pozorování exoplanet nezbytná, pak je jediným možným řešením 35metrová starshade s HWO.

HWO bude příští vlajkovou lodí astronomie NASA a bude obsahovat vysoce efektivní koronograf k pozorování exoplanet. Tato volba změnila situaci v oblasti konkurenční technologie starshade. Mise se starshade by mohla být stále nezbytná, pokud:

• A) HWO a jeho koronograf nelze postavit a otestovat podle požadavků
• B) HWO musí pozorovat exoplanety v UV vlnových délkách, nebo 6 m HWO není dostatečně velký pro pozorování požadovaných cílů
• C) HWO nedosahuje po vypuštění adekvátního výkonu a nelze provést plánovanou údržbu a výměnu přístrojů
• D) Pozorování HWO nám ukážou, že zajímavé exoplanety jsou vzácné, vzdálené nebo skryté za hustými prachovými mraky kolem mateřské hvězdy, nebo je nelze plně charakterizovat pomocí vylepšeného HWO
• E) Pozorování HWO ukážou, že další krok vyžaduje UV data nebo mnohem větší dalekohled, který přesahuje možnosti představitelných vylepšení koronografu HWO.

Nafukovací starshade by překonala hlavní překážku této technologie – její mechanický design. Žádná starshade zatím ještě nebyla vypuštěna, na jejich tvar a okraje jsou však přísné požadavky. Konstrukce musí být vybavena pohonem a být schopna přesné orientace v prostoru. Dřívější návrhy založené na oddělených prvcích, mohou být škálované do velikostí potřebných pro HWO (35 – 60 metrů) i pro HOEE (100 metrů), ale byly by masivní a těžko testovatelné, což by zvyšovalo náklady i rizika. Nový návrh nafukovací Starshade počítá u verze s průměrem 35 metrů (pro HWO) hmotnost 250 kilogramů, 650 kg pro průměr 60 metrů a verze s průměrem 100 metrů pro HOEE by vážila 1700 kg. Autoři chtějí rozšířit své nápady a vytvořit podrobné návrhy a modely konečných prvků, vhodné pro analýzu pevnosti, tuhosti, stability a tepelné analýzy. Vyvinout chtějí také malá laboratorní testovací zařízení a ověřit řešení problémů, jako je lepení velkých listů vysoce pevného materiálu do nafukovacích systémů. Mezi dodávané položky budou patřit rozpisy hmotnosti/parametrů, pevnost a tuhost a laboratorní testy kritických položek. Autoři slibují také aktualizaci koncepce misí HWO a HOEE na základě parametrů starshade. V závislosti na pokroku mise HWO by starsahde mohla být nezbytná k doplnění našich znalostí o exoplanetách. Nafukovací starshade by to mohla umožnit.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/01/niac-2025ph1-mather.jpg