Odborníci z NASA jsou stále blíže k realizaci projektu WFIRST, který se má zařadit do kategorie velkých observatoří, jejichž nejznámějšími zástupci jsou Hubbleův teleskop a Dalekohled Jamese Webba. Nyní už víme, že WFIRST by měl stát okolo 3,5 miliardy amerických dolarů. Vědci se na něj těší, protože by mohl detailně prozkoumat planety u cizích hvězd. Zároveň se ale ukazuje, že půjde o pěkného cvalíka, který bude potřebovat větší nosnou raketu.
Nová observatoř má být umístěna v milion a půl kilometrů vzdáleném libračním centru L2 soustavy Slunce-Země. Jejím úkolem má být zkoumání temné energie a měření složení atmosféry a možná i povrchu exoplanet. Využije k tomu velmi slabého světla hvězdy, kolem které planeta obíhá. Půjde jim hlavně o světlo, které se odrazí od povrchu planety a poletí k Zemi.
Zdroj: https://assets.cdn.spaceflightnow.com
WFIRST může pomoci vědcům přiblížit se k odpovědi na dvě tíživé otázky – Co pohání rozpínání vesmíru a kde bychom mohli u cizích hvězd hledat život? NASA oficiálně rozjela přípravu projektu WFIRST vloni v únoru, tedy o rok dříve, než se čekalo. Už v té době ale měl za sebou několik let technologického výzkumu a koncepčních studií. Kongres schválil dodatečné peníze pro rozvoj projektu a NASA tak mohla přípravu rozjet s nečekaným náskokem.
Pokud půjde všechno podle plánu, měl by Wide Field Infrared Survey Telescope být připravený ke startu v září roku 2025, což je opravdu smělé prohlášení. Pro tento projekt se využije jedno ze dvou hlavních zrcadel, které NASA v roce 2012 dostala od průzkumného úřadu NRO. Tahle zrcadla měla původně letět na průzkumných družicích, které by hleděly k zemskému povrchu, ale z plánu nakonec sešlo. Úřad NRO již tato zrcadla nepotřeboval a předal je tedy NASA. Šlo jen o čistá zrcadla s příslušnou technikou bez detektorů a dalšími prvky, které jsou potřebné ke stavbě teleskopu.
Inženýři tedy musí kolem existujícího zrcadla navrhnout konstrukci teleskopu a už nyní je jisté, že i zrcadlo bude muset podstoupit drobné úpravy, aby ideálně vyhovovalo misi WFIRST. Když NASA v roce 2012 dostala dvojici zrcadel, bylo již brzy rozhodnuto, že jeden kus půjde na WFIRST, který se již v té době zvažoval. Zrcadlo od NRO ale bylo dvakrát větší, než s jakým počítaly první fáze celého projektu. Původní plány počítaly s teleskopem zhruba poloviční velikosti Hubbleova dalekohledu, který by byl usazen na geostacionární dráze Země. Jakmile ale přišlo zrcadlo od NRO, plány vzaly za své.
Zrcadlo má průměr 2,4 metru a je tedy stejně velké jako to, které využívá Hubbleův teleskop. WFIRST tedy bude mít stejnou citlivost jako vlajková loď současné astronomie, což rozhodně není málo. Oproti Hubbleovi ale bude mít nová observatoř 100× širší zorné pole. První projekty teleskopu WFIRST počítaly s tím, že teleskop na geostacionární dráhu vynese raketa Atlas V.
Zdroj: https://assets.cdn.spaceflightnow.com
Překlad: Autor
Ale aktuální plány počítají s větším dalekohledem, který navíc bude umístěn dále od Země. Bude tedy potřeba využít větší, silnější a hlavně dražší raketu. NASA proto momentálně uvažuje o využití momentálně nejsilnějšího dostupného nosiče – rakety Delta IV Heavy. Je jasné, že do roku 2025 se situace na trhu nosných raket může změnit a agentura proto přemýšlí i o jiných možnostech, mezi kterými je i Falcon Heavy.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
V roce 2018 má do vesmíru startovat Dalekohled Jamese Webba – společný projekt NASA, ESA a Kanady, který bude disponovat ještě větším zrcadlem o průměru 6,5 metru. Jeho primární zrcadlo tvoří 18 šestiúhelníkových segmentů. srovnávat JWST a WFIRST podle průměru zrcadla není fér. JWST totiž bude stejně jako Hubble zaměřený na detailní pohledy do vzdáleného vesmíru. WFIRST oproti tomu bude cílit na široké zorné pole pro globální průzkum.
„WFIRST je jako sto Hubbleových teleskopů co do velikosti zorného pole,“ vysvětluje Thomas Zurbuchen – přidružený administrátor NASA. Snímky z WFIRST budou opravdu hodně detailní a už teď je jisté, že teleskop bude potřebovat velký úložný prostor a software, který bude automaticky vybírat ze surových dat zajímavé výsledky. „Tohle je první astrofyzikální mise, která nás postaví před problém označovaný jako big data,“ popisuje Jeff Kruk, projektový vědec teleskopu WFIRST z Goddardova střediska. Půjde o první misi, která nasbírá obrovské objemy dat a bude z nich vyzobávat zajímavé informace.
Samotný teleskop WFIRST má být vybaven dvojicí vědeckých přístrojů a měl by pracovat minimálně šest let. Kamera se širokým zorným polem a spektrometr budou do vesmíru hledět v blízkém infračerveném spektru, přičemž budou zkoumat temnou energii. Koronograf bude blokovat intenzivní svit hvězd, aby bylo možné snáze pozorovat jejich planetární systémy.
Zdroj: https://wfirst.gsfc.nasa.gov
Astronomové očekávají, že široké zorné pole nového teleskopu pomůže objevit tisíce jasných supernov – výrazných explozí, kterými končí životy hvězd. Díky tomu by mohlo být možné změřit, jak se v průběhu času měnila úroveň rozpínání vesmíru. Podle všeho se zdá, že temná energie, zatím neprozkoumaná síla, urychluje toto rozpínání.
Další skupina vědců předpokládá, že by WFIRST měl objevit až 20 000 exoplanet, přičemž naváže na znalosti získané teleskopem Kepler. Zatímco vlajková loď hledání exoplanet detekuje tato tělesa jen když přechází mezi hvězdou (kterou lehce zastíní) a Zemí, WFIRST vsadí na jiný postup. Jde o princip takzvaného mikročočkování. Jeho podstatou je gravitační efekt projevující se, když jedna hvězda přechází před druhou. Když k takové události dojde, světlo přicházející od vzdálenější hvězdy je ohnuto gravitací přední hvězdy, což vytvoří takzvanou hvězdnou čočku. Planety, které obíhají kolem přední hvězdy také ovlivní jasnost zadní hvězdy, takže astronomové budou schopni díky mikročočkám najít nové planety.
Zdroj: https://media1.britannica.com
Dalším příspěvkem k výzkumu i technologickému pokroku bude koronograf na WFIRST. Vědci by jej na tomto teleskopu rádi otestovali předtím, než přistoupí ke stavbě jeho většího nástupce pro nějaký příští teleskop. Ten už by měl být schopen najít planety jako je Země. „Na dlouhé cestě při hledání Zemí potřebujeme větší teleskop, ale tohle je možnost ozkoušet technologii přímo ve vesmíru. Díky tomu získáme jistotu, že směr, kterým jdeme, je správný. Pokud koronograf bude fungovat na WFIRST, je velmi pravděpodobné, že tomu tak bude i u nějakého budoucího velkého teleskopu,“ vysvětluje Jeff Kruk.
Zdroj: https://www.nap.edu
Přímé zobrazení, tedy klíčový krok k výzkumu struktur na povrchu exoplanet a měření jejich složení, což je potřeba k určení, zda je planeta obyvatelná, či nikoliv. JWST dokáže přímo zobrazovat obří planety s objemem několikanásobně překračujícím rozměry Jupiteru. Tyto mladé, horké světy ale s velkou pravděpodobností nebudou mít ve svém okolí vhodné podmínky pro život. WFIRST už bude schopen spatřit menší planety, jejichž rozměry budou srovnatelné s Neptunem, nebo Saturnem. Dočkat se můžeme i kamenných „superzemí“, které jsou větší než naše planeta.
Projektoví manažeři už avizovali, že v červenci dojde k posouzení systémových požadavků. Následovat bude další etapa vývoje označovaná jako fáze B, která začne 1. října. NASA by ráda udržela náklady tohoto projektu na hodnotě 3,2 miliardy dolarů za současných ekonomických podmínek. Pokud by se projekt neudržitelně prodražoval, už nyní se začínají připravovat ústupové varianty. Jako první by se zřejmě vyškrtl koronograf. „Je to proto, že koronograf není pro samotnou misi nutný. Pokud to tedy bude potřeba, koronograf odstraníme a projekt bude i tak úspěšný,“ říká Dominic Bedford z hlavního ředitelství NASA.
Zdroj: https://wfirst.ipac.caltech.edu
V příštích měsících proběhne hned několik interních i externích posouzení nákladů, načež NASA dostane potřebné údaje, aby se mohla rozhodnout, zda současný projekt zůstane zachován tak, jak je, nebo zda dojde k jeho úpravám. V roce 2015 dělala posudek cenových nákladů projektu WFIRST společnost Aerospace Corp., která tehdy odhadla cenu na 2 – 2,3 miliardy dolarů. Od té doby se odhady zvýšily o zhruba 550 milionů dolarů a agentura už dostala doporučení, od dozorčího panelu, aby v případě dalšího zvyšování zasáhla do projektu – třeba odstraněním koronografu.
Je vidět, že NASA nechce za žádnou cenu opakovat bolestivé a hlavně drahé zkušenosti s Dalekohledem Jamese Webba. Ten se začal plánovat v devadesátých letech, přičemž termín startu byl stanoven na rok 2007 při ceně jedné miliardy dolarů. Od té doby se termín startu posunul o 11 let a náklady vzrostly více než devítinásobně. JWST tak vysál z rozpočtu NASA mnoho prostředků, které mohly být využity na jiné projekty. NASA už nic podobného riskovat nechce, ačkoliv je jasné, že vyjednávání o vědeckých přínosech proti finančním nákladům jistě nebudou jednoduchá.
Zdroje informací:
https://spaceflightnow.com/
Zdroje obrázků:
https://assets.cdn.spaceflightnow.com/…/20063111/Wfirstdarksidenominal.png
https://assets.cdn.spaceflightnow.com/…/20062808/WFIRST-OTA-02.jpg
https://assets.cdn.spaceflightnow.com/…/20063021/hst_jwst_wfirst_comparison.png
https://wfirst.gsfc.nasa.gov/images/coronagraph%20elements.jpg
https://www.nap.edu/openbook/18712/xhtml/images/img-30.jpg
https://media1.britannica.com/eb-media/31/153031-004-F65FA0EF.jpg
https://wfirst.ipac.caltech.edu/images/icon_wfirst_logo.png
Dřívější medializace WFIRST se tvářily, že NRO nepotřebuje další Key Hole a tak ji šoupnul NASA někam do hangáru. 🙂 A ono jen samotné zrcadlo. Každopádně jde o dar, který se neodmítá. Díky za upřesnění. A plán na 20 000 exoplanet jsou opravdu big data. Máme se na co těšit.
Zrovna ten koronograf mi připadá nejzajímavější.Byla by hrozná škoda ho nevyzkoušet.
Vypadá to, že zanedlouho budou muset sondy stát o místo v L2 frontu 🙂 Jak je vlastně veliká oblast působení libračního bodu? Vešlo by se tam i více observatoří, tak aby si „nepřekážely“? V současné chvíli tam působí Gaia, ale ta asi odlétne před příletem JWST a ten zase asi pak uvolní místo WFIRST (nebudeme si nalhávat, že se jeho start o několik let určitě neposune). Ale určitě se chystají i jiné projekty, takže myslím, že docela hrozí, že tam bude zanedlouho docela plno.
V pohodě. Nic nikam odlétat nebude. Pokud se nepletu, tak kolem libračních bodů se sondy pohybují v oblasti o poloměru asi 800 000 km. Nestojí na fleku. Udržují se korekcemi. Třeba v L1 je v současnosti těch sond pět. Takže místa dost 🙂
Přesně tak, jsou to stovky tisíc kilometrů.
Děkuji za vysvětlení. Přiznám se, že jsem žil v přesvědčení, že oblast působení libračních bodů jsou maximálně stovky metrů. Alespoň jsem si díky vám zase jednou rozšířil obzory. 🙂
V libračních bodech a jejich okolí se skládají gravitační síly dvou těles takovým způsobem, že sondy se v nich pohybují podobně jako kdyby obíhali kolem tělesa s vlastní gravitací (i když veprostřed žádné těleso není), mají stabilní oběžné dráhy kolem těchto bodů.
MartinH,
dráhy okolo L1, L2 a L3 nejsou úplně stabilní. Dlouhodobě je tam potřeba dělat motorické korekce. Není to perfektní systém tří těles. Jsou tam ostatní planety a Země i Měsíc mají nerovnoměrné gravitační pole. Takže je to plné malých pertrubací (češtin?). Jinak by se tam snad za miliony/miliardy let zachytilo nějaké kosmické smetí ale žádné nevidíme.
L1, L2 a L3 by nebyly stabilní ani za zcela ideálních podmínek, měsíc neměsíc, planety neplanety. Tyhle body prostě mají „únikové směry“, na rozdíl od L4 a L5.
Dá sa povedať že dobrá správa, až na to, že by ten koronograf mohol vypadnúť. Vem, že táto funkcia sa dá čiastočne nahradiť softvérom, ale v plnej miere koronograf nemôže nahradiť. Nutne to bude mať za následok že nám niečo unikne, čo by s koronografom neuniklo. A zákon schválnosti velí, že unikne možno to najzaujímavejšie.
Je nutné dobré zvážiť ako z mále peňazí získať čo najviac dobrej muziky. Je jasné, že neobmedzený rozpočet nebude nikdy k dispozícii. My o tom nerozhodneme, zostáva nám iba veriť že rozhodnú tí, čo tomu ozaj rozumejú. A musíme mať k ním aj určitú dávku zhovievavosti, pretože ani tí najlepší odborníci nevyhovejú každému a že sa vždy nájdu kritici že prečo tak a nie tak.
Nakoniec tých 2-3 G$ nie je malý peniaz, dík aj za tie.
Ja som skôr za to, aby sa NASA zaoberala hlavne vedou a výskumom a rakety prenechala vesmírnym špeditérom – SpaceX etc. Tí to vedia lepšie, a ak ešte nie celkom, zanedlho budú vedieť.
Pri nadšení nad touto správou som sa zabudol poďakovať autorovi správy aj celému osadenstvu Kosmonautix za skvelú prácu.
Snáď by bolo dobre ešte vysvetliť čo skratka WFIRST znamená a prečo to má byť IR a nie VIS.
https://en.wikipedia.org/wiki/Wide_Field_Infrared_Survey_Telescope
Ano opravdu si tady nebudeme nic nalhávat:
Sondy v libračních bodech nestojí na jednom místě/bodě ale pohybují se po komplikovaných 3D orbitech, kterým se říká „halo orbity“ a kterých je mnoho a mnoho ale žádný není stabilní:
https://en.wikipedia.org/wiki/Halo_orbit
Je to následek tance gravitačních sil těch dvou velkých těles, které se pohybují v 3D, plus odstředivých sil plus Coriolisových sil na malou sondu. Poprvé to numericky vyřešila Kathleen Howard jako její PhD práci na Stanfordu (nebo CalTechu?) asi před 30 roky.
To je sranda, NASA stěží oprašuje stařičký poopravovaný Hubble a nějaká organizace na několik písmenek co nikdo (99% lidí) ani neví, že existuje a co dělá se vytasí hned s několika HW co tvoří jádro podobného teleskopu jako je Hubble se slovy: Si to vemte nám se toho tady válí hromada, už ani nemáme další dveře ke kterým, by se nám to hodilo jako zarážka.
Primární zrcadlo takového teleskopu je sice hodně cenná součástka (možná i nejdražší), ale kompletní vesmírný teleskop (nebo sledovací družice) má dalších součástek tolik, že může být klidně i desetkrát dražší. Takže klidně může jít o projev krácení rozpočtu NRO. S tím nepoměrem financí je ale to bohužel smutná pravda. Kdyby měla NASA tolik peněz na průzkum vzdáleného vesmíru jako NRO na průzkum Země, tak snad už víme i to, co na těch exoplanetách roste.
Spíš myslím, že dnes stačí metrové zrcadlo na LEO k fotografiím s centimetrovými podobnosti. Takže družicí ala Hubble NRO nepotřebuje
S tím rozlišením v řádu centimetrů bych byl opatrný. O rozlišení armádních teleskopů můžeme jen spekulovat, ale osobně bych jako jejich maximum viděl 10 cm/pixel. Nejdetailnější veřejný snímkovací satelit dělá zhruba 30 cm/pixel. Ale pod deset cm to půjde asi jen hodně těžko.
Doporučuji (bohužel wikipedie nemá českou stránku):
https://en.wikipedia.org/wiki/Diffraction-limited_system
Metrové zrcadlo na *centimetrové* podrobnosti? Jedině když o jeden řád porušíte přírodní zákony! Takže asi spíš ne. 😉
Ono by bylo naivní domnívat se, že většina technologií kosmických sond a observatoří nemá zároveň svou vojenskou, či špionážní aplikaci. Kosmonautika si s sebou vleče stín propojení s armádou po celou dobu své existence. Vždyť i její vznik na konci padesátých let nebylo nic jiného, než vedlejší produkt masivního zbrojení. Tehdejší zelené mozky se potýkaly s problémem, že sice již disponují zbraněmi s nesmírnou ničivostí (vodíkové bomby), ale již nikoli s prostředky, jak je dopravit na území protivníka. Byly tak vyvinuty mezikontinentální rakety s na svou dobu enormní nosností a od nich byl již pak pouze krůček ke kosmickým strojům. I pilotovanou loď Vostok protlačil Sergej Koroljov u politického vedení jen díky příslibu, že bude zároveň vyvinuta verze se špionážní kamerou namísto kosmonauta. A také Luna 3 měla v první řadě ukázat Západu, že „když dokážeme vyfotografovat povrch Měsíce a snímek poslat zpět na Zemi, tak můžeme učinit i s vašimi základnami.“ Vkrádá se tak myšlenka, jestli Hubbleův teleskop nebyl také podobným vedlejším produktem vývoje špionážní superdružice s cílem vystrašit protivníky. Chci věřit tomu aby to tak nebylo a prvotní projekt vzešel od vědců, ale logika věci nutí přiklánět se spíše k druhé variantě.
Tady je k tomu něco více
https://en.wikipedia.org/wiki/KH-11_Kennen
není už žádným tajemstvím, (zjednodušeně) že HST je vlastně modifikovaný satelit KH-11, jen se místo na zem dívá do vesmíru a má delší ohnisko, než potřebuje běžně NRO. Původně chtěla NASA stavět satelit s 3m zrcadlem, ale nekonec se zvolilo 2.4m, tj stejně jako má řada KH-11.
No a poslední dva satelity z řady už NRO nepoužila, neb má novější modely a tak je nabídla NASA. (zrcadlo a základní rack družice, bez detektoru a sec. zrcadla)
ostatně, už tady na t byl i kdysi článek…
https://kosmonautix.cz/2013/08/pohled-pres-klicovou-dirku/
Super zpráva. Velký dalekohled se vždycky hodí. Zvlášť v době počátku průzkumu exoplanet.
Jen mě překvapilo, že JWST i WFIRST mají mít obdélníková zorná pole. Nevíte někdo proč? Primární zrcadla mají stejně široká jako vysoká a nevěřím, že používají nějaký sériový snímací čip.
Já bych připojil příbuznou otázku. Copak tvar, ale rozlišení! Jak je možné, že WFIRST bude poskytovat detailnější snímky exoplanet než JWST? A jaké rozlišení tedy má mít, když má snímat 100x větší pole než HST, a to detailněji? A bude se to snímat naráz na obří čip, nebo skládat postupně? A pokud postupně, proč tedy dělat široké pole a neskládat to točením celého satelitu, který by případně mohl snad být menší/jednodušší?
A co to druhé zrcadlo od NRO? Na co použijí to?
O tom se vůbec nemluví. Možná je to brzděno nedostatkem financí.
Dobrý den,
děkuji za výborný článek! Snad jen poznámka k obrázku se zorným polem — „rychlost“ by možná měla být spíš „světelnost“. Pokud jde o objektivy, „fast“ je prostě „světelný“ objektiv, pravděpodobně proto, že umožňoval při fotografování použít kratší čas závěrky.
Díky za pochvalu. Při překladu jsem vycházel z originálu, kde byl použit výraz Speed. Myslím, že se tím myslí, jak rychle dokáže daný teleskop prozkoumat určitou oblast.
Kdepak, „speed“ tady bude téměř určitě „světelnost“. Jeden článek (http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/nasa-unveils-wfirst-next-decade-space-telescope-02222016/) ostatně rovnou říká: „The hand-me-down NRO mirror slated for WFIRST allows for a faster focal ratio (f/7.8 compared to Hubble’s f/24)…“
Což se samozřejmě nevylučuje s rychlostí snímkování velkých ploch – ba právě spíš naopak. 🙂
Díky.