Snart har astronomer og astrofysikere mere observatorkraft end de ved, hvad de skal gøre med. Ikke kun James Webb-rumteleskopet en dag, engang i de næste par år, håber vi, hvis alt går godt, og hvis coronavirus ikke forsinker det igen, skal du starte og begynde operationer. Men et andet kraftfuldt NASA-rumteleskop kaldet WFIRST har passeret en vigtig fase og er et skridt tættere på virkeligheden.
WFIRST står for Wide Field Infrared Survey Telescope. Den har en 2,4 meter linse, i samme størrelse som Hubbles linse. Men WFIRST vil have et bredt synsfelt, der er 100 gange større end Hubbles. Det vil indeholde to videnskabelige instrumenter: Wide Field Instrument (WFI) og et koronagrafisk instrument. Det er også udstyret med et 300 megapixel kamera.
Selvom ordet Infrarød er i teleskopets navn, vil det også observere i synligt lys. En pressemeddelelse fra NASA siger, at WFIRST vil være i stand til "... at opdage svage infrarøde signaler fra hele kosmos, mens de også genererer enorme panoramaer af universet ..." Det er planlagt at lancere nogen tid i midten af 2020'erne.
Efter at have for nylig passeret en kritisk milepæl, gav NASA WFIRST kloden for at begynde hardwareudvikling og test. WFIRSTs design er allerede godt avanceret, og rumteleskopet bruger en masse teknologi, der allerede er moden. Det er en af grundene til, at projektet kun har en forventet udviklingsomkostning på kun ca. 3,2 milliarder dollars, hvilket er meget lavere end JWSTs prismærke på ca. 10 milliarder dollars.
WFIRSTs design kræver en masse teknologi, der allerede er prøvet og sandt, især teleskopkomponenter af Hubble-kvalitet. NASA siger også, at meget af designet er baseret på erfaringer på James Webbs vanskelige vej til færdiggørelse.
Det næste trin for WFIRST er at færdiggøre missionsdesignet. NASA bygger testenheder og ingeniørmodeller for at se, om designet vil modstå både lancering og eventuelle operationer i rummet. Efter lanceringen vil WFIRST gå ind i en halo-bane på Sun-Earth LaGrange 2-punktet, det samme som JWST.
"Med en hidtil uset kombination af bredde og dybde vil WFIRST åbne en ny æra i visningen af vores univers."
Fra NASA-videoen "Simuleret billede viser kraften i NASA's WFIRST."
WFIRST har virkelig interessante videnskabelige mål. Som et infrarødt teleskop er det velegnet til at adressere større spørgsmål om universet. Et af målene er at besvare nogle af spørgsmålene om mørk energi, styrken, der driver udbygningen af universet. Kosmologer vil vide, hvordan mørk energi har ændret sig over tid, og hvordan og hvorfor udvidelsen af universet accelererer.
Teleskopet fungerer også på exoplaneter, et af de vigtigste emner inden for astronomi. Vi ved stadig ikke, hvor almindelige solsystemer som vores er, og hvordan beboelsesområdet bestemmes. WFIRST hjælper astronomer med at besvare disse spørgsmål.
Det vil gøre brug af sit afsnit til direkte billede af store eksoplaneter. Det tager også spektre af disse planeter for at bestemme deres atmosfæriske sammensætning, noget der vil hjælpe os med at registrere biosignaturer.
Et af WFIRSTs mest interessante mål er en eksoplanet-tælling. NASA planlægger at bruge fænomenet mikrolensering til at gennemføre en statistisk folketælling af eksoplaneter i Mælkevejen. Mikrolensering er, når en uset planet uden for vores eget solsystem flytter sig foran en fjern baggrundstjerne. Planetens tyngdekraft fungerer som en linse, der forstørrer stjernelyset og får den til at se lysere ud. NASA forventer, at WFIRST vil opdage tusinder af exoplaneter på denne måde, med nogle dokumenter, der antyder 70.000 exoplaneter.
Teleskopet adresserer også andre spørgsmål, som de er bestemt. Rumvidenskab - og rumteleskoper - er fulde af overraskelser, så der vil sandsynligvis være opdagelser, vi ikke kan forudsige på forhånd, og nogle overraskende resultater.
WFIRST leverer de samme højopløsningsbilleder som Hubble, men med et meget større synsfelt. For et par måneder siden frigav NASA en video, der viser WFIRSTs magt. Som videoen viser, krævede et Hubble-portræt af Andromeda-galaksen over 400 individuelle billeder for at blive taget og komponeret til et. Det tog også Hubble 4 år at gøre det. Den kraftfulde WFIRST vil være i stand til at skabe en lignende mosaik med kun to billeder. Og det behøver kun cirka 90 minutter at fange hver af de to.
Selvom WFIRST er et infrarødt teleskop, adskiller det sig fra JWST - hvilket også er et infrarødt 'omfang - på flere måder. Mens WFIRST vil give panoramaudsigt over kosmos, er JWST meget mere følsom i det infrarøde. JWST's følsomhed kommer dog til en pris. Det kræver ekstrem kulde for at udføre disse observationer, og teleskopet har et komplekst og kritisk solafskærmning for at holde det køligt. Denne solafskærmning skal foldes og pakkes ind i raketten til opsætning og indsættes inden JWST begynder operationen.
WFIRST er også et infrarødt teleskop, men det kræver ikke den samme lave driftstemperatur. Det har stadig brug for et kølesystem, men ikke et uhåndterligt og teknologisk komplekst solafskærmning. JWSTs driftstemperatur er 50 Kelvin (-223 ° C eller -370 ° F). WFIRSTs driftstemperatur er endnu ikke afsluttet, men NASA-designdokumenter siger, at den er omkring 200 Kelvin (-73 C eller -100 F).
Både JWST og WFIRST er infrarøde ‘scopes, og deres missioner kan overlappe hinanden på nogle måder. Når WFIRST finder noget af særlig interesse, kan JWST observere det med større infrarød følsomhed. Denne type overlapning er en byggesten til teleskopmissioner og design. For eksempel vil det kommende Vera C. Rubin-observatorium, der skulle se første lys senere på året, undersøge himlen for kortvarige genstande. Når der ses noget i retning af en supernova, får andre teleskoper til opgave at observere det nærmere.
For tiden er WFIRST kun finansieret frem til september 2020. NASA tager den administrative forsigtighed, fordi de ønsker at afslutte James Webb og få den til at fungere. At have to store og komplekse projekter, der pågår på samme tid - begge rumteleskoper - komplicerer begge projekter.
WFIRSTs tentative lanceringsdato er engang i år 2025. Dens planlagte mission varighed er fem år.
MERE:
- Pressemeddelelse: NASA godkender udvikling af universestuderende, planet-fundende mission
- NASA: Infrarødt rumteleskop med bred felt
- Teknisk papir: Det brede feltinfrarøde teleskop: 100 hubbler til 2020'erne
- Space Magazine: WFIRST får sit afsnit for at blokere for stjernernes lys og afsløre deres planeter
