Flyt hen over Kepler. NASA har for nylig grønbelyst to nye missioner som en del af dets Astrophysics Explorer-program.
Disse kommer som et resultat af fire forslag, der blev forelagt i 2012. Den mest forventede og højprofilerede mission er TESS, den transiterende eksoplanet-undersøgelsessatellit.
TESS er planlagt til lancering i 2017, og TESS vil søge efter eksoplaneter via transitmetoden og søge svage fortællingsdip i lysstyrke, når den usete planet passerer foran sin værtsstjerne. Dette er den samme metode, der i øjeblikket anvendes af Kepler, der blev lanceret i 2009. I modsætning til Kepler, der kontinuerligt stirrer på et enkelt himmelstræk langs det galaktiske plan i retning af stjernebillederne Cygnus, Hercules og Lyra, vil TESS være den første dedikerede exoplanet-jagt-satellit med alle himmel.
Missionen vil være et partnerskab mellem Space Telescope Science Institute, MIT Lincoln Laboratory, NASA Goddard Spaceflight Center, Orbital Sciences Corporation, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research (MKI).
TESS lancerer ombord en Orbital Sciences Pegasus XL-raket frigivet fra flykroppen af et Lockheed L-1011-fly, det samme system, som implementerede IBEX i 2008 & NuSTAR i 2012. NASAs Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) vil også lancere ved hjælp af en Pegasus XL raket denne sommer i juni.
”TESS vil gennemføre den første rum-bårne all-sky transit-undersøgelse, der dækker 400 gange så meget himmel som enhver tidligere mission. Den vil identificere tusinder af nye planeter i solkvarteret med et specielt fokus på planeter, der kan sammenlignes i størrelse med Jorden, ”sagde George Riker, en seniorforsker fra MKI.
TESS bruger fire vidvinkelteleskoper for at få jobbet gjort. Den effektive størrelse på detektorerne ombord er 192 megapixel. TESS er planlagt til en to-årig mission. I modsætning til Kepler, der sidder i en jord-efterfølgende heliocentrisk bane, vil TESS være i en elliptisk bane i Low Earth Orbit (LEO).
TESS vil undersøge cirka 2 millioner stjerner lysere end 12th Størrelse inklusive 1.000 af de nærmeste røde dværge. TESS vil ikke kun udvide det voksende katalog over eksoplaneter, men det forventes også at finde planeter med længere orbitalperioder.
Et dilemma med transitmetoden er, at den favoriserer opdagelsen af planeter med korte orbitalperioder, som meget mere sandsynligt er at se transitere deres værtstjerne fra et givet udsigtspunkt i rummet.
TESS vil også fungere som en logisk progression fra Kepler til senere foreslåede eksoplanetsøgeplatforme. TESS vil også opdage kandidater til yderligere undersøgelse af som James Webb-rumteleskopet, der blev lanceret i 2018, og HARPS-spektrometret med høj nøjagtighed, der er baseret på La Silla Observatory i Chile.
Også i bestyrelsen til lancering i 2017 er NICER, Neutron Star Interior Composition Explorer, der skal placeres på ydersiden af den internationale rumstation. NICER vil anvende en række 56 teleskoper, som vil samle og studere røntgenstråler fra neutronstjerner. NICER er specialiseret i undersøgelsen af en bestemt underklasse af neutronstjerne kendt som millisekund pulsarer. Røntgen-teleskoper er i en konfiguration, der bruger et sæt indlejrede glasskaller, der ligner lagene af en løg.
Iagttagelse af pulsarer i røntgenområdet i spektret vil give forskere en enorm indsigt i deres indre arbejde og struktur. Den internationale rumstation tilbyder et unikt udsigtspunkt for at udføre denne slags videnskab. Ligesom Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) dikterer NICER's strømkrav, at det ikke kan være en fritflyvende satellit. Røntgenstråling skal også udføres over de hindrende virkninger af Jordens atmosfære.
NICER implementeres som en udvendig nyttelast ombord på en ISS ExPRESS Logistics Carrier. Dette er utrykte platforme, der bruges til eksperimenter, der skal udsættes direkte for rummet.
Et andet fascinerende projekt, der arbejder sammen med NICER, er SEXTANT, Station Explorer for røntgen-timing og navigeringsteknologi. Dette projekt forsøger at teste præcisionen af millisekund pulsarer til interplanetær navigation.
”De (pulsarer) er ekstremt pålidelige himmelure og kan give høj præcisionstiming ligesom de atomære signaler, der leveres gennem det 26-satellit-militære styrede Global Positioning System (GPS),” sagde NASA Goddard-videnskabsmand Zaven Arzoumanian. Den største vanskelighed med at stole på dette system til interplanetære rejser er, at signalet gradvis svækkes, jo længere du rejser fra Jorden.
”Pulsars er på den anden side tilgængelige i stort set alle tænkelige flyregimer, fra LEO til interplanetært og dybeste rum,” sagde NICER / SEXTANT-principundersøger Keith Gendreau.
Både NICER og TESS følger den lange arv fra NASAs Astrophysics Explorer-program, som kan spores helt tilbage til lanceringen Explorer 1. Dette var den allerførste amerikanske satellit, der blev lanceret i 1958. Explorer 1 opdagede Van Allen-strålingsbælterne omkring Jorden .
”Explorer-programmet har en lang og fantastisk historie med at implementere virkelig innovative missioner for at studere nogle af de mest spændende spørgsmål inden for rumvidenskab,” sagde NASA-associeret administrator for videnskab John Grunsfeld. "Med disse missioner lærer vi om de mest ekstreme tilstande ved at studere neutronstjerner, og vi vil identificere mange nærliggende stjernesystemer med stenede planeter i de beboelige zoner til yderligere undersøgelse af teleskoper som James Webb Space Telescope."
Selvfølgelig henviser Grunsfeld til planeter, der kredser rundt om røde dværgstjerner, som vil være målrettet af TESS. Disse forventes at have en beboelig zone langt tættere på deres primære stjerne end vores egen sol. Det er endda blevet antydet af MIT-videnskabsmænd, at de første eksoplaneter, som mennesker har besøgt på en langt fjern dato, oprindeligt kan blive opdaget af TESS. Rumfartøjet opdager muligvis også fremtidige mål for opfølgning af spektroskopisk analyse, den bedste chance for at opdage fremmede liv på en exoplanet i de næste 50 år. Man kan forestille sig den begejstring, som en positiv detektion af et kemikalie eksklusivt for livet, som vi kender det, såsom klorofyll i spektret fra en fjern verden ville generere. Mere ildevarslende kan detektion af sådanne syntetiske elementer som plutonium i en eksoplanets atmosfære antyde, at vi fandt dem ... men desværre, for sent.
Men på en gladere note er det spændende tidspunkter for rumforskning at se begge projekter komme i gang. Måske vil menneskelige opdagelsesrejsende faktisk en dag besøge de verdener, der er opdaget af TESS ... og bruge navigeringsteknikker, der er banebrydet af SEXTANT for at gøre det!
