Дарвин (космический корабль) - Википедия - Darwin (spacecraft)

Дарвин
Тип миссииИнтерферометрический обсерватория
ОператорЕКА
Интернет сайтwww.esa.int/наука/Дарвин
Параметры орбиты
Справочная системаСолнце – Земля L2
РежимГало орбита
Эпохапланируется
 

Дарвин был предложен ЕКА Миссия Краеугольного камня, в которой участвовало бы созвездие от четырех до девяти[2] космический аппарат, предназначенный для непосредственного обнаружения земной шар -подобно планеты, вращающиеся вокруг ближайших звезд и искать доказательства жизнь на этих планетах. Самая последняя разработка предусматривала три свободно летающих космические телескопы диаметром от трех до четырех метров, летящие строем как астрономический интерферометр. Эти телескопы должны были перенаправлять свет от далеких звезд и планет на четвертый космический корабль, который должен был содержать сумматор лучей, спектрометры, и камеры для интерферометр массив, и который также действовал бы как узел связи. Также существовала более ранняя конструкция, названная «конфигурацией Робина Лоренса», которая включала шесть 1,5-метровых телескопов, космический корабль с объединителем лучей и отдельный космический корабль для энергетики и связи.[3]

Изучение предлагаемой миссии завершилось в 2007 году, дальнейшие мероприятия не запланированы.[1] Чтобы получить изображение, телескопы должны были работать в строю, при этом расстояния между телескопами контролировались с точностью до нескольких микрометров, а расстояние между телескопами и приемником контролировалось с точностью до одного нанометра.[4] Потребовалось бы несколько более подробных исследований, чтобы определить, действительно ли возможна технология, способная обеспечить такую ​​точность.[2]

Концепция

Космические телескопы должны были наблюдать в инфракрасный часть электромагнитный спектр. А также учеба внесолнечные планеты, телескопы, вероятно, были бы полезны для получения изображений общего назначения, обеспечивая очень высокое разрешение (т.е. миллисекунда дуги ) инфракрасные изображения, позволяющие детально изучать самые разные астрофизические процессы.

Инфракрасная область была выбрана потому, что в видимом спектре планета земного типа затмевается своей звездой в несколько раз. миллиард.[3] Однако в инфракрасном диапазоне разница на несколько порядков меньше. Согласно бюллетеню ESA за 2000 год, все компоненты космического корабля на оптическом пути должны быть пассивно охлаждены до 40 кельвинов, чтобы можно было проводить инфракрасные наблюдения.[3]

Для поиска планеты использовался бы обнуляющий интерферометр конфигурация. В этой системе фазовые сдвиги будут внесены в три луча, так что свет от центральной звезды будет испытывать деструктивную интерференцию и погашаться. Однако свет от любых планет, вращающихся по орбите, не погаснет, поскольку планеты немного смещены относительно положения звезды. Это позволит обнаруживать планеты, несмотря на гораздо более яркий сигнал от звезды.

Для обнаружения планет телескопы должны работать в режиме построения изображений. Обнаружение планеты земного типа потребует в общей сложности около 10 часов наблюдений в течение нескольких месяцев.[нужна цитата ] В конструкции 2002 года, в которой использовались бы 1,5-метровые зеркала, ожидалось около 100 часов, чтобы получить спектр, возможно, похожий на Землю.[5]

Если бы космический корабль Дарвина обнаружил подходящую планету, более подробное изучение ее атмосферы было бы произведено с помощью инфракрасного спектра планеты. Анализируя этот спектр, можно определить химический состав атмосферы, и это может предоставить доказательства существования жизни на планете. Наличие кислород а водяной пар в атмосфере может свидетельствовать о жизни. Кислород очень реактивен, поэтому, если в атмосфере планеты существует большое количество кислорода, его должны непрерывно производить некоторые процессы, такие как фотосинтез.

Однако присутствие одного только кислорода не является убедительным доказательством жизни. Спутник Юпитера Европа, например, имеет разреженную кислородную атмосферу, которая, как считается, создается радиолиз молекул воды. Численное моделирование[нужна цитата ] показали, что при надлежащих условиях можно создать кислородную атмосферу с помощью фотолиз из углекислый газ. Фотолиз водяного пара и углекислого газа производит ионы гидроксила и атомарный кислород соответственно, которые, в свою очередь, производят кислород в небольших концентрациях, а водород улетучивается в космос. Когда O2 производится H2O фотолиз на большой высоте, водородные соединения, такие как H+, ОЙ− и H2O, которые атакуют очень эффективно O3 и предотвратить его накопление. Единственный известный способ получить значительное количество O3 в атмосфере, что O2 производиться на малой высоте, например биологическим фотосинтезом, и этот маленький H2O попадает на большие высоты, где присутствует УФ. Для планет земной группы одновременное присутствие O3, H2O и CO2 в атмосфере, по-видимому, является надежной биосигнатурой, и космический корабль Дарвина был бы способен обнаруживать эти атмосферные компоненты.[5]

Планеты-кандидаты

Планета Глизе 581 d, обнаруженный в 2007 году, считался хорошим кандидатом для проекта Дарвина.[6] Он вращается внутри теоретического жилая зона своей звезды,[7] и ученые предполагают, что условия на планете могут способствовать поддержанию жизни.

Подобные инициативы

Интерферометрическая версия НАСА с Искатель земных планет Миссия похожа по концепции на Дарвина, а также преследует очень похожие научные цели. Согласно бюджетной документации НАСА на 2007 год, опубликованной 6 февраля 2006 года,[8] проект отложен на неопределенный срок,[9] а в июне 2011 года было объявлено о закрытии проекта. Антуан Лабейри предложил гораздо более крупный космический астрономический интерферометр, подобный Дарвину, но с отдельными телескопами, расположенными в сферическом расположении и с акцентом на интерферометрическая визуализация. Этот Гипертелескоп Проект был бы намного дороже и сложнее, чем миссии Дарвина и TPF, с участием многих больших свободно летающих космических аппаратов.

Рекомендации

  1. ^ а б "Информационный бюллетень Дарвина: поиск планет, похожих на Землю". Европейское космическое агентство. 2009-10-23. Архивировано из оригинал на 2008-05-13. Получено 2009-10-27.
  2. ^ а б c «Дарвин: учеба окончена, дальнейшая деятельность не запланирована». Европейское космическое агентство. 2009-10-23. Получено 2009-10-27.
  3. ^ а б c Фридлунд, CVM (август 2000 г.). "Бюллетень ЕКА 103: Дарвин: Миссия по инфракрасной космической интерферометрии" (PDF). ЕКА. Получено 2016-11-07.
  4. ^ Пенни, Алан Дж (1999-07-27). «Концепция версии« Free-Flyer »». Лаборатория Резерфорда Эпплтона. Архивировано из оригинал на 2005-10-28. Получено 2009-10-30.
  5. ^ а б Карлссон, Андерс; Малькольм Фридлунд (апрель 2002 г.). "Дарвин: инфракрасный космический интерферометр". Alcatel. Архивировано из оригинал (GIF) на 2005-10-28. Получено 2009-10-30.
  6. ^ фон Бло, В .; Bounama, C .; Cuntz, M .; Франк, С. (2007). «Обитаемость суперземель в Gliese 581». Астрономия и астрофизика. 476 (3): 1365–1371. arXiv:0705.3758. Bibcode:2007 А и А ... 476,13 65 В. Дои:10.1051/0004-6361:20077939.
  7. ^ Science Daily: внесолнечная планета действительно может быть обитаемой
  8. ^ «Отчет о бюджете НАСА». Планетарное общество. 2006-02-06. Получено 2006-07-17.
  9. ^ Бюджетный запрос президента НАСА на 2007 финансовый год

внешняя ссылка