Большой оптический инфракрасный датчик ультрафиолетового излучения - Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor

Большой оптический инфракрасный датчик ультрафиолетового излучения
Рендеринг обсерватории LUVOIR-A, 2019.png
Визуализация концепции обсерватории LUVOIR-A
Тип миссииКосмический телескоп
ОператорНАСА
Интернет сайтwww.luvoirtelescope.org
Продолжительность миссии5 лет (основная миссия) (предлагается)
Расходные материалы на 10 лет
Целевой срок службы 25 лет для не обслуживаемых компонентов
Начало миссии
Дата запуска2039 г. (предлагается)
РакетаSLS Блок 2 (предложенный),
SpaceX Starship (предложенный)
Параметры орбиты
Справочная системаСолнце-Земля L2
Основной
Диаметр8 или 15 м (26 или 49 футов)
Длины волнУФ, видимый и инфракрасный
Инструменты
ECLIPS (Экстремальный коронограф для живых планетных систем)
HDI (тепловизор высокой четкости)
LUMOS (ультрафиолетовый многообъектный спектрограф LUVOIR)
ПОЛЛЮКС (УФ-спектрополяриметр высокого разрешения) (CNES )
Логотип LUVOIR FINAL для Light BG.png
Знаки отличия предложения миссии

В Большой оптический инфракрасный датчик ультрафиолетового излучения, широко известный как LUVOIR (/ˈлuvɑːr/), является многоволновым космический телескоп концепция разрабатывается НАСА под руководством Команда определения науки и технологий. Это одна из четырех концепций крупных астрофизических космических миссий, изучаемых в рамках подготовки к Национальная Академия Наук 2020 Десятилетний обзор астрономии и астрофизики.[1][2] Хотя LUVOIR - это концепция обсерватории общего назначения, ее ключевая научная цель - охарактеризовать широкий спектр экзопланеты, включая те, которые могут быть обитаемый. Дополнительная цель - предоставить широкий спектр астрофизика, от реионизация эпохи, через формирование и эволюцию галактик, чтобы звезда и формирование планеты. Мощная визуализация и спектроскопия наблюдения за Солнечная система тел тоже возможно. LUVOIR станет Большая стратегическая научная миссия и будет рассматриваться для начала разработки где-то после 2020 года. Исследовательская группа LUVOIR разработала проекты для двух вариантов LUVOIR: один с зеркалом телескопа диаметром 15 м (LUVOIR-A) и один с зеркалом диаметром 8 м (LUVOIR-B).[3] LUVOIR может наблюдать ультрафиолетовый, видимый, и ближний инфракрасный длины волн света. Заключительный отчет о 5-летнем исследовании концепции миссии LUVOIR был опубликован 26 августа 2019 года.[4]

Задний план

Смотрите также: Большие стратегические научные миссии

В 2016 году НАСА начало рассматривать четыре различных космический телескоп концепции для будущих крупных стратегических научных миссий.[5] Они Миссия по визуализации обитаемой экзопланеты (HabEx), Большой оптический инфракрасный датчик ультрафиолетового излучения (LUVOIR), Рентгеновская обсерватория Lynx (рысь), и Космический телескоп Origins (OST). В 2019 году четыре команды сдали свои заключительные отчеты в Национальная Академия Наук, независимые Десятилетний обзор комитет советует НАСА какая миссия должна иметь высший приоритет. В случае финансирования LUVOIR будет запущен примерно в 2039 году с использованием тяжелой ракеты-носителя и будет выведен на орбиту вокруг Солнце – Земля Лагранж 2.[4]

Миссия

Исследования экзопланеты являются одной из основных целей миссии LUVOIR

Основные цели LUVOIR - расследовать экзопланеты, космическое происхождение, а Солнечная система.[3] LUVOIR сможет анализировать структуру и состав атмосфер и поверхностей экзопланет. Он также может обнаруживать биосигнатуры возникающие из жизни в атмосфере далекой экзопланеты.[6] Интересующие атмосферные биосигнатуры включают: CO
2, CO, молекулярный кислород (О
2), озон (О
3), воды (ЧАС
2О), и метан (CH
4). Возможность работы с несколькими длинами волн LUVOIR также предоставит ключевую информацию, которая поможет понять, как УФ-излучение звезды-хозяина регулирует атмосферное фотохимия на обитаемые планеты. LUVOIR также будет наблюдать большое количество экзопланет, охватывающих широкий диапазон характеристик (масса, тип звезды, возраст и т. Д.), С целью размещения Солнечная система в более широком контексте планетных систем.

В объем астрофизических исследований входят исследования космическая структура в дальних уголках пространства и времени формирование и эволюция галактики, и рождение звезды и планетные системы.

В районе Солнечная система исследований, LUVOIR может обеспечить разрешение изображения до 25 км в видимом свете на Юпитере, что позволяет проводить подробный мониторинг динамики атмосферы в Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун в долгосрочной перспективе. Чувствительные изображения высокого разрешения и спектроскопия Солнечной системы кометы, астероиды, луны, и Объекты пояса Койпера которые не будут посещены космическими кораблями в обозримом будущем, могут предоставить важную информацию о процессах, сформировавших Солнечную систему много лет назад. Кроме того, LUVOIR играет важную роль в изучении шлейфов океанических спутников внешней части Солнечной системы, в частности Европа и Энцелад, в долгосрочной перспективе.

дизайн

LUVOIR будет оснащен внутренним коронограф инструмент, называемый Затмения для экстремального коронографа для живых планетных систем, чтобы прямые наблюдения экзопланет земного типа. Внешний звездная тень также вариант для меньшей конструкции LUVOIR (LUVOIR-B).

К другим изученным кандидатским научным инструментам относятся: формирователь изображения высокой четкости (HDI), широкопольный инфракрасный, оптический и ближний инфракрасный диапазоны. камера; LUMOS, ультрафиолетовый мультиобъект LUVOIR Спектрограф; и ПОЛЛЮКС, ультрафиолетовый спектрополяриметр. ПОЛЛЮКС (УФ спектрополяриметр ) изучается европейским консорциумом под руководством и при поддержке CNES, Франция.

Обсерватория может наблюдать длины волн света от дальний ультрафиолет к ближний инфракрасный. Чтобы обеспечить исключительную стабильность волнового фронта, необходимую для коронографических наблюдений экзопланет земного типа,[7] Дизайн LUVOIR основан на трех принципах. Во-первых, минимизируются вибрации и механические возмущения по всей обсерватории. Во-вторых, и телескоп, и коронограф включают несколько уровней управления волновым фронтом с помощью активной оптики. В-третьих, телескоп активно нагревается до точной температуры 270 К (-3 ° C; 26 ° F), чтобы контролировать тепловые возмущения. План развития технологий LUVOIR поддерживается за счет средств НАСА. Исследования концепции стратегической миссии астрофизики программа, Центр космических полетов Годдарда, то Центр космических полетов Маршалла, то Лаборатория реактивного движения и сопутствующие программы на Northrop Grumman Aerospace Systems и Ball Aerospace.

LUVOIR-A

Сравнение основных зеркал космического телескопа Хаббла, космического телескопа Джеймса Уэбба и предлагаемого космического телескопа высокого разрешения (HDST)
Прямое в масштабе сравнение основных зеркал Космический телескоп Хаббла, Космический телескоп Джеймса Уэбба, и LUVOIR-A (HDST).

LUVOIR-A, ранее известный как Космический телескоп высокого разрешения (HDST), будет состоять из 36 зеркальные сегменты с отверстие диаметром 15 метров (49 футов), обеспечивая изображение до 24 раз резче, чем Космический телескоп Хаббла.[8] LUVOIR-A был бы достаточно большим, чтобы найти и изучить десятки Планеты земного типа в наш соседний район. Он мог разрешать такие объекты, как ядро ​​небольшого галактика или газовое облако на пути к обрушению в звезда и планеты.[9] Первое исследование HDST было опубликовано Ассоциация университетов для исследований в области астрономии (AURA) 6 июля 2015 г.[9] Доводы в пользу HDST были приведены в отчете под названием «От космического рождения до живых Земель» о будущем астрономия по заказу AURA, которая управляет Хабблом и другими обсерваториями от имени НАСА и Национальный научный фонд.[10] Идеи для первоначального предложения HDST включали внутренний коронограф, диск, который блокирует свет от центральной звезды, делая тусклую планету более видимой, и звездная тень который будет плыть впереди на километры, чтобы выполнять ту же функцию.[11] Первоначальная смета составляет около 10 миллиардов долларов США.[11] LUVOIR-A складывается, поэтому ему нужен только обтекатель полезной нагрузки шириной 8 метров.[4]

LUVOIR-B

LUVOIR-B, ранее известный как Космический телескоп с большой апертурой передовых технологий (НАКОНЕЦ),[12][13][14][15] 8-метровая архитектура, первоначально разработанная Научный институт космического телескопа,[16] центр научных операций для Космический телескоп Хаббла (HST). Хотя он меньше, чем LUVIOR-A, он разработан для обеспечения углового разрешения, которое в 5–10 раз лучше, чем у Космический телескоп Джеймса Уэбба, а предел чувствительности до 2000 раз лучше, чем у HST.[12][13][16] Исследовательская группа LUVOIR ожидает, что телескоп можно будет обслуживать, как и HST, либо беспилотным космическим кораблем, либо астронавтами через Орион или Звездолет. Такие инструменты, как камеры, потенциально могут быть заменены и возвращены на Землю для анализа их компонентов и будущих обновлений.[15]

Оригинал backronym использованный для первоначальной концепции миссии «ATLAST» был каламбуром, относящимся к времени, которое потребовалось для принятия решения о преемнике HST. Сам ATLAST предлагал три различные архитектуры - 8-метровый монолитный зеркальный телескоп, сегментированный зеркальный телескоп 16,8 метра (55 футов) и сегментированный зеркальный телескоп 9,2 метра (30 футов). Текущая архитектура LUVOIR-B перенимает наследие дизайна JWST, по сути являясь увеличивающимся вариантом JWST, который имеет сегментированное главное зеркало 6,5 м. Работает на солнечная энергия, он будет использовать внутренний коронограф или внешний оккультер, может характеризовать атмосферу и поверхность экзопланеты размером с Землю в жилая зона долгоживущих звезд на расстояниях до 140 световых лет (43 пк), включая скорость вращения, климат и обитаемость. Телескоп также позволит исследователям собрать информацию о характере доминирующих особенностей поверхности, изменениях облачного покрова и климата и, возможно, сезонных колебаниях поверхностной растительности.[17] LUVOIR-B был разработан для запуска на ракете большой грузоподъемности со стандартным в отрасли стартовым обтекателем диаметром 5 метров (16 футов).

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Фуст, Джефф (21 января 2019 г.). «Выбор следующей большой космической обсерватории». Получено 20 сентября 2020.
  2. ^ "Национальные академии наук, инженерии и медицины, Десятилетний обзор астрономии и астрофизики 2020 г. (Astro2020)".
  3. ^ а б Майерс, Дж. Д. "Официальный сайт НАСА для LUVOIR". НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  4. ^ а б c «Заключительный отчет по исследованию концепции миссии LUVOIR». 26 августа 2019.
  5. ^ Скоулз, Сара (30 марта 2016 г.). «НАСА рассматривает свой следующий флагманский космический телескоп». Scientific American. Получено 15 августа 2017.
  6. ^ Трейджер, Ребекка (7 марта 2018 г.). «В поисках химического состава жизни на экзопланетах».
  7. ^ "Обзор технологии программы исследования экзопланет НАСА". Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  8. ^ "Космический телескоп высокого разрешения - преемник Хаббла?". 21 июля 2015 г.. Получено 24 июля 2015.
  9. ^ а б «AURA представляет исследование будущего космического телескопа». Архивировано из оригинал 1 февраля 2017 г.. Получено 24 июля 2015.
  10. ^ "Отчет АУРА". От космического рождения до живых Земель. Получено 24 июля 2015.
  11. ^ а б Овербай, Деннис (13 июля 2015 г.). «Телескоп 2030-х годов». Нью-Йорк Таймс. ISSN  0362-4331. Получено 24 июля 2015.
  12. ^ а б «Команда НАСА излагает планы по наблюдению за новыми мирами». НАСА. 23 июля 2014 г.. Получено 5 декабря 2017. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  13. ^ а б Почтальон, Марк; и другие. (6 апреля 2009 г.). «Космический телескоп с большой апертурой передовых технологий (ATLAST): технологическая дорожная карта на следующее десятилетие». RFI передан в декадный комитет Astro2010. arXiv:0904.0941. Bibcode:2009arXiv0904.0941P.
  14. ^ Редди, Фрэнсис (август 2008 г.). «Где будет астрономия через 35 лет?». Астрономия.
  15. ^ а б «LUVOIR - Дизайн». НАСА. Получено 1 апреля 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  16. ^ а б «АТЛАСТ - Космический телескоп с большой апертурой по передовым технологиям». Научный институт космического телескопа. Получено 5 декабря 2017.
  17. ^ Почтальон, М .; Трауб, В. А .; Krist, J .; и другие. (19 ноября 2009 г.). Космический телескоп с большой апертурой передовых технологий (ATLAST): характеристика обитаемых миров. Симпозиум "Пути к обитаемым планетам". 14-18 сентября 2009 г. Барселона, Испания. arXiv:0911.3841. Bibcode:2010ASPC..430..361P.

внешние ссылки