Project Blue og jagten på at fotografere eksoplaneter

Verdens kollektive fantasi til at besvare det ældgamle spørgsmål, "Er vi alene, "er blevet genopblandet nu, da vi forstår eksoplaneter - planeter i kredsløb om andre stjerner end Jordens Sol - er ikke ualmindelige. Der er en øget hastning til at udvikle kapaciteter til direkte at fotografere eksoplaneter omkring nærliggende stjerner og til at karakterisere deres overfladeforhold og, Alpha Centauri, være det nærmeste stjernesystem til vores eget, er forståeligt nok blevet et omdrejningspunkt for nuværende videnskabelige undersøgelser.

Alpha Centauri har to sollignende stjerner, hver med chancen for at have en eller flere eksoplaneter i kredsløb i sin beboelige zone - det område, hvor temperaturer ville tillade flydende vand at eksistere på en planets overflade - hvilket gør det til et endnu mere overbevisende mål. Fra et teknisk synspunkt, som vores nærmeste nabostjernesystem, Alpha Centauri er også det nemmeste system for os til at løse vigtige fysiske skalaer, herunder bedre forståelse af afstanden mellem en stjerne og dens beboelige zone.

At være det nærmeste nabosystem til Jorden gør også Alpha Centauri til vores bedste udsigt til i sidste ende at udforske, når vi har teknologien til at rejse over flere lysår inden for en rimelig tid. Som et sammenligningspunkt, vi er stadig lige i gang med vores udforskning af Mars, og det er typisk kun et par lette minutter, eller ~ 40 millioner miles, væk ved dens nærmeste tilgang til Jorden. Alpha Centauri er det nærmeste stjernesystem, men det er stadig 4,37 lysår, eller ~ 25 billioner miles, væk.

Indtil nu, selvom vi ved, at planeter i jordstørrelse er almindelige i vores Mælkevej, teknologierne til direkte at fotografere dem i lys, der er synligt for det menneskelige øje, har ikke været tilgængelige. Udfordringen med at tage denne slags billeder har været at finde ud af, hvordan man effektivt blokerer lyset fra en stjerne for at se dens kredsende planeter. En stjerne er over en milliard gange lysere, og skal undertrykkes for at se og fange billeder af planeter i kredsløb.

Da Alpha Centauri er et binært system, denne udfordring er endnu mere kompliceret, da vi skal undertrykke lyset fra to stjerner. Project Blue er en mission om at sætte et specielt teleskop, der er i stand til at undertrykke stjernelys og fange billeder af eksoplaneter i en lav jordbane. Project Blue -teleskopet vil bruge en teknik kaldet 'direkte billeddannelse' til at dæmpe lyset fra Alpha Cen A og B, gør det muligt for os at se alle omkringliggende exoplaneter i deres kredsløb. Det specialiserede stjernelysundertrykkelsessystem består af:

• Et instrument kaldet en koronagraf til at blokere stjernelys, ved hjælp af enten Phase Induced Amplitude Apodization (PIAA) eller Vector Vortex -teknikken;
• Et deformerbart spejl, lavordens bølgefrontsensorer, og softwarekontrolalgoritmer til at manipulere det indgående lys og opnå multi-star wavefront control (MSWC); og
• Efterbehandlingsmetoder, kaldet Orbital Differential Imaging (ODI), for at øge billedkontrasten.

Mens hver rummission er kompleks, svært og tager tid, Project Blue har en relativt kort levetid på cirka seks år. Projekt blå team, består af tekniske eksperter og ressourcer fra BoldlyGo Institute, Mission Kentaur, SETI Instituttet, University of Massachusetts Lowell, og andre institutioner håber at lancere missionen i lavt kredsløb om Jorden i 2021 og observere Alpha Centauri-systemet i 2 år med dets koronagrafiske kamera. Derimod hvis vi skulle designe en sonde til at sende til Alpha Centauri og affyre den i dag ved hjælp af konventionel raketteknologi, det ville tage cirka 75, 000 år at komme dertil, før det kunne overføre billeder af fund til jorden.

Project Blue-opdagelser ville være i stand til at informere andre missioner, såsom fremtidige store jord- og rumbaserede teleskoper, og endda Breakthrough Starshot, som er i de tidlige stadier af udviklingen af ​​teknologi til at nå hastigheder på ⅕ lyshastighed for at sende sonder til Alpha Centauri. Hvis det lykkes, Gennembrud Starshot ville stadig tage årtier at komme til Alpha Centauri, og yderligere 4 år, før de første billeder vender tilbage til Jorden. Project Blue kan muligvis give en "køreplan" for at sikre, at fremtidige missioner som disse ser de rigtige steder ud.

Måske vigtigst er muligheden for, at Project Blue identificerer og fanger det første billede af en stenblå eksoplanet - en 'lyseblå prik' - som billedet af jorden, som Voyager 1 -rumfartøjet sendte tilbage til os den 14. februar, 1990, fra en afstand på 4 milliarder miles, da det forlod vores solsystem.

Fra et videnskabeligt synspunkt, denne opdagelse ville være på niveau med andre store opdagelser i de sidste 500 år. Det ville gøre os i stand til at lære om og studere sammensætningen af, hvad der kunne være en anden planet med oceaner af vand og en tyk atmosfære, der er i stand til at understøtte livet, som vi kender det:En søster Jorden.

Fra et filosofisk synspunkt, denne opdagelse ville være endnu mere dybtgående. At identificere en anden cerulean planet kunne fortælle os, at Jorden ikke er unik i universet. Da Voyager 1 sendte de lyseblå prikbilleder af Jorden, Carl Sagan tilbød:

"Se igen på den prik. Det er her. Det er hjem. Det er os. På det alle, du elsker, alle du kender, alle du nogensinde har hørt om, ethvert menneske, der nogensinde var, levede deres liv ud."

Mens vi finder en anden blå planet, ville vi kunne besvare mange spørgsmål, det ville føre til mange flere, utvivlsomt begyndende med:"Er vi alene?"

Hvis vi skulle fastslå, at der er liv, alle Sagans grublerier om Jorden ville pludselig få en ny dimension, vi aldrig har skullet overveje. Vi ville have opdaget en andens hjem.

"Project Blue er en ambitiøs rummission, designet til at besvare et grundlæggende spørgsmål, men overraskende er teknologien til at indsamle et billede af en "Pale Blue Dot" omkring Alpha Centauri -stjerner der, sagde Franck Marchis, Senior Planetary Astronomer ved SETI Institute og Project Blue Science Operation Lead. "Teknologien, som vi vil bruge til at opdage en planet, der er 1 til 10 milliarder gange svagere end dens stjerne, er blevet testet grundigt i laboratoriet, og vi er nu klar til at designe et rumteleskop med dette instrument."

"Vi er ekstremt glade for at samarbejde med BoldlyGo Institute om Project Blue. Vi deler et fælles mål om at inkorporere borgervidenskab i vores initiativer, "sagde SETI Instituts præsident og administrerende direktør Bill Diamond." Projekt Blue bygger på nyere forskning for at vise, at Jorden ikke er alene i kosmos som en planet, der er i stand til at understøtte liv, og ville det ikke være fantastisk at se sådan en planet i vores nærmeste nabostjernesystem? Det er den grundlæggende årsag til, at vi søger. "

"Fremtiden for rumforskning rummer et ubegrænset potentiale for at besvare dybtgående spørgsmål om vores eksistens og skæbne. Rumbaseret videnskab er en hjørnesten for at undersøge sådanne spørgsmål, "sagde BoldlyGo Institute CEO Jon Morse." Project Blue søger at engagere et globalt samfund i en mission om at søge efter beboelige planeter og liv ud over Jorden. "

Project Blue skaffer i øjeblikket private og borgermidler til at fuldføre det oprindelige missionsarkitekturdesign. Designet er baseret på detaljerede krav fastsat af Project Blue videnskabsteamet, som består af førende exoplanetforskere fra en række forskellige institutioner. Denne arkitektur orkestrerer, hvordan teleskopet, koronagrafisk kamera, rumfartøjsbus, og jordsystemet arbejder alle sammen for at erhverve, butik, sende, og bearbejde de billeder, som Project Blue-missionen vil tage. Efter det første design, vi kører missionssimuleringer for at forudsige ydeevne, og vil gøre en Mission Performance Simulator (MPS) tilgængelig online, så interesserede borgerforskere kan køre deres egne simuleringer.