Hovedinstrument til NASAs WFIRST-mission fuldender milepælsgennemgang

For at vide, hvordan universet vil ende, vi må vide, hvad der er sket med den indtil videre. Dette er blot et mysterium, NASA's kommende Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST)-mission vil tackle, mens den udforsker det fjerne kosmos. Rumfartøjets gigantiske kamera, Wide Field Instrument (WFI), vil være grundlæggende for denne udforskning.

WFI har netop bestået sin foreløbige designgennemgang, en vigtig milepæl for missionen. Det betyder, at WFI med succes opfyldte designet, tidsplan og budgetkrav for at komme videre til næste udviklingsfase, hvor holdet vil begynde detaljeret design og fremstilling af flyvehardwaren.

"Dette var en fremragende foreløbig designgennemgang, giver et øjebliksbillede af den enorme mængde ingeniørarbejde, som dette team har opnået på kort tid, " sagde Jamie Dunn, WFIRST projektleder ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "WFI-holdet er godt i gang med at bygge et instrument i verdensklasse til NASAs næste store observatorium."

"Den foreløbige designgennemgang er et vigtigt skridt i missionen, fordi det tager de tekniske ideer og vurderer dem ud fra strenge kriterier for at sikre, at de vil fungere som planlagt, " sagde Goddards Mary Walker, instrument manager for WFI. "Det er her, vi finder de ting, vi skal finjustere, så WFIRST kan gå videre til næste fase i sin rejse."

Ingeniører vil føre resultaterne af gennemgangen ind i den næste designiteration, forberede instrumentet til en endnu mere streng test - den kritiske designgennemgang, i øjeblikket planlagt til juni 2020. Dette vil involvere data fra WFI tekniske testenheder i simulerede rummiljøer, inklusive test ved kryogene temperaturer.

WFIRST er et næste generations rumteleskop, der vil overvåge det infrarøde univers fra hinsides Månens kredsløb. Dens to instrumenter er en teknologidemonstration kaldet en coronagraph, og WFI. WFI har samme vinkelopløsning som Hubble, men med 100 gange synsfeltet. Data, den indsamler, vil gøre det muligt for forskere at opdage ny og unikt detaljeret information om planetsystemer omkring andre stjerner. WFI vil også kortlægge, hvordan stof er struktureret og fordelt i hele kosmos, som i sidste ende skulle give videnskabsfolk mulighed for at opdage universets skæbne.

WFI er designet til at detektere svagt infrarødt lys fra hele universet. Infrarødt lys observeres ved bølgelængder længere end det menneskelige øje kan opdage. Udvidelsen af ​​universet strækker lys udsendt af fjerne galakser, hvilket får synligt eller ultraviolet lys til at fremstå som infrarødt, når det når os. Sådanne fjerne galakser er svære at observere fra jorden, fordi Jordens atmosfære blokerer nogle infrarøde bølgelængder, og den øvre atmosfære lyser klart nok til at overvælde lyset fra disse fjerne galakser. Ved at gå ud i rummet og bruge et Hubble-teleskop, WFI vil være følsom nok til at detektere infrarødt lys længere væk end noget tidligere teleskop. Dette vil hjælpe videnskabsmænd med at fange et nyt syn på universet, der kan hjælpe med at løse nogle af dets største mysterier, en af ​​dem er, hvordan universet blev, som det er nu.

WFI vil give videnskabsfolk mulighed for at kigge meget langt tilbage i tiden. At se universet i dets tidlige stadier vil hjælpe videnskabsmænd med at opklare, hvordan det udvidede sig gennem dets historie. Dette vil belyse, hvordan kosmos udviklede sig til sin nuværende tilstand, gør det muligt for forskere at forudsige, hvordan det vil fortsætte med at udvikle sig.

"Vi vil prøve at opdage universets skæbne, " sagde Goddards Jeff Kruk, WFIRST-projektets videnskabsmand. "Udvidelsen af ​​universet accelererer, og en af ​​de ting, Wide Field Instrument vil hjælpe os med at finde ud af, er, om accelerationen stiger eller aftager."

En mulig forklaring på denne fremskyndelse er mørk energi, et uforklarligt fænomen, der i øjeblikket udgør omkring 68 procent af det samlede indhold i kosmos og kan ændre sig, efterhånden som universet udvikler sig. En anden mulighed er, at denne tilsyneladende kosmiske acceleration peger på nedbrydningen af ​​Einsteins generelle relativitetsteori på tværs af store dele af universet.

WFI vil teste disse ideer ved at måle stof i hundredvis af millioner af fjerne galakser gennem et fænomen kaldet svag gravitationslinser. Massive objekter som galakser og galaksehobe kurver rum-tid, bøje stien tilbagelagt af lys, der passerer i nærheden. Dette skaber en forvrænget, forstørret billede af fjerne galakser bag dem. At se disse fjerne galakser vil vise, hvordan stof er struktureret i hele universet og på tværs af tid.

Alle de astronomiske undersøgelser, som WFIRST vil udføre, er afhængige af WFI. En ekstremt stabil optisk struktur er nødvendig for at foretage højpræcisionsmålinger med både WFI og coronagraph. Yderligere sikring af stabilitet, WFIRST vil kredse om det andet Sun-Earth Lagrange-punkt, eller L2. På denne særlige placering over 930, 000 miles (1,5 millioner kilometer) fra Jorden, gravitationskræfter balancerer for at holde objekter i stabile baner med meget lidt hjælp. Den termiske stabilitet af et observatorium ved L2 vil give en ti gange forbedring ud over Hubble i meget af de data, WFI vil indsamle. Denne grad af stabilitet er upraktisk med observatorier i lav kredsløb om Jorden, såsom Hubble.

Med sit store synsfelt, WFI vil give et væld af oplysninger i hvert billede, det tager. Dette vil dramatisk reducere den tid, det tager at indsamle data, giver videnskabsfolk mulighed for at udføre forskning, der ellers ville være upraktisk.

"Du kunne gøre det meste af WFIRST-videnskaben med Hubble, men det kan tage tusind år, sagde Kruk. Vi vil ikke vente så længe.

Med den vellykkede gennemførelse af WFI's foreløbige designgennemgang, WFIRST-missionen er på mål for dens planlagte lancering i midten af ​​2020'erne. Forskere vil snart være i stand til at udforske nogle af de største mysterier i kosmos takket være WFI's brede synsfelt og præcisionsoptik.