لدى ناسا بعض المفاهيم المتقدمة جدًا في الاعتبار عندما يتعلق الأمر بالجيل القادم من التلسكوبات الفضائية. وتشمل هذه ساتل مسح الكواكب الخارجية العابر (تيس) ، التي أخذت مؤخرا إلى الفضاء ، فضلا عن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) (المقرر إطلاقه في عام 2020) و تلسكوب المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WFIRST) ، الذي لا يزال قيد التطوير.
أبعد من ذلك ، حددت وكالة ناسا أيضًا العديد من المقترحات الواعدة كجزء من المسح العقدي لعام 2020 للفيزياء الفلكية. ولكن ربما يكون المفهوم الأكثر طموحًا هو المفهوم الذي يستدعي تلسكوبًا فضائيًا يتكون من وحدات من شأنها تجميع نفسها. تم اختيار هذا المفهوم مؤخرًا لتطوير المرحلة الأولى كجزء من برنامج المفاهيم المتقدمة المبتكرة (NIAC) التابع لناسا 2018.
يقود هذا المفهوم دميتري سافرانسكي ، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية والفضائية في جامعة كورنيل. جنبا إلى جنب مع 15 زميلا من جميع أنحاء الولايات المتحدة ، أنتج Savransky مفهومًا لتلسكوب فضاء معياري يبلغ طوله 30 مترًا (100 قدم) مع بصريات تكيفية. لكن القاذف الحقيقي هو حقيقة أنه سيتكون من سرب من الوحدات التي ستجمع نفسها بشكل مستقل.
البروفيسور سافرانسكي على دراية جيدة بالتلسكوبات الفضائية وصيد الكواكب الخارجية ، حيث ساعد في دمج واختبار Gemini Planet Imager - أداة على تلسكوب Gemini South في تشيلي. كما شارك في التخطيط لمسح كوكب الجوزاء للتصوير خارج المجموعة الشمسية ، والذي اكتشف كوكبًا يشبه المشتري يدور حول 51 Eridani (51 Eridani b) في عام 2015.
ولكن بالنظر إلى المستقبل ، يعتقد البروفيسور سافرانسكي أن التجميع الذاتي هو السبيل للذهاب إلى إنشاء تلسكوب فائق. كما وصف هو وفريقه التلسكوب في اقتراحهم:
"سيتم بناء هيكل التلسكوب بأكمله ، بما في ذلك المرايا الأولية والثانوية ، وهيكل الدعم الثانوي وواقي الشمس المستوي من وحدة مركبة فضائية واحدة يتم إنتاجها بكميات كبيرة. وستتكون كل وحدة من مركبة فضائية سداسية يبلغ قطرها 1 متر ويعلوها مجموعة مرايا نشطة من الحافة إلى الحافة. "
سيتم إطلاق هذه الوحدات بشكل مستقل ثم الانتقال إلى نقطة Sun-Earth L2 باستخدام أشرعة شمسية قابلة للنشر. ستصبح هذه الأشرعة بعد ذلك الواقي الشمسي من التلسكوب المستوي بمجرد أن تتحد الوحدات وتتجمع ، دون الحاجة إلى مساعدة بشرية أو روبوتية. في حين أن هذا قد يبدو متقدمًا بشكل جذري ، إلا أنه يتماشى بالتأكيد مع ما تبحث عنه NIAC.
قال د. سافرانسكي في مقابلة أجريت مؤخراً مع كورنيل كرونيكل: "هذا هو برنامج NIAC". "أنت تطرح هذه الأفكار المجنونة إلى حد ما ، لكنك تحاول بعد ذلك دعمها ببعض الحسابات الأولية ، ثم مشروع مدته تسعة أشهر حيث تحاول الإجابة على أسئلة الجدوى."
كجزء من جوائز المرحلة الأولى من NAIC لعام 2018 ، والتي تم الإعلان عنها في 30 مارس ، حصل الفريق على 125000 دولار على مدى تسعة أشهر لإجراء هذه الدراسات. في حالة نجاحها ، سيتمكن الفريق من التقدم للحصول على جائزة المرحلة الثانية. كما أوضح ماسون بيك ، أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية وهندسة الفضاء في كورنيل وكبير مسؤولي التكنولوجيا السابق في وكالة ناسا ، فإن سافرانسكي يسير على الطريق الصحيح فيما يتعلق باقتراح NIAC:
"نظرًا لأن المركبات الفضائية المستقلة أصبحت أكثر شيوعًا ، وبينما نواصل تحسين طريقة بناء المركبات الفضائية الصغيرة جدًا ، فمن المنطقي أن نسأل سؤال سافرانسكي: هل من الممكن بناء تلسكوب فضائي يمكنه رؤية أبعد ، وأفضل ، باستخدام فقط مكونات صغيرة غير مكلفة يتم تجميعها ذاتيًا في المدار؟ "
تتمثل المهمة المستهدفة لهذا المفهوم في المساح الكبير للأشعة فوق البنفسجية / الضوئية / تحت الحمراء (LUVOIR) ، وهو اقتراح يتم استكشافه حاليًا كجزء من المسح العشري لعام 2020 لوكالة ناسا. كواحد من اثنين من المفاهيم التي يتم التحقيق فيها من قبل مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، يدعو مفهوم المهمة هذا إلى تلسكوب فضائي مزود بمرآة رئيسية مجزأة ضخمة يبلغ قطرها حوالي 15 مترًا (49 قدمًا).
مثل JWST ، ستتكون مرآة LUVOIR من أجزاء قابلة للتعديل يمكن أن تتكشف بمجرد نشرها في الفضاء. تقوم المحركات والمحركات بتعديل هذه الأجزاء ومواءمتها بشكل نشط من أجل تحقيق التركيز المثالي والتقاط الضوء من الأشياء الباهتة والبعيدة. سيكون الهدف الأساسي لهذه المهمة هو اكتشاف كواكب خارجية جديدة بالإضافة إلى تحليل الضوء من تلك التي تم اكتشافها بالفعل لتقدير الغلاف الجوي.
كما أوضح سافرانسكي وزملاؤه في اقتراحهم ، فإن مفهومهم يتماشى بشكل مباشر مع أولويات خرائط الطريق التقنية لوكالة ناسا في أدوات العلوم والمراصد وأنظمة الاستشعار وأنظمة الروبوتات والأنظمة المستقلة. ويذكرون أيضًا أن الهندسة المعمارية هي وسيلة موثوقة لبناء تلسكوب فضائي عملاق ، والذي لن يكون ممكنًا للأجيال السابقة من التلسكوبات مثل هابل و JWST.
وقال: "سيكون جيمس ويب أكبر مرصد للفيزياء الفلكية وضعناه في الفضاء على الإطلاق ، وهو أمر صعب للغاية". "إذا صعدت إلى مقياس يصل إلى 10 أمتار أو 12 مترًا أو حتى 30 مترًا ، يبدو من المستحيل تقريبًا تصور كيف ستبني تلك التلسكوبات بالطريقة نفسها التي كنا نبنيها بها."
بعد حصوله على جائزة المرحلة الأولى ، يخطط الفريق لإجراء عمليات محاكاة تفصيلية لكيفية تحرك الوحدات عبر الفضاء والتقاطها مع بعضها البعض لتحديد حجم الأشرعة الشمسية التي يجب أن تكون. كما يخططون لإجراء تحليل لتجميع المرآة للتحقق من أن الوحدات يمكن أن تحقق الشكل السطحي المطلوب بمجرد تجميعها.
كما أوضح بيك ، إذا نجح ، فقد يكون اقتراح الدكتور سافرانسكي بمثابة تغيير في اللعبة:
"إذا أثبت البروفيسور سافرانسكي جدوى إنشاء تلسكوب فضائي كبير من قطع صغيرة ، فسيغير طريقة استكشاف الفضاء. سنكون قادرين على رؤية أبعد ، وأفضل من أي وقت مضى - ربما حتى على سطح كوكب خارج المجموعة الشمسية. "
في الخامس والسادس من يونيو ، ستقوم وكالة ناسا أيضًا بإجراء اجتماع توجيهي لـ NIAC في واشنطن العاصمة ، حيث ستتاح الفرصة لجميع الفائزين في المرحلة الأولى للقاء ومناقشة أفكارهم. تشمل المقترحات الأخرى التي حصلت على جائزة المرحلة الأولى روبوتات متغيرة الشكل لاستكشاف تيتان ، وأجهزة استشعار جوية خفيفة الوزن لاستكشاف جو فينوس ، وروبوتات سرب الجناحين لاستكشاف المريخ ، وهو شكل جديد من الدفع الشعاعي للبعثات بين النجوم (على غرار Breakthrough Starshot) ، روبوت يعمل بالبخار لعوالم المحيطات ، وموطن ذاتي النسخ مصنوع من الفطريات.
يمكنك قراءة المزيد عن هذه المفاهيم ، بالإضافة إلى تلك التي منحت جائزة المرحلة الثانية ، هنا.
