Starshade' Hilft, Planeten Zu Finden, Indem Es Die Sterne Blockiert

Die "Starshade" -Technologie, die Astronomen helfen könnte, felsige, erdähnliche außerirdische Welten zu finden und zu charakterisieren, wurde Anfang dieses Jahres in der Wüste von Nevada auf die Probe gestellt.

Ein Sternschatten, auch als äußerer Okkulter bezeichnet, ist ein präzise geformter Bildschirm, der mit einem Weltraumteleskop in weit entfernten Formationen fliegt. Das Gerät blockiert das Licht eines Sterns, um einen kontrastreichen Schatten zu erzeugen, sodass nur Licht eines umlaufenden Exoplaneten zur detaillierten Untersuchung in das Teleskop gelangt.

Während ein Sternschatten zur Jagd auf außerirdische Planeten bisher noch nicht geflogen wurde, stützen sich Forscher, die diese Technik untersuchen, auf eine Erfolgsgeschichte beim Einsatz großer, einsetzbarer Antennen im Weltraum. Einige Entwürfe sehen einen vollständig ausgeführten Sternschatten mit einem Durchmesser von 34 Metern, einer inneren Scheibe von 20 Metern und 28 ausgestreckten blütenartigen Blütenblättern mit einer Länge von jeweils über 7 Metern vor.

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Subskalentests

Die Idee des Sternschattens ist über das Zeichenbrett hinausgegangen.

Subskalenversionen von Sternschatten wurden nächtlichen Wüstentests unterzogen, zuletzt Ende Mai und Anfang Juni dieses Jahres über fünf Nächte im trockenen Seebett von Smith Creek im Zentrum von Nevada. Zuvor wurde ein kalifornisches Testgebietsschema verwendet.

Die Hardware-Bewertungen in der Wüste haben sich darauf konzentriert, wie sich die rechnergestützten optischen Vorhersagen gegen die Leistung zweier verschiedener Sternschattenformen vor Ort verhalten, sagte Steve Warwick, Programmmanager für Sternschatten-Feldtests bei Northrop Grumman Aerospace Systems.

Der jüngste Nevada-Test nutzte die dünne Luft und den sehr dunklen Himmel am hochgelegenen Smith Creek, sagte Warwick. Ein sechsköpfiges Team nutzte ein modifiziertes Celestron-Teleskop und ultraleichte Leuchtdioden oder LEDs, die etwa 1,6 Kilometer entfernt waren. Die LEDs waren alle fein auf einen automatisierten Ständer ausgerichtet, auf dem ein Sternschattenmodell in der Mitte des Testbereichs stand.

Daten und Bilder wurden am Teleskopstand gesammelt.

"Wie Sie sich vorstellen können, nehmen wir viele Daten auf, während wir nachts in Zelten sitzen", sagte Warwick gegenüber Space.com. "Wir müssen viel nachbearbeiten … und das ist im Moment im Gange."

Von einem Sternenschatten auf einer Weltraummission zur Planetenjagd wird viel verlangt.

"Wir versuchen hier, einen Leuchtturm aus einer Entfernung von einer Meile zu betrachten und eine Glühwürmchen zu entdecken, die nur einen halben Zoll von diesem Leuchtturm entfernt ist", sagte er. "Wir versuchen das Licht vom Leuchtturm abzuhalten."

Im einfachsten Sinne ist ein Sternschatten ein speziell geformter Finger, der vor einer hellen Quelle platziert wird, um das Licht zu dimmen, sagte Ron Polidan, Manager für Wissenschaftssysteme bei Northrop Grumman Aerospace Systems.

"Im Wesentlichen kann man es also als einen dunklen Fleck auf Reisen betrachten", sagte Polidan.

Bereitstellung im Weltraum

Polidan sagte, dass Unternehmenstechnologen verschiedene Optionen prüfen, wie ein großer Sternschatten im Weltraum am besten entfaltet werden kann. Zum Beispiel gibt es ein Erbe in Northrops führender Arbeit über das Tracking- und Datenrelais-Satellitensystem der NASA sowie im Bau des James Webb-Weltraumteleskops (JWST) der Raumfahrtbehörde im Wert von 8,8 Milliarden US-Dollar.

"Ein Teil der Bewertung der Wüstentests besteht darin, einfache und zuverlässige Bereitstellungssysteme zu verstehen", sagte Polidan gegenüber Space.com.

Northrop Grummans Sternschatten ist "teleskopunabhängig", sagte Warwick. Das heißt, es könnte mit JWST verwendet werden, das 2018 starten soll, oder mit anderen Raumbereichen, die in Betracht gezogen werden. Am Ende liegt es an der NASA, sagte er.

Sternschatten helfen bei der direkten Bildgebung und helfen Teleskopen, Photonen zu sammeln, die von einem Zielplaneten ankommen. Sie können dabei helfen, spektroskopische Blicke auf die Atmosphäre eines Exoplaneten zu werfen, "und hier fließt sie in die Suche nach Leben ein", sagte Warwick. Weitere Starshade-Tests in der Wüste stehen für das nächste Jahr an, sagte Warwick. Alle Vorarbeiten, sagte er, seien vertrauensbildend, um eine zukünftige weltraumgroße Sternenschattenmission voranzutreiben.

Zweistufiger Prozess

"Wir können niemals einen 'End-to-End-Test' des Starshade-Konzepts durchführen. Stattdessen teilen wir die Tests in zwei Teile", sagte Sara Seager, Professorin für Planetenwissenschaften und Physik am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Massachusetts.

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Seager ist Vorsitzender eines aktuellen 18-monatigen, von der NASA gesponserten Mission Science and Technology Definition-Teams der Starshade Probe-Class-Mission.

Seager teilte Space.com per E-Mail mit, dass eine Testphase die Herstellung und Bereitstellung umfasst, um zu zeigen, dass die erforderlichen Toleranzen und Konstruktionen der Sternblütenblätter eingehalten werden können. Das andere sind subskalige Umwelttests in einem Labor oder im Freien, um zu zeigen, dass Starshade-Experten "die Mathematik verstehen und sich die Beugung so verhält, wie wir es erwarten", sagte sie.

"Dieser zweistufige Prozess ist unsere beste Option", sagte Seager.

Sehen heißt glauben

Für Seager gibt es ein einfaches Fazit: Sehen ist Glauben. Die Wüstentests bieten eine Möglichkeit, dies zu erreichen.

"Was wir absolut gerne sehen würden, ist eine tatsächliche astronomische Entdeckung unter Verwendung des Sternschattens", sagte Seager. "Die Leute haben sich vorgestellt, den Sternenschirm auf einen Berggipfel und ein Teleskop auf einen unteren Berggipfel zu setzen."

Wenn ein interessierendes Objekt über den Sternschatten fährt - beispielsweise ein Stern mit einer Trümmerscheibe -, kann möglicherweise eine interessante Beobachtung gemacht werden, sagte sie.

"Wir müssen der Welt zeigen, dass der Sternschatten Teil des Werkzeugkastens des Astronomen ist", sagte Seager.

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Dieser Artikel wurde ursprünglich auf Space.com hier veröffentlicht