Project Blue: Bau eines Weltraumteleskops, das Planeten um Alpha Centauri . direkt beobachten könnte
In den letzten Jahrzehnten wurden Tausende von Exoplaneten in benachbarten Sternensystemen entdeckt. Tatsächlich waren am 1. Oktober 2017 etwa 3.671 ExoPlaneten wurden in 2.751 Systemen bestätigt, wobei 616 Systeme mehr als einen Planeten haben. Leider wurde die überwiegende Mehrheit davon mit indirekten Mitteln entdeckt, von Gravitationsmikrolinsen zu Transitphotometrie und der Radialgeschwindigkeitsmethode .
Außerdem konnten wir diese Planeten nicht aus der Nähe untersuchen, weil die dafür notwendigen Instrumente noch nicht vorhanden sind. Projekt Blau , ein Konsortium aus Wissenschaftlern, Universitäten und Institutionen, will das ändern. Kürzlich haben sie ein Crowdfunding-Kampagne durch Indiegogo um die Entwicklung eines Weltraumteleskops zu finanzieren, das ab 2021 nach Exoplaneten im Alpha Centauri-System suchen soll.
Neben seinen kommerziellen und akademischen Partnern ist Project Blue eine Kooperation zwischen den BoldlyGo Institut , Mission Centaur , das SETI-Institut , und der Universität von Massachusetts Lowell . Es wird von a . gesteuert Wissenschafts- und Technologiebeirat (STAC) besteht aus Wissenschafts- und Technologieexperten, die sich der Erforschung des Weltraums und der Suche nach Leben in unserem Universum verschrieben haben.
Künstlerische Darstellung eines Planeten, der den Stern Alpha Centauri B umkreist, ein Mitglied des der Erde am nächsten liegenden Dreifachsternsystems. Bildnachweis: ESO
Um sein Ziel der direkten Untersuchung von Exoplaneten zu erreichen, versucht Project Blue, die jüngsten Veränderungen in der Weltraumforschung zu nutzen, darunter verbesserte Instrumente und Methoden, die Entdeckungsrate von Exoplaneten in den letzten Jahren und eine verstärkte Zusammenarbeit zwischen dem privaten und öffentlichen Sektor. Wie der Präsident und CEO des SETI-Instituts, Bill Diamond, kürzlich in einem SETI Pressemitteilung :
„Project Blue baut auf neueren Forschungen auf, um zu zeigen, dass die Erde nicht allein im Kosmos als lebensfähiger Planet ist, und wäre es nicht erstaunlich, einen solchen Planeten in unserem nächsten benachbarten Sternensystem zu sehen? Dies ist der grundlegende Grund, warum wir suchen.“
Wie bereits erwähnt, wurden praktisch alle Exoplaneten-Entdeckungen, die in den letzten Jahrzehnten gemacht wurden, mit indirekten Methoden durchgeführt – von denen die bekannteste die Transit-Photometrie ist. Diese Methode ist das, was die KeplerundK2Missionen stützte sich darauf, insgesamt 5.017 Exoplanetenkandidaten zu entdecken und die Existenz von 2.470 Exoplaneten zu bestätigen, von denen 30 innerhalb der bewohnbaren Zone ihres Sterns umkreisten.
Diese Methode besteht darin, dass Astronomen entfernte Sterne auf periodische Helligkeitsabfälle überwachen, die von einem Planeten verursacht werden, der vor dem Stern vorbeizieht. Durch die Messung dieser Einbrüche können Wissenschaftler die Größe der Planeten in diesem System bestimmen. Eine weitere beliebte Technik ist die Radialgeschwindigkeits- (oder Doppler-) Methode, die Änderungen der Position eines Sterns relativ zum Beobachter misst, um zu bestimmen, wie massiv sein Planetensystem ist.
Das Missionskonzept von Project Blue, das das Teleskop, seinen Start und seinen Einsatz zeigt. Bildnachweis: projectblue.org
Diese und andere Methoden (allein oder in Kombination) haben die vielen Entdeckungen ermöglicht, die gemacht wurden. Bisher wurden jedoch keine Exoplaneten direkt abgebildet, was auf den auslöschenden Effekt von Sternen auf optische Instrumente zurückzuführen ist. Im Grunde waren Astronomen nicht in der Lage, das von der Atmosphäre eines Exoplaneten reflektierte Licht zu erkennen, da das Licht des Sterns bis zu zehn Milliarden Mal heller ist.
Die Herausforderung besteht daher darin, dieses Licht zu blockieren, damit die Planeten selbst sichtbar werden können. Eine vorgeschlagene Lösung für dieses Problem ist die der NASA Sternenschatten Konzept, eine riesige Weltraumstruktur, die neben einem Weltraumteleskop (höchstwahrscheinlich das James Webb Weltraumteleskop ). Im Orbit würde diese Struktur ihre blütenförmigen Folien entfalten, um die Blendung entfernter Sterne zu blockieren, sodass das JWST und andere Instrumente Exoplaneten direkt abbilden können.
Aber da Alpha Centauri ein binäres System (oder trinär, wenn Sie Proxima Centauri zählen) ist, ist es noch komplizierter, alle Planeten um sie herum direkt abzubilden. Um dies anzugehen, hat Project Blue Pläne für ein Teleskop entwickelt, das in der Lage sein wird, Licht von Alpha Centauri A und B zu unterdrücken und gleichzeitig Bilder von allen Planeten aufzunehmen, die sie umkreisen. Sein spezielles Sternenlicht-Unterdrückungssystem besteht aus drei Komponenten.
Da ist zunächst der Koronagraph, ein Instrument, das auf mehreren Techniken beruht, um das Sternenlicht zu blockieren. Zweitens gibt es den verformbaren Spiegel, Wellenfrontsensoren niedriger Ordnung und Software-Steuerungsalgorithmen, die das einfallende Licht manipulieren. Schließlich gibt es noch die als Orbital Differntial Imaging (ODI) bekannte Nachbearbeitungsmethode, mit der der Wissenschaftler von Project Blue den Kontrast der aufgenommenen Bilder verbessern kann.
Die Missionszeitleiste von Project Blue, die am Ende des Jahrzehnts beginnen und sechs Jahre dauern würde. Bildnachweis: projectblue.org
Aufgrund seiner Nähe zur Erde ist das Alpha Centauri-System die natürliche Wahl für die Durchführung eines solchen Projekts. Im Jahr 2012, ein Exoplaneten-Kandidat – Alpha Centauri BB - wurde vorgestellt. Im Jahr 2015 ergaben jedoch weitere Analysen, dass das erkannte Signal ein Artefakt in den Daten war. Im März 2015 wurde ein zweiter möglicher Exoplanet ( Alpha Centauri Bc ) wurde angekündigt, aber auch ihre Existenz wird in Frage gestellt.
Mit einem Instrument, das dieses System direkt abbilden kann, könnte die Existenz von Exoplaneten endgültig bestätigt (oder ausgeschlossen) werden. Wie Franck Marchis – Senior Planetary Astronomer am SETI Institute und Project Blue Science Operation Lead – über das Projekt sagte:
„Project Blue ist eine ehrgeizige Weltraummission, die eine grundlegende Frage beantworten soll, aber überraschenderweise ist die Technologie vorhanden, um ein Bild eines „Pale Blue Dot“ um Alpha Centauri-Sterne zu sammeln. Die Technologie, die wir verwenden werden, um einen Planeten zu entdecken, der 1 bis 10 Milliarden Mal lichtschwächer ist als sein Stern, wurde ausführlich im Labor getestet, und wir sind jetzt bereit, mit diesem Instrument ein Weltraumteleskop zu entwickeln.“
Wenn Project Blue seine Crowdfunding-Ziele erreicht, beabsichtigt die Organisation, das Teleskop bis 2021 im erdnahen Orbit (NEO) einzusetzen. Das Teleskop wird dann die nächsten zwei Jahre damit verbringen, das Alpha Centauri-System mit seiner koronographischen Kamera zu beobachten. Alles in allem wird die Mission zwischen der Entwicklung des Instruments und dem Ende seiner Beobachtungskampagne sechs Jahre dauern, eine relativ kurze Zeit für eine astronomische Mission.
Project Starshot, eine von der Breakthrough Foundation geförderte Initiative, soll die erste interstellare Reise der Menschheit sein. Bildnachweis: Durchbruchinitiatives.org
Die potenzielle Auszahlung für diese Mission wäre jedoch unglaublich tiefgreifend. Durch die direkte Aufnahme eines anderen Planeten im unserem nächstgelegenen Sternensystem könnte Project Blue wichtige Daten sammeln, die anzeigen, ob dort irgendwelche Planeten bewohnbar sind. Seit Jahren versuchen Astronomen, mehr über die potenzielle Bewohnbarkeit von Exoplaneten zu erfahren, indem sie die Spektraldaten untersuchen, die von Licht erzeugt werden, das durch ihre Atmosphären dringt.
Dieser Prozess war jedoch auf massereiche Gasriesen beschränkt, die in der Nähe ihrer Muttersterne (d. h. „Super-Jupiters“) kreisen. Während verschiedene Modelle vorgeschlagen wurden, um die Atmosphären von Gesteinsplaneten, die innerhalb der bewohnbaren Zone eines Sterns kreisen, Beschränkungen aufzuerlegen, wurde keines direkt untersucht. Wenn es sich als erfolgreich erweisen sollte, würde Project Blue daher einige der größten wissenschaftlichen Funde der Geschichte ermöglichen.
Darüber hinaus würde es Informationen liefern, die einen großen Beitrag zur Information einer zukünftigen Mission nach Alpha Centauri leisten könnten, wie z Durchbruch Starshot . Diese vorgeschlagene Mission erfordert die Verwendung eines großen Laserarrays, um ein mit einem Lichtsegel angetriebenes Nanofahrzeug auf relativistische Geschwindigkeiten (20% der Lichtgeschwindigkeit) anzutreiben. Bei dieser Geschwindigkeit würde das Schiff innerhalb von 20 Jahren Alpha Centauri erreichen und in der Lage sein, mithilfe einer Reihe winziger Kameras, Sensoren und Antennen Daten zurückzusenden.
Wie der Name vermuten lässt, hofft Project Blue, die ersten Bilder eines „Pale Blue Dot“ aufzunehmen, der einen anderen Stern umkreist. Dies ist ein Hinweis auf das Foto der Erde, das vom Reisen 1 Sonde am 19. Februar 1990, nachdem die Sonde ihre Hauptmission abgeschlossen hatte und sich darauf vorbereitete, das Sonnensystem zu verlassen. Die Fotos wurden auf Wunsch des berühmten Astronomen und Wissenschaftskommunikators Carl Sagan aufgenommen.
Das „Pale Blue Dot“-Foto, aufgenommen von der Voyager 1-Sonde. Bildnachweis: NASA/JPL
Beim Betrachten der Fotos sagte Sagan bekanntlich: „Schau dir diesen Punkt noch einmal an. Das ist hier. Das ist Heimat. Das sind wir. Darauf hat jeder, den du liebst, jeder den du kennst, jeder von dem du jemals gehört hast, jeder Mensch, der jemals war, sein Leben gelebt.“ Danach wurde der Name „Pale Blue Dot“ zum Synonym für die Erde und fängt das Gefühl der Ehrfurcht und des Staunens ein, dass dieReise 1Fotografien evoziert.
In jüngerer Zeit wurden andere „Pale Blue Dot“-Fotos von Missionen wie dem Cassini-Orbiter . Beim Fotografieren von Saturn und seinem Ringsystem im Sommer 2013Cassinigelang es, Bilder aufzunehmen, die die Erde im Hintergrund zeigten. Angesichts der Entfernung erschien die Erde erneut als kleiner Lichtpunkt gegen die Dunkelheit des Weltraums.
Neben Crowdfunding und der Beteiligung mehrerer gemeinnütziger Organisationen zielt diese kostengünstige Mission auch darauf ab, von einem wachsenden Trend in der Weltraumforschung zu profitieren – der offenen Beteiligung und Zusammenarbeit zwischen wissenschaftlichen Einrichtungen und Bürgerwissenschaftlern. Dies ist einer der Hauptzwecke von Project Blue, nämlich die Öffentlichkeit einzubeziehen und sie über die Bedeutung der Weltraumforschung aufzuklären.
Als Jon Morse, der CEO des BoldlyGo Institute, erklärt :
„Die Zukunft der Weltraumforschung birgt ein grenzenloses Potenzial, um tiefgreifende Fragen zu unserer Existenz und unserem Schicksal zu beantworten. Die weltraumgestützte Wissenschaft ist ein Eckpfeiler für die Untersuchung solcher Fragen. Project Blue möchte eine globale Gemeinschaft in die Mission einbeziehen, nach bewohnbaren Planeten und Leben außerhalb der Erde zu suchen.“
Zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Artikels hat Project Blue es geschafft, 125.561 USD von seinem Ziel von 175.000 USD aufzubringen. Für diejenigen, die daran interessiert sind, dieses Projekt zu unterstützen, ist Project Blue's Indiegogo-Kampagne bleibt noch 11 Tage geöffnet. Und sehen Sie sich auch ihr Werbevideo an:
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