Jahrzehnte nach seinem folgenschweren Start setzt das allseits beliebte Hubble-Weltraumteleskop fröhlich seine Flugbahn in erdnahen Umlaufbahnen fort und ermöglicht immer noch hochmoderne Wissenschaft. Astronomen nutzten Hubble und seine Instrumente im Laufe der Jahre, um ikonische Bilder des Krebsnebel , das Galaxie-Hut , das Ultratiefes Feld , und viele andere, die die öffentliche Vorstellungskraft erregten. Irgendwann wird seine Mission enden, und die Leute müssen für das nächste Teleskop und dienächstenächstes Teleskop. Aber welche Arten der Weltraumforschung wollen Wissenschaftler in 20 Jahren betreiben? Welche Technologien werden sie brauchen, um dies zu erreichen?
Ein Konsortium aus Physikern und Astronomen versucht, diese Fragen zu beantworten, während sie ihren kühnen Vorschlag für ein riesiges hochauflösendes Teleskop der nächsten Generation vorbringen und vorantreiben, das zahlreiche Planeten, Sterne, Galaxien und das ferne Universum in atemberaubenden Details beobachten würde. Die Befürworter des Teleskops müssen nicht nur die Unterstützung für mögliche wissenschaftliche Entdeckungen ermutigen, sondern auch die potenziellen technischen Herausforderungen untersuchen, die mit dem Bau und dem Start verbunden sind. Eine Veranstaltung, die am Dienstag auf einer SPIE-Konferenz für Optik und Photonik in San Diego, Kalifornien, organisiert wurde, war ein weiterer Schritt in diesem langfristigen Prozess.
Die Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), eine einflussreiche Organisation von Astronomen und Physikern aus 39 meist US-amerikanischen Institutionen, die Teleskope und Observatorien für die NASA und die National Science Foundation betreibt, hat ihren Vorschlag für ein Multi-Wellenlängen-High -Definition-Weltraumteleskop (HDST) in a neuer Bericht Letzten Monat. Julianne Dalcanton von der University of Washington und Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology – erfahrene Astronomen mit beeindruckendem Wissen und Erfahrung in der galaktischen und planetarischen Wissenschaft – leiteten das Komitee, das das 172-seitige Dokument erforscht und verfasst hat.
„Die Wissenschaftsgemeinschaft entwickelt eine Vision für das, was als nächstes zu tun ist“, sagte Phil Stahl, ehemaliger SPIE-Präsident und leitender Physiker am Marshall Space Flight Center der NASA. Auf der Optik- und Photonik-Konferenz über das Teleskop zu sprechen, bot „eine Gelegenheit, mit den Leuten zu sprechen, die es bauen werden“, da viele der Zuhörer an der Instrumentierung arbeiten.
Wie der Name des HDST vermuten lässt, würde sein 12 Meter breiter segmentierter Spiegel ihm eine viel höhere Auflösung bieten als alle aktuellen oder kommenden Teleskope, sodass Astronomen auf viele erdähnliche „Exoplaneten“ fokussieren könnten, die Sterne außerhalb unseres Sonnensystems bis zu 100 Lichtjahre umkreisen entfernt, Sterne sogar in der Andromeda-Galaxie auflösen und weit entfernte Galaxien abbilden, die 10 Milliarden Jahre kosmischer Zeit in die Vergangenheit unseres Universums zurückreichen. Die 24x erhöhte Schärfe im Vergleich zu Hubble und dem kommenden James Webb Space Telescope ähnelt der dramatischen Verbesserung eines UltraHD-Fernsehers gegenüber einem Standardfernseher, so Marc Postman, ein Astronom am Space Telescope Science Institute.
Eine simulierte Spiralgalaxie, wie sie von Hubble und dem vorgeschlagenen High-Definition-Weltraumteleskop mit einer Rückschauzeit von ungefähr 10 Milliarden Jahren betrachtet wird. Bildnachweis: D. Ceverino, C. Moody, G. Snyder und Z. Levay (STScI)
Insbesondere 'Exoplaneten sind der wichtigste wissenschaftliche Antrieb für HDST', sagte Seager. „Gibt es andere Planeten wie die Erde und gibt es Lebenszeichen auf ihnen?“ Ihre Aufregung und die ihrer Kollegen kamen durch, als sie erklärte, dass, wenn das Teleskop zum Tragen kommt, sie vorhersagen, dass es finden würdeDutzende, wenn nicht Hunderte von erdähnlichen Planeten in der bewohnbaren Zone. Sie würden auch nach Beweisen für Sauerstoff und Wasserdampf suchen und das Wissen der Astronomen über solche Planeten transformieren, das derzeit auf nur 1 oder 2 Kandidaten beschränkt ist, die von den Kepler-Teleskop .
Das Hubble-Teleskop erforderte 20 Jahre Planung, technologische Entwicklung und BudgetzuweisungenVores wurde 1990 gestartet. Planung für das James Webb Space Telescope der NASA ( JWST ), die auch zuerst von AURA vorgeschlagen wurde, begann nicht lange danach. Rom wurde nicht an einem Tag gebaut, aber viele Jahre der Vorbereitungen und Forschung werden zum Tragen kommen, wenn es 2018 auf den Markt kommen soll. Seine Wissenschaftler und Ingenieure hoffen, dass es wie Hubble mit seinen Infrarotkameras spektakuläre Bilder produzieren wird ein bekannter Name und erweitern unser Verständnis des Universums.
Trotzdem wurde James Webb von einem steigenden Budget und zahlreichen Verzögerungen geplagt, und der Kongress hätte es 2011 beinahe beendet. Das Teleskop erwies sich sogar unter einigen Astronomen und Befürwortern der Weltraumforschung als umstritten. Während Wissenschaftler die nächste Generation von Teleskopen entwickeln, bleibt das JWST der mehrere Tonnen schwere, mehrere Milliarden Dollar schwere Elefant im Raum. David Redding vom Jet Propulsion Laboratory wies schnell darauf hin, dass „für Hubble fast jede Technologie erfunden werden musste!“ Für das vorgeschlagene HDST erscheint die Aufgabe weniger entmutigend.
Dennoch haben Wissenschaftler technologische Herausforderungen und schwierige Fragen, auf die sie sich freuen können. Zum Beispiel müssen sie zwischen mehreren konkurrierenden Designs wählen und verschiedene Methoden in Betracht ziehen, um das Teleskop in den Weltraum zu bringen, möglicherweise unter Verwendung des Space Launch Systems ( SLS ). Sie erwarten auch, die Forschung an der Sonnenblende des JWST, die erforderlich ist, um das vorgeschlagene Teleskop auf einer extrem stabilen Temperatur zu halten, und an seinen Detektoren bei der Entwicklung optimierter Kameras der Gigapixel-Klasse zu nutzen. Schwingungsstabilität in der Größenordnung von einem Billionstel Meter wird für sie eine zusätzliche Herausforderung darstellen.
Wenn die astronomische Gemeinschaft an Bord kommt und diesem Projekt für das nächste Jahrzehnt Priorität einräumt, dann würde es wahrscheinlich in den 2020er Jahren entworfen und gebaut und dann in den 2030er Jahren gestartet. In der Zwischenzeit werden sie erhebliche Investitionen in Finanzierung, Forschung und Entwicklung benötigen. Es wird sich laut Seager sicherlich lohnen, „das ganze Universum mit einer Auflösung von 100 Parsec zu beobachten“ und „dutzende Erden zu entdecken“. Betonung: „Das ist die Killer-App“, schloss Postman.
