Ο σχεδιασμός ορθογώνιου τηλεσκοπίου θα μπορούσε να οδηγήσει στην εξερεύνηση της Γης 2.0

DNVN - Οι επιστήμονες αναπτύσσουν ένα ορθογώνιο μοντέλο τηλεσκοπίου, το οποίο υπόσχεται να ανοίξει μια νέα εποχή στην αναζήτηση της «Γης 2.0» (ένας όρος για πλανήτες εκτός του Ηλιακού Συστήματος που έχουν παρόμοιες συνθήκες με τη Γη και είναι ικανοί να υποστηρίξουν ζωή).

Η αναζήτηση πλανητών σαν τη Γη αποτελεί εδώ και καιρό μια σημαντική πρόκληση στην αστρονομία, επειδή η συντριπτική φωτεινότητα των αστεριών τα καθιστά σχεδόν εντελώς σκοτεινά. Τα παραδοσιακά σχέδια τηλεσκοπίων δεν είναι κατάλληλα για το έργο. Ωστόσο, μόλις προτάθηκε μια τολμηρή ιδέα με ένα ορθογώνιο υπέρυθρο τηλεσκόπιο, που υπόσχεται να ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο και να βοηθήσει τους ανθρώπους να αποκαλύψουν δεκάδες πιθανούς πλανήτες σε μια απόσταση 30 ετών φωτός, ανοίγοντας το δρόμο για την αναζήτηση σημαδιών εξωγήινης ζωής.

Η Γη είναι ο μόνος πλανήτης που γνωρίζουμε και υποστηρίζει ζωή. Όλη η ζωή σε αυτόν τον μπλε πλανήτη εξαρτάται από το υγρό νερό για να διατηρήσει βασικές χημικές αντιδράσεις. Οι απλοί μονοκύτταροι οργανισμοί υπάρχουν σχεδόν όσο και η Γη, αλλά χρειάστηκαν περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια για να εξελιχθούν οι πιο σύνθετοι πολυκύτταροι οργανισμοί. Οι άνθρωποι, εν τω μεταξύ, υπάρχουν μόνο για ένα μικρό κλάσμα της ιστορίας του πλανήτη, λιγότερο από το ένα δεκάκις χιλιοστό της ηλικίας της Γης.

Αυτό το χρονοδιάγραμμα υποδηλώνει ότι η ζωή μπορεί να μην είναι σπάνια σε πλανήτες με υγρό νερό. Ωστόσο, τα νοήμονα όντα ικανά να εξερευνήσουν το σύμπαν μπορεί να είναι εξαιρετικά σπάνια. Εάν η ανθρωπότητα θέλει να αναζητήσει ζωή πέρα ​​από τη Γη, η πιο πιθανή προσέγγιση είναι να την προσεγγίσει απευθείας μέσω πλανητικών παρατηρήσεων.

Εννοιολογικός σχεδιασμός για ένα ορθογώνιο διαστημικό τηλεσκόπιο, που διαμορφώνεται σύμφωνα με το Ψηφιακό Διαστημικό Τηλεσκόπιο Συμβολόμετρου (DICER), ένα υποθετικό διαστημικό παρατηρητήριο υπέρυθρου, και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb. Πίστωση: Πολυτεχνικό Ινστιτούτο Leaf Swordy/Rensselaer.

Το διάστημα είναι απέραντο και οι νόμοι της φυσικής εμποδίζουν τα ταξίδια ή την επικοινωνία με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός. Επομένως, μόνο τα αστέρια που βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο μπορούν να μελετηθούν μέσα σε μια ανθρώπινη ζωή, ακόμη και με ρομποτικά διαστημόπλοια. Από αυτά, οι πιο υποσχόμενοι στόχοι είναι αστέρια παρόμοια σε μέγεθος και θερμοκρασία με τον Ήλιο, επειδή υπάρχουν για αρκετό καιρό και είναι αρκετά σταθερά για να αναπτυχθεί σύνθετη ζωή.

Οι αστρονόμοι έχουν πλέον εντοπίσει περίπου 60 άστρα που μοιάζουν με τον ήλιο σε απόσταση 30 ετών φωτός από τη Γη. Πλανήτες σε τροχιά γύρω από αυτά, παρόμοιοι σε μέγεθος και θερμοκρασία με τη Γη - και θα μπορούσαν να υποστηρίξουν τόσο στεριά όσο και υγρό νερό - θεωρούνται οι καλύτεροι υποψήφιοι για την εύρεση ζωής.

Ο διαχωρισμός της εικόνας ενός εξωπλανήτη παρόμοιου με τη Γη από την λάμψη του αστέρα που τον φιλοξενεί αποτελεί μια μεγάλη πρόκληση. Ακόμα και υπό ιδανικές συνθήκες, ένα αστέρι είναι ένα εκατομμύριο φορές φωτεινότερο από έναν πλανήτη. Εάν τα δύο αναμειχθούν, η ανίχνευση πλανητών καθίσταται αδύνατη.

Σύμφωνα με την οπτική θεωρία, η μέγιστη ανάλυση ενός τηλεσκοπίου εξαρτάται από το μέγεθος του κατόπτρου και το μήκος κύματος του φωτός. Οι πλανήτες με υγρό νερό εκπέμπουν φως πιο έντονα σε μήκος κύματος περίπου 10 μικρών - το πλάτος μιας λεπτής ανθρώπινης τρίχας και 20 φορές το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Σε αυτό το μήκος κύματος, ένα τηλεσκόπιο πρέπει να συλλέγει φως σε απόσταση τουλάχιστον 20 μέτρων για να έχει αρκετή ανάλυση ώστε να διαχωρίσει τη Γη από τον Ήλιο, ο οποίος απέχει 30 έτη φωτός.

Επιπλέον, τα τηλεσκόπια πρέπει να τοποθετούνται στο διάστημα, επειδή η ατμόσφαιρα της Γης θολώνει τις εικόνες. Το μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο σήμερα - το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) - έχει διάμετρο κατόπτρου 6,5 μέτρα, αλλά η εκτόξευση και η λειτουργία του ήταν εξαιρετικά δύσκολη.

Δεδομένου ότι η ανάπτυξη ενός διαστημικού τηλεσκοπίου 20 μέτρων ξεπερνά προς το παρόν τις τεχνολογικές δυνατότητες, οι επιστήμονες έχουν δοκιμάσει διάφορες επιλογές. Μια λύση είναι η εκτόξευση πολλαπλών μικρών τηλεσκοπίων και η διατήρηση ακριβούς απόστασης μεταξύ τους για την προσομοίωση ενός γιγάντιου καθρέφτη. Ωστόσο, η διατήρηση ακριβούς τοποθέτησης μέχρι το μέγεθος ενός μορίου είναι προς το παρόν αδύνατη.

Μια άλλη προσέγγιση είναι η χρήση μικρότερων μηκών κύματος φωτός, επιτρέποντας τη χρήση μικρότερων τηλεσκοπίων. Αλλά στο ορατό φάσμα, ένα αστέρι σαν τον Ήλιο είναι 10 δισεκατομμύρια φορές φωτεινότερο από τη Γη, καθιστώντας αδύνατο να αποκλειστεί αρκετό φως των άστρων για να αποκαλυφθεί ο πλανήτης, αν και η ανάλυση είναι εφικτή κατ' αρχήν.

Μια άλλη ιδέα είναι η χρήση μιας «ασπίδας αστεριών» - ενός διαστημικού σκάφους διαμέτρου δεκάδων μέτρων, που θα πετάει δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά από το τηλεσκόπιο για να μπλοκάρει το φως των αστεριών αλλά να αφήνει το φως των πλανητών να περάσει. Ωστόσο, αυτό θα απαιτούσε την εκτόξευση δύο διαστημοπλοίων και την κατανάλωση τεράστιων ποσοτήτων καυσίμων για τη μεταφορά της ασπίδας σε νέες τοποθεσίες.

Στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες προτείνουν ένα πιο εφικτό σχέδιο: ένα υπέρυθρο τηλεσκόπιο με ορθογώνιο κάτοπτρο διαστάσεων 1 x 20 μέτρων, αντί του κυκλικού καθρέφτη των 6,5 μέτρων του JWST. Λειτουργώντας σε μήκος κύματος 10 μικρών, το όργανο θα διαχωρίζει το φως των αστεριών από το φως των πλανητών κατά μήκος του μεγάλου άξονα του καθρέφτη. Περιστρέφοντας τον καθρέφτη, οι αστρονόμοι θα μπορούν να παρατηρούν πλανήτες σε οποιαδήποτε θέση γύρω από το άστρο που το φιλοξενεί.

Το σχέδιο εκτιμάται ότι θα είναι σε θέση να ανιχνεύσει τους μισούς από τους πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη και βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άστρα που μοιάζουν με τον Ήλιο σε λιγότερο από τρία χρόνια. Ενώ απαιτούνται περαιτέρω τεχνικές βελτιώσεις και βελτιστοποιήσεις, το μοντέλο δεν απαιτεί τεχνολογίες πέρα ​​από τις τρέχουσες δυνατότητες - κάτι που διαφοροποιείται από πολλές άλλες πρωτοποριακές ιδέες.

Αν κατά μέσο όρο κάθε άστρο σαν τον Ήλιο έχει έναν πλανήτη σαν τη Γη, τότε με αυτό το σχέδιο τηλεσκοπίου θα πρέπει να είμαστε σε θέση να ανιχνεύσουμε περίπου 30 πολλά υποσχόμενους πλανήτες σε απόσταση 30 ετών φωτός. Περαιτέρω έρευνα θα επικεντρωθεί στον προσδιορισμό της ατμόσφαιράς τους, αναζητώντας σημάδια οξυγόνου - έναν δείκτη φωτοσυνθετικής ζωής.

Για τους πιο υποσχόμενους υποψηφίους, θα μπορούσαν να αναπτυχθούν αποστολές εξερεύνησης για την αποστολή εικόνων της επιφάνειας του πλανήτη. Ο ορθογώνιος σχεδιασμός του τηλεσκοπίου υπόσχεται να παρέχει τη συντομότερη διαδρομή για την εύρεση του «αδελφού πλανήτη» μας - της Γης 2.0.

Λα Κε (Σύμφωνα με το ScienceAlert)

Πηγή: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/thiet-ke-kinh-vien-vong-hinh-chu-nhat-co-the-mo-ra-ky-nguyen-san-tim-trai-dat-2-0/20250902082651458