Reka bentuk teleskop segi empat tepat boleh membawa masuk Bumi-memburu 2.0

DNVN - Para saintis sedang membangunkan model teleskop segi empat tepat, berjanji untuk membuka era baharu dalam perjalanan mencari "Bumi 2.0" (istilah yang merujuk kepada planet di luar Sistem Suria yang mempunyai keadaan yang serupa dengan Bumi dan mampu menyokong kehidupan).

Pencarian planet seperti Bumi telah lama menjadi cabaran utama dalam astronomi, kerana kecerahan bintang yang luar biasa menjadikan mereka hampir dikaburkan sepenuhnya. Reka bentuk teleskop tradisional tidak sesuai dengan tugasnya. Walau bagaimanapun, idea berani untuk teleskop inframerah segi empat tepat baru sahaja dicadangkan, menjanjikan untuk mengatasi halangan ini dan membantu manusia mendedahkan berpuluh-puluh planet berpotensi dalam tempoh 30 tahun cahaya, membuka jalan untuk mencari tanda-tanda kehidupan asing.

Bumi adalah satu-satunya planet yang kita tahu yang menyokong kehidupan. Semua kehidupan di planet biru ini bergantung kepada air cecair untuk mengekalkan tindak balas kimia yang penting. Organisma bersel tunggal mudah muncul pada masa yang sama dengan Bumi, tetapi ia mengambil masa kira-kira 3 bilion tahun untuk hidupan multiselular yang lebih kompleks untuk berkembang. Manusia, sementara itu, telah wujud hanya untuk sebahagian kecil daripada sejarah planet ini, kurang daripada satu persepuluh ribu usia Bumi.

Garis masa ini menunjukkan bahawa kehidupan mungkin tidak jarang berlaku di planet dengan air cair. Walau bagaimanapun, makhluk pintar yang mampu meneroka alam semesta mungkin sangat jarang berlaku. Jika manusia ingin mencari kehidupan di luar Bumi, pendekatan yang paling mungkin adalah mendekatinya secara langsung melalui pemerhatian planet.

Reka bentuk konsep untuk teleskop angkasa segi empat tepat, dimodelkan selepas Teleskop Angkasa Refraktif Interferometer Digital (DICER), sebuah balai cerap angkasa inframerah hipotesis, dan Teleskop Angkasa James Webb. Kredit: Leaf Swordy/Institut Politeknik Rensselaer.

Ruang adalah luas, dan undang-undang fizik menghalang perjalanan atau komunikasi lebih cepat daripada kelajuan cahaya. Oleh itu, hanya bintang yang paling hampir dengan Matahari boleh dikaji dalam seumur hidup manusia, walaupun dengan probe robot. Daripada jumlah ini, sasaran yang paling menjanjikan adalah bintang yang serupa dari segi saiz dan suhu dengan Matahari, kerana ia tahan lama dan cukup stabil untuk kehidupan yang kompleks untuk berkembang.

Ahli astronomi kini telah mengenal pasti kira-kira 60 bintang seperti matahari dalam tempoh 30 tahun cahaya Bumi. Planet yang mengorbit mereka yang mempunyai saiz dan suhu yang serupa dengan Bumi - dan boleh menyokong kedua-dua tanah dan air cecair - dianggap sebagai calon terbaik untuk mencari kehidupan.

Memisahkan imej exoplanet seperti Bumi daripada silau bintang tuan rumahnya merupakan satu cabaran besar. Walaupun dalam keadaan ideal, bintang adalah sejuta kali lebih terang daripada planet. Jika kedua-duanya bercampur, pengesanan planet menjadi mustahil.

Menurut teori optik, resolusi maksimum teleskop bergantung pada saiz cermin dan panjang gelombang cahaya. Planet dengan air cecair memancarkan cahaya paling terang pada panjang gelombang kira-kira 10 mikron - kira-kira lebar sehelai rambut nipis dan 20 kali panjang gelombang cahaya kelihatan. Pada panjang gelombang ini, teleskop perlu mengumpul cahaya pada jarak sekurang-kurangnya 20 meter untuk mempunyai resolusi yang mencukupi untuk memisahkan Bumi daripada Matahari, yang berjarak 30 tahun cahaya.

Tambahan pula, teleskop mesti diletakkan di angkasa, kerana atmosfera Bumi mengaburkan imej. Teleskop angkasa terbesar hari ini - Teleskop Angkasa James Webb (JWST) - mempunyai cermin 6.5 meter, tetapi melancarkan dan mengendalikannya amat sukar.

Memandangkan menggunakan teleskop angkasa 20 meter pada masa ini di luar keupayaan teknologi, saintis telah mencuba beberapa pilihan. Satu penyelesaian adalah dengan melancarkan berbilang teleskop kecil dan mengekalkan jarak yang tepat di antara mereka untuk mensimulasikan cermin gergasi. Walau bagaimanapun, mengekalkan kedudukan yang tepat hingga ke saiz molekul pada masa ini adalah mustahil.

Pendekatan lain ialah menggunakan panjang gelombang cahaya yang lebih pendek, membolehkan teleskop yang lebih kecil. Tetapi dalam julat yang boleh dilihat, bintang seperti Matahari adalah 10 bilion kali lebih terang daripada Bumi, menjadikannya mustahil untuk menghalang cahaya bintang yang mencukupi untuk mendedahkan planet ini, walaupun resolusi itu mungkin pada dasarnya.

Idea lain ialah menggunakan "perisai bintang" - kapal angkasa berdiameter berpuluh-puluh meter, terbang berpuluh-puluh ribu kilometer dari teleskop untuk menghalang cahaya bintang tetapi membiarkan cahaya planet melaluinya. Walau bagaimanapun, ini memerlukan pelancaran dua kapal angkasa, dan juga memerlukan sejumlah besar bahan api untuk memindahkan perisai ke lokasi baharu.

Dalam kajian baru, saintis mencadangkan reka bentuk yang lebih sesuai: teleskop inframerah dengan cermin segi empat tepat berukuran 1 x 20 meter, bukannya cermin bulat 6.5 meter JWST. Beroperasi pada panjang gelombang 10 mikron, instrumen akan memisahkan cahaya bintang dan cahaya planet di sepanjang paksi panjang cermin. Dengan memutarkan cermin, ahli astronomi boleh memerhati planet di mana-mana kedudukan di sekeliling bintang tuan rumah.

Reka bentuk itu dianggarkan dapat mengesan separuh daripada planet seperti Bumi yang mengorbit bintang seperti Matahari dalam masa kurang daripada tiga tahun. Walaupun penambahbaikan dan pengoptimuman teknikal selanjutnya diperlukan, konsep ini tidak memerlukan teknologi di luar keupayaan semasa - bertolak dari banyak idea perintis lain.

Jika secara purata setiap bintang seperti Matahari mempunyai satu planet seperti Bumi, maka dengan reka bentuk teleskop ini kita sepatutnya dapat mengesan kira-kira 30 planet yang menjanjikan dalam tempoh 30 tahun cahaya. Penyelidikan lanjut akan memberi tumpuan kepada meneliti atmosfera mereka untuk tanda-tanda oksigen - penunjuk kehidupan fotosintesis.

Bagi calon yang paling menjanjikan, misi penerokaan boleh digunakan untuk menghantar semula imej permukaan planet. Reka bentuk teleskop segi empat tepat menjanjikan untuk menyediakan laluan terpendek untuk mencari "planet saudara" kita - Bumi 2.0.

La Khe (Menurut ScienceAlert)

Sumber: 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