NASA는 새로운 대형 우주 망원경의 설계를 연구하고 있습니다. NASA 역사상 가장 큰 우주망원경이 가장 먼저 연구할 것은 무엇인가?

2018년 10월 10일 NASA 팔로워 "10월 5일 금요일 오후 6시 EDT(22:00 GMT)경에 우주 망원경이허블 우주 망원경이 안전 모드로 전환되었습니다. 천문대의 과학 장비는 완전히 작동하지만 활동은 중단되었습니다. 망원경이 목표물을 향하게 하는 데 사용되는 세 개의 자이로스코프 중 하나를 사용하여 작업할 때 문제가 발생했습니다.”

미국항공우주국(National Aeronautics and Space Administration), 즉 NASA(National Aeronautics and Space Administration)는 매우 신비롭고 모호한 조직입니다. 그러나 이 조직에 대해 절대적으로 알려진 것은 모든 것이 예산에 맞게 정돈되어 있고 NASA에는 충분한 위성이 있다는 것입니다. 하나 더, 하나 덜 - 이것은 이벤트가 아닙니다. 그런데 문제는그리고 -이것들은 위성이 아니지만 NASA에는 4 개만 보유한 대규모 우주 관측소가 있습니다.

NASA도 있다 , 이는 허블처럼 적외선 스펙트럼을 모니터링하지만 스피처는 2009년부터 "안전 모드"에 있어 정상적으로 작동한 지 6년밖에 되지 않았습니다. 그리고 찬드라와 함께 엑스레이 스펙트럼을 따라가봤습니다 (Compton Gamma Ray Observatory), 2000년에 대기권에서 불탔습니다. 따라서 NASA는 망원경의 절반도 끄지 않고 모두, 적어도 가장 널리 알려진 모든 망원경을 껐습니다. 그리고 이 모든 일이 일주일 안에 일어났습니다. 일종의 전염병과 같습니다.

그리고 9월 중순에는 또 다른 전염병이 천문대를 덮쳤는데, 이는 FBI가 태양계를 급습하면서 시작되었습니다. . 그리고 Sunspot과 동시에 6개의 관측소가 추가로 폐쇄되었습니다.

1.호주 시드니에 위치한 AXIS 232D 네트워크 돔 카메라
2. 칠레 남부 천체물리학 연구 망원경 SOAR 천문대의 웹캠;
3. 스페인에 위치한 BRT 테네리페 망원경의 웹 카메라;
4. 하와이 힐로 대학(University of Hawaii Hilo)의 마우나 케아 천문대(Mauna Kea Observatory)에 있는 웹캠;
5.하와이에 있는 캐나다-프랑스-하와이 천문대의 웹캠;
6.펜실베이니아 주 페어리스 힐스에 있는 JAT 천문대의 웹캠.

이제 우리가 볼 수 있듯이 폐쇄 전염병은 이미 우주에서 격노하고 있습니다.

당연히 NASA 내부자 없이는 무슨 일이 일어나고 있는지 설명하기가 매우 어렵습니다. 우리 얘기하고 있을 가능성도 있어 . 그럴 수도 있지 , 즉, 한 세기 또는 심지어 천년의 자기 폭풍입니다. 마지막으로 우주천문대를 관리하는 NASA 직원조차 볼 수 없는 일부 내용을 숨기려는 시도에 대한 의혹도 제기된다.

NASA가 계획하고 있는 우주 망원경 중 하나가 대규모 자금 삭감에 직면할 수 있습니다. 2월 12일, 백악관은 2019 회계연도에 대한 미국 예산 제안을 발표했으며, 조직의 예산이 2018년보다 3억 7천만 달러 늘어났다는 사실에도 불구하고 NASA는 여전히 잠재적인 삭감에 직면할 수 있습니다.

망원경이 너무 비싸요

James Webb 망원경 이후 출시할 예정인 다음 대형 망원경은 WFIRST(Wide Field Infrared Survey Telescope)입니다. 근적외선 범위에서 작동합니다. 그는 미국 정찰 ​​위성 중 하나로부터 2.4미터 크기의 거울을 물려받게 됩니다. 이 거울 덕분에 망원경은 이전 모델보다 100배 더 넓은 시야를 가지면서 허블과 동일한 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다.

하지만 이 프로젝트에는 재정적인 문제가 있었습니다. NASA는 이전에 망원경 예산이 32억 달러를 초과하지 않을 것이라고 밝혔습니다. 그러나 최근 조직에서 발표한 보고서에 따르면 망원경에는 더 많은 자금이 필요하며 프로젝트의 총 비용은 거의 40억 달러에 이릅니다. 그리고 아마도 이 수치는 최종 수치가 아닐 가능성이 높습니다. 망원경을 생산하는 동안 NASA는 거의 확실히 어려움에 직면하게 될 것이며, 이로 인해 추가 비용이 발생하게 됩니다.

천문학 연구의 운명은 자금 조달에 달려 있습니다

설상가상으로 2019년 가동 예정인 제임스 웹 우주망원경은 훨씬 더 큰 비용 초과에 직면해 있다. 프로젝트가 승인된 이후 비용은 25억 달러에서 거의 90억 달러로 증가했습니다.

백악관 예산 요청에는 “88억 달러 규모의 제임스 웹 망원경 출시 직후 또 다른 대형 우주 망원경을 개발하는 것은 행정부의 우선순위가 아니다”라고 명시되어 있습니다.

예를 들어 NASA는 2.4미터 거울을 제거하고 더 작은 거울로 교체함으로써 망원경 비용을 줄일 수 있는 기회를 얻었습니다. 그러나 그러한 움직임은 먼 별을 공전하는 외계 행성을 연구하는 WFIRST의 능력에 부정적인 영향을 미칠 것입니다. 우리는 NASA가 어려운 재정적 상황에서 벗어날 길을 찾을 수 있기를 바랄 뿐입니다.

WFIRST 망원경은 향후 10년 중반에 가동될 예정이라는 점을 상기시켜 드리겠습니다. 현대 과학에 여전히 거대한 미스터리로 남아 있는 암흑 물질과 암흑 에너지가 은하단에 어떤 영향을 미치는지 연구하기 위해 밤하늘의 넓은 영역을 관찰한다는 목표로 만들어졌습니다.

허블 우주 망원경(HST, HST, 관측소 코드 "250")은 에드윈 허블의 이름을 딴 , 주위 궤도에 있는 자동 관측소입니다. 허블 망원경은 유럽 우주국(European Space Agency)과의 공동 프로젝트입니다. NASA의 대형 천문대 중 하나입니다.

망원경을 우주에 배치하면 지구 대기가 불투명한 범위에서 전자기 복사를 감지할 수 있습니다. 주로 적외선 범위에 있습니다. 대기의 영향이 없기 때문에 망원경의 해상도는 지구상에 있는 유사한 망원경의 해상도보다 7-10배 더 높습니다.

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발사대에 케플러 궤도 망원경이 장착된 델타 II 로켓. NASA 웹사이트에서 가져온 사진

토요일 오전 6시 49분(모스크바 시간), 외계 행성 탐색을 위해 설계된 케플러 궤도 망원경이 플로리다 케이프커내버럴 우주센터에서 발사됐다. 이 장치는 Delta II 발사체에 의해 궤도로 발사되었습니다. 장치 출시에 대한 메시지는 NASA 웹 사이트에 제공됩니다.

케플러 임무는 3년 반 동안 지속될 예정이다. 그동안 그는 외계 행성이 그 주위를 공전할 수 있는 태양과 유사한 약 10만 개의 별을 관찰할 것입니다. 장치는 이동 방법을 사용하여 태양계 외부에 있는 행성을 검색합니다. 행성이 별의 원반을 통과할 때 관찰자로부터 나오는 방사선의 일부를 차단합니다. 천문학자들은 별의 밝기 변화를 분석함으로써 행성을 찾을 수 있을 뿐만 아니라 그 크기도 대략적으로 추정할 수 있습니다.

케플러는 1AU(천문 단위) 고도 궤도에서 태양을 공전할 것입니다. A.e. 1억 5천만 킬로미터에 해당하며 지구에서 태양까지의 거리와 같습니다. 사실, 케플러는 태양 주위를 공전하는 우리 행성의 경로를 따라갈 것입니다. 이 위치를 통해 망원경은 동일한 별을 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 예를 들어 허블 망원경에는 이러한 이점이 없습니다.

현재 천문학자들은 300개가 넘는 외계 행성을 발견했습니다. 그들 대부분은 목성과 같은 거대 가스 행성입니다. 그러한 행성에서는 지구형 유기체가 발달할 수 없으며 궁극적으로 과학자들의 관심을 끄는 것은 생태행성의 거주 가능성입니다. 케플러는 거주 가능성이 더 높은 작은 행성을 찾을 수 있을 것입니다.

케플러 망원경이 작동 중입니다. nasa.gov의 이미지

다른 지구

NASA, 지구형 행성 탐색 위해 망원경 발사

2009년 3월 7일 이른 아침, 케플러 궤도 망원경이 플로리다의 케이프 커내버럴 우주 센터에서 발사되었습니다. 이 날짜 오래 전에 향후 출시에 대한 보도가 많은 언론에 게재되었습니다. 망원경에 대한 언론의 세심한 관심은 이해할 수 있습니다. 망원경은 깊은 우주에서 지구와 유사한 행성을 검색할 것입니다.

한꺼번에

외계 행성(태양계 밖의 행성)을 탐지하기 위해 케플러는 소위 통과 방법을 사용합니다. 행성이 별의 원반을 통과할 때 방사선의 일부가 차단됩니다. 새로운 망원경은 그러한 "윙크하는" 발광체를 정확하게 찾아낼 것입니다. 윙크 매개변수를 분석함으로써 천문학자들은 발견된 외계 행성의 일부 특성을 배울 수 있습니다.

밝기 변동의 빈도에 따라 행성의 공전 주기와 공전 고도를 결정할 수 있습니다. 이 정보는 별의 온도에 대한 데이터와 함께 과학자들이 외계 행성이 얼마나 뜨거운지 계산할 수 있게 해줍니다. 또한, 천문학자들은 궤도의 길이를 알면 케플러의 제3법칙(이 망원경의 이름을 따서 명명됨)을 사용하여 행성의 질량을 결정할 수 있습니다. 그것이 차단하는 항성 방사선의 양은 연구자들에게 그 크기에 대한 정보를 제공할 것입니다.

과학자들은 주로 별의 거주 가능 구역을 공전하는 작은 행성에 관심이 있습니다. 거주 가능 구역은 별 주위의 좁은 공간으로, 그 안에 행성이 이론적으로 지구형 유기체의 생존에 적합할 수 있습니다. 태양과 유사한 별의 경우(즉, 과학자들이 주로 고려할 것입니다), 거주 가능 구역은 별에서 약 1천문 단위 떨어진 곳에 있을 것입니다. 즉, 외계 행성에서 별까지의 거리는 대략 지구에서 태양까지의 거리와 일치합니다.

문제가 많다

통과 방법은 새로운 세계를 찾는 데 이상적으로 적합한 것으로 보이며, 그 도움으로 외계 행성의 약 15%만 발견되었는지는 확실하지 않습니다(천문학자들은 현재 먼 별을 공전하는 약 350개의 행성을 알고 있습니다). 이 방법은 말로는 매우 간단해 보이지만 많은 한계를 갖고 있고 효과적으로 사용하려면 매우 민감한 기술이 필요하다.

큰 행성(그림에서 별의 오른쪽 지점)도 별의 밝기에 약간의 변화를 일으킵니다. nasa.gov의 이미지

통과 방법을 사용하여 외계 행성(특히 작은 행성)을 검색하는 것은 행성이 지나갈 때 별의 밝기 변화가 최소화되기 때문에 간단한 작업이 아닙니다. 지구는 깊은 우주에 있는 관찰자로부터 태양광의 0.008%만을 차단합니다. 이러한 사소한 방해는 다양한 이유로 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 연구 중인 별에 반점이 나타나서 발생할 수 있습니다.

"올바른" 진동, 즉 별의 원반을 가로지르는 행성의 통과로 인해 발생하는 진동은 주기적이어야 합니다. 따라서 외계 행성의 특성을 "윙크"에 기인하기 전에 천문학자들은 유사한 특성을 갖는 밝기 변화를 여러 번 감지해야 합니다. 지구형 행성과 태양과 유사한 별의 경우 궤도 주기는 약 1년입니다. 즉, 당신은 몇 년 동안 "윙크하는" 별들을 따라가야 할 것입니다. 동시에, 행성이 이동하는 순간을 놓칠 확률은 매우 높습니다. 이 이벤트의 지속 시간은 몇 시간입니다.

이러한 모든 어려움 외에도 통과 방법은 매우 제한된 별 샘플에만 적합합니다. 망원경이 별의 밝기 변화를 알아차리려면 별을 공전하는 행성의 궤도가 엄격하게 정의된 방향으로 향해야 합니다. 계산에 따르면 이 요구 사항은 평균적으로 별 100개 중 하나가 충족됩니다.

모든 것을 한 번에 문제 없이

케플러 임무 설계자들은 이러한 모든 복잡성을 고려하려고 노력했습니다. 망원경의 감도는 밝기의 최소한의 변화를 감지하기에 충분합니다. 엔지니어들에 따르면, 케플러는 몇 킬로미터 떨어진 자동차의 헤드라이트를 지나 날아가는 파리를 볼 수 있다고 합니다. 행성의 통과를 놓치지 않기 위해 케플러는 별이 빛나는 하늘을 거의 지속적으로 관찰합니다. 망원경은 30분마다 판독을 수행합니다. 지구 대기권 외부에 위치하므로 기상 조건과 낮/밤 주기가 측정을 방해하지 않습니다.

케플러의 궤도는 시야가 달과 태양에 의해 주기적으로 침해되지 않도록 선택됩니다. 과학적으로 말하면, 새로운 망원경의 시야는 황도면 바깥에 있습니다.

은하수의 이 지역에서 케플러 망원경은 지구 외행성을 검색합니다. nasa.gov의 Jon Lomberg 이미지. 이미지를 확대하려면 그림을 클릭하세요.

태양 주위를 돌면서 케플러는 지구를 따라가며 점차 지구로부터 멀어지게 됩니다. 망원경은 약 372.5일 안에 한 바퀴를 회전합니다. 이 위치의 또 다른 장점은 지구의 중력 영향으로 인한 토크가 없다는 것입니다(지구의 모양이 이상적이지 않기 때문에 위성은 지구 부분에 따라 약간 다르게 끌어당겨집니다). 지구와 "독립적인" 궤도의 또 다른 장점은 안정적인 수준의 태양 복사입니다. 지구의 그림자로 인해 장비에 떨어지는 햇빛의 양이 지속적으로 변하면 장비 작동에 간섭이 발생할 수 있습니다.

다른 망원경에 비해 케플러는 시야가 매우 넓습니다. 그는 뻗은 손바닥의 면적에 대략적으로 해당하는 하늘의 면적을 조사할 것입니다. 그 크기는 105제곱도입니다. 유명한 허블 망원경을 포함한 다른 궤도 망원경에는 그러한 넓은 시야가 없습니다. 그들은 가장 먼 공간 영역을 연구하도록 설계되었으며 연구되는 영역의 크기는 그다지 중요하지 않습니다.

케플러가 3년 반 동안 들여다볼 우주 영역도 우연히 선택된 것이 아니다. 장치의 망원경은 백조자리와 거문고자리 사이에 위치한 하늘 부분을 겨냥합니다. 천문학자들은 하늘의 이 부분에 약 450만 개의 별이 있다고 추정합니다. 그들 대부분은 우리 태양과 유사합니다. 그들은 비교적 멋진 중년의 별입니다. 거주 가능 구역은 가까운 거리에 있으므로 케플러는 "적합한" 행성의 이동을 볼 수 있습니다. 잠재적으로 거주 가능한 젊은 거성 행성은 너무 멀리 떨어져 있어서 케플러의 매우 민감한 탐지기조차도 별이 원반을 통과할 때 별의 밝기 변화를 알아차리지 못할 정도입니다.

망원경을 연구하고 있는 산호세 주립대학교의 나탈리 바탈하(Natalie Batalha)는 통과 방법을 사용하여 외계 행성을 찾는 어려움을 극복하기 위해 임무 설계자들은 "무자비한 과학적 힘"을 사용했다고 말했습니다. “모든 것은 숫자에 관한 것입니다.”라고 그녀는 덧붙였습니다.

넓은 시야, 지속적인 관찰, 엄청난 수의 후보 별을 통해 소수의 적합한 별과 같은 요소를 우회할 수 있습니다. 케플러의 고급 탐지기는 아주 작은 윙크도 감지할 수 있어야 하며, 3년에 걸친 임무를 통해 천문학자들은 행성이 범인임을 확인할 수 있을 것입니다.

케플러는 단 몇 달 안에 첫 번째 결과를 얻을 것이다. 새로운 외계 행성 목록은 먼저 짧은 거리에서 별을 공전하는 "뜨거운 목성"으로 보완됩니다. 그러한 행성에서의 1년은 단지 며칠만 지속될 수 있습니다. 이는 과학자들이 별이 주기적으로 퇴색하는 것을 신속하게 확인할 수 있음을 의미합니다. 지구형 행성을 확실하게 탐지하려면 몇 년이 걸릴 것입니다.

지구와 유사한 행성(즉, 반경이 지구 반경의 절반에서 2배에 이르는 행성)이 우리 우주에 얼마나 전형적인지에 따라 과학자들은 50개에서 수백 개까지 발견할 것으로 예상합니다.

진행 속도에 대해

천문학자들은 1995년에 태양계 외부 행성을 최초로 발견했습니다. 이제 그러한 행성이 300개 이상 알려져 있으며 앞으로 3년 안에 우리는 외계 행성 중에서 지구와 유사한 행성이 얼마나 자주 발견되는지 알아낼 것입니다. 마지막으로, 과학자들과 단순히 "화성에 생명체가 있는지"에 대해 추측하기를 좋아하는 사람들은 예측할 때 사용할 수 있는 사실 데이터를 갖게 될 것입니다. 그리고 케플러는 우주에서의 우리의 외로움에 대한 질문에 대한 최종 답변을 제공하지는 않지만 찬성 또는 반대 주장의 무게를 크게 강화할 수 있습니다.

우주에 있는 대부분의 행성이 지구와 비슷한 크기라면 과학자들은 지구와 유사한 행성이 약 50개 정도 발견될 것으로 예상합니다. 행성이 대부분 지구보다 크다면(반지름의 약 1.3배) 천문학자들은 약 185개의 행성을 볼 수 있기를 바라고 있습니다. 일반적인 행성의 반지름이 지구 반지름의 2.2배라면 별지도에는 640개의 새로운 지구형 행성이 나타난다. 모든 계산은 지구와 유사한 행성 하나만이 별 주위를 공전한다는 가정을 기반으로 합니다.

우주 망원경은 일반적으로 지구 대기권 외부에서 작동하는 망원경이므로 해당 대기권을 들여다볼 필요가 없습니다. 오늘날 가장 유명한 우주 망원경은 허블 우주 망원경으로, 수백 개의 외계 행성을 발견하고 많은 장엄한 은하계와 우주 사건을 공개하고 우리 시야의 지평을 우주로 확장했습니다. 허블은 2018년에 우주로 발사될 제임스 웹 우주망원경으로 대체될 예정이며, 이 망원경의 거울은 허블 거울 직경의 거의 3배에 이릅니다. 제임스 웹 이후 과학자들은 HDST(고해상도 우주망원경)를 우주로 보낼 계획이지만 이는 현재로서는 계획에 불과합니다. 그렇더라도 우주 망원경은 심우주에서 우리가 발견한 대부분의 부분을 차지하고 있으며 앞으로도 계속해서 설명할 것입니다.

우주에 거대한 풍선 망원경이 있다면 크리스 워커의 엄마에게 감사를 표할 수 있습니다. 몇 년 전, 워커는 초콜릿 푸딩을 만들다가 갑자기 요리를 멈추고 엄마에게 전화를 해야 했습니다. 그는 스토브에서 푸딩을 꺼내 비닐랩으로 덮고 냄비를 소파 옆 바닥에 놓았습니다. 대화가 끝난 후, 그는 근처 램프의 전구가 소파 끝 위로 맴돌고 있는 이미지를 발견하고 놀랐습니다. 이 현상의 원인을 조사한 결과, 푸딩이 냉각되면서 형성된 찬 공기 주머니가 푸딩의 플라스틱 포장을 처지게 한다는 사실을 발견했습니다. 이것은 실제로 전구를 반사하는 렌즈를 형성했습니다.

최근 인류는 외계 행성을 찾는 데 바빴고 유럽 우주국 ()은 수년 동안 우리와 유사한 행성을 검색하도록 설계된 Cheops 우주 망원경을 개발해 왔습니다. 체옵스는 '외계행성 사냥꾼'으로도 불리며 큰 기대를 품고 있다. 그리고 최근에는 우주 망원경의 발사 날짜와 기타 세부 사항이 알려졌습니다.