La NASA ha in mente alcuni concetti piuttosto avanzati quando si tratta della prossima generazione di telescopi spaziali. Questi includono il Satellite in transito per l'esopianeta (TESS), che recentemente ha preso spazio, così come il James Webb Space Telescope (JWST) (previsto per il lancio nel 2020) e il Telescopio per rilevamento a infrarossi ad ampio campo (WFIRST), che è ancora in fase di sviluppo.
Oltre a questi, la NASA ha anche identificato diverse proposte promettenti come parte del suo Decadal Survey del 2020 per l'astrofisica. Ma forse il concetto più ambizioso è quello che richiede un telescopio spaziale composto da moduli che si assemblarebbero da soli. Questo concetto è stato recentemente selezionato per lo sviluppo di Fase I come parte del programma NIAC (Innovative Advanced Concepts) 2018 della NASA.
Il team alla base di questo concetto è guidato da Dmitri Savransky, un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la Cornell University. Insieme a 15 colleghi provenienti da tutti gli Stati Uniti, Savransky ha prodotto un concetto per un telescopio spaziale modulare di ~ 30 metri (100 piedi) con ottica adattiva. Ma il vero kicker è il fatto che sarebbe costituito da uno sciame di moduli che si assemblarebbero autonomamente.
Il Prof. Savransky è esperto di telescopi spaziali e caccia agli esopianeti, avendo contribuito all'integrazione e al collaudo del Gemini Planet Imager, uno strumento del Gemini South Telescope in Cile. Ha anche partecipato alla pianificazione del Gemini Planet Imager Exoplanet Survey, che ha scoperto un pianeta simile a Giove in orbita attorno a 51 Eridani (51 Eridani b) nel 2015.
Ma guardando al futuro, il prof. Savransky crede che l'autoassemblaggio sia la strada da percorrere per creare un super telescopio. Mentre lui e il suo team descrivevano il telescopio nella loro proposta:
“L'intera struttura del telescopio, compresi gli specchi primari e secondari, la struttura di supporto secondaria e il parasole planare sarà costruita da un singolo modulo per veicoli spaziali prodotto in serie. Ogni modulo sarà composto da un veicolo spaziale esagonale di diametro ~ 1 m sormontato da un gruppo specchio attivo da bordo a bordo ”.
Questi moduli sarebbero stati lanciati in modo indipendente e poi sarebbero passati al punto L2 Sole-Terra usando vele solari dispiegabili. Queste vele diventeranno quindi il parasole del telescopio planare una volta che i moduli si uniranno e si assembleranno, senza la necessità di assistenza umana o robotica. Sebbene ciò possa sembrare radicalmente avanzato, è certamente in linea con ciò che la NIAC cerca.
"Questo è il programma NIAC", ha dichiarato il dott. Savransky nella recente intervista con la Cornell Chronicle. "Proponi queste idee un po 'folli, ma poi provi a eseguirne il backup con alcuni calcoli iniziali, quindi è un progetto di nove mesi in cui stai cercando di rispondere a domande di fattibilità".
Nell'ambito dei premi di Fase I del NAIC 2018, che sono stati annunciati il 30 marzo, il team ha ricevuto $ 125.000 in un periodo di nove mesi per condurre questi studi. Se questi avranno esito positivo, il team sarà in grado di richiedere un premio di Fase II. Come ha indicato Mason Peck, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso Cornell ed ex capo responsabile della tecnologia alla NASA, Savransky è sulla buona strada con la sua proposta NIAC:
"Man mano che i veicoli spaziali autonomi diventano più comuni e mentre continuiamo a migliorare il modo in cui costruiamo veicoli spaziali di dimensioni molto ridotte, ha molto senso porre la domanda di Savransky: è possibile costruire un telescopio spaziale che possa vedere più lontano e meglio, usando solo piccoli componenti economici che si autoassemblano in orbita? ”
La missione target di questo concetto è il Large Ultraviolet / Optical / Infrared Surveyor (LUVOIR), una proposta che viene attualmente esplorata nell'ambito del Decadal Survey della NASA del 2020. Come uno dei due concetti studiati dal Goddard Space Flight Center della NASA, questo concetto di missione richiede un telescopio spaziale con un enorme specchio primario segmentato che misura circa 15 metri (49 piedi) di diametro.
Proprio come il JWST, lo specchio di LUVOIR sarebbe costituito da segmenti regolabili che si dispiegerebbero una volta dispiegati nello spazio. Attuatori e motori regolano e allineano attivamente questi segmenti al fine di ottenere la messa a fuoco perfetta e catturare la luce da oggetti deboli e distanti. Lo scopo principale di questa missione sarebbe scoprire nuovi esopianeti e analizzare la luce da quelli che sono già stati scoperti per valutare le loro atmosfere.
Come Savransky e i suoi colleghi hanno indicato nella loro proposta, il loro concetto è direttamente in linea con le priorità della NASA Technology Roadmap in strumenti scientifici, osservatori e sistemi di sensori e robotica e sistemi autonomi. Affermano anche che l'architettura è un mezzo credibile per costruire un telescopio spaziale gigante, che non sarebbe possibile per le generazioni precedenti di telescopi come Hubble e il JWST.
"James Webb sarà il più grande osservatorio astrofisico che abbiamo mai messo nello spazio, ed è incredibilmente difficile", ha detto. "Quindi salendo in scala, a 10 metri o 12 metri o potenzialmente anche a 30 metri, sembra quasi impossibile concepire come costruiresti quei telescopi nello stesso modo in cui li abbiamo costruiti."
Dopo aver ottenuto un premio di Fase I, il team ha in programma di condurre simulazioni dettagliate su come i moduli volerebbero nello spazio e si incontrerebbero per determinare quanto grandi devono essere le vele solari. Hanno anche in programma di condurre un'analisi del gruppo specchio per convalidare che i moduli potrebbero raggiungere la figura di superficie richiesta una volta assemblati.
Come indicato da Peck, in caso di successo, la proposta del Dr. Savransky potrebbe cambiare il gioco:
"Se il professor Savransky dimostra la fattibilità della creazione di un grande telescopio spaziale da pezzi minuscoli, cambierà il modo in cui esploriamo lo spazio. Saremo in grado di permetterci di vedere più lontano e meglio che mai, forse anche sulla superficie di un pianeta extrasolare ".
Il 5 e 6 giugno, la NASA condurrà anche un incontro di orientamento della NIAC a Washington D.C., dove tutti i vincitori della Fase I avranno la possibilità di incontrarsi e discutere le proprie idee. Altre proposte che hanno ricevuto un premio di Fase I includono robot a spostamento di forma per l'esplorazione di Titano, leggeri sensori aerei per esplorare l'atmosfera di Venere, robot di sciami ad ali battenti per esplorare Marte, una nuova forma di propulsione a raggio per missioni interstellari (simile a Breakthrough Starshot) , un robot a vapore per mondi oceanici e un habitat auto-replicante a base di funghi.
Puoi leggere di più su questi concetti, oltre a quelli a cui è stato assegnato il premio di Fase II, qui.
