Дарвин (космический корабль)
| Тип миссии | Интерферометрическая обсерватория |
|---|---|
| Оператор | ЧТО |
| Веб-сайт | www |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Солнце–Земля Л 2 |
| Режим | Гало-орбита |
| Эпоха | запланировано |
Дарвин был предложенной миссией ESA Cornerstone, в которой должно было участвовать созвездие от четырех до девяти [2] космический корабль, предназначенный для непосредственного обнаружения планет земного типа , вращающихся вокруг близлежащих звезд , и поиска доказательств жизни на этих планетах . Самый последний проект предусматривал три свободно летающих космических телескопа , каждый диаметром три-четыре метра, летающих строем в качестве астрономического интерферометра . Эти телескопы должны были перенаправлять свет от далеких звезд и планет на четвертый космический корабль, который должен был содержать объединитель лучей, спектрометры и камеры для массива интерферометров , а также действовать как узел связи. Существовала также более ранняя конструкция, получившая название «Конфигурация Робина Лоранса», которая включала в себя шесть 1,5-метровых телескопов, космический корабль, объединяющий лучи, и отдельный энергетический и коммуникационный космический корабль. [3]
Исследование этой предложенной миссии завершилось в 2007 году, и дальнейшая деятельность не планировалась. [1] Чтобы получить изображение, телескопам пришлось бы работать в строю, при этом расстояния между телескопами контролировались с точностью до нескольких микрометров, а расстояние между телескопами и приемником - с точностью до одного нанометра. [4] Потребовалось бы несколько более детальных исследований, чтобы определить, действительно ли осуществима технология, способная обеспечить такую точность. [2]
Концепция
[ редактировать ]Космические телескопы должны были вести наблюдения в инфракрасной части электромагнитного спектра . Помимо изучения внесолнечных планет , телескопы, вероятно, были бы полезны для получения изображений общего назначения, создавая инфракрасные изображения с очень высоким разрешением (т.е. в миллисекундах дуги ), что позволило бы детально изучать различные астрофизические процессы.
Инфракрасный диапазон был выбран потому, что в видимом спектре планета земного типа затмевается своей звездой в миллиард раз . [3] Однако в инфракрасном диапазоне разница на несколько порядков меньше. Согласно бюллетеню ЕКА 2000 года, все компоненты космического корабля на оптическом пути должны быть пассивно охлаждены до 40 К, чтобы можно было проводить инфракрасные наблюдения. [3]
Для поиска планет использовалась бы конфигурация обнуляющего интерферометра . В этой системе в три луча будут внесены фазовые сдвиги, так что свет центральной звезды будет подвергаться разрушительным помехам и нейтрализоваться. Однако свет от любых вращающихся вокруг планет не будет нейтрализоваться, поскольку планеты немного смещены от положения звезды. Это позволит обнаруживать планеты, несмотря на гораздо более яркий сигнал от звезды.
Для обнаружения планет телескопы будут работать в режиме визуализации. Для обнаружения планеты, похожей на Землю, в общей сложности потребуется около 10 часов наблюдений, растянутых на несколько месяцев. [ нужна ссылка ] Ожидалось, что разработка 2002 года, в которой использовались бы 1,5-метровые зеркала, заняла около 100 часов, чтобы получить спектр возможной планеты, похожей на Землю. [5]
Если бы космический корабль «Дарвин» обнаружил подходящую планету, более детальное исследование ее атмосферы было бы проведено путем съемки инфракрасного спектра планеты. Анализируя этот спектр, можно было бы определить химический состав атмосферы, и это могло бы предоставить доказательства существования жизни на планете. Присутствие кислорода и водяного пара в атмосфере может свидетельствовать о существовании жизни. Кислород очень реакционноспособен, поэтому, если в атмосфере планеты существует большое количество кислорода, какой-то процесс, например фотосинтез, должен постоянно производить его.
Однако само по себе наличие кислорода не является убедительным доказательством существования жизни. Спутник Юпитера Европа , например, имеет разреженную кислородную атмосферу, которая, как полагают, образуется в результате радиолиза молекул воды . Численное моделирование [ нужна ссылка ] показали, что при определенных условиях можно создать кислородную атмосферу путем фотолиза углекислого газа . Фотолиз водяного пара и углекислого газа приводит к образованию гидроксильных ионов и атомарного кислорода соответственно, а они, в свою очередь, производят кислород в небольших концентрациях, при этом водород уходит в космос. Когда O 2 образуется фотолизом H 2 O на большой высоте, водородосодержащие соединения, такие как H + , ОЙ − и H 2 O, которые очень эффективно атакуют O 3 и предотвращают его накопление. Единственный известный способ иметь значительное количество O 3 в атмосфере состоит в том, чтобы O 2 производился на малых высотах, например, посредством биологического фотосинтеза, и небольшое количество H 2 O попадало на большие высоты, где присутствует УФ-излучение. Для планет земной группы одновременное присутствие O 3 , H 2 O и CO 2 в атмосфере кажется надежным биосигнатурой, и космический корабль Дарвина был бы способен обнаружить эти атмосферные компоненты. [5]
Планеты-кандидаты
[ редактировать ]Планета Gliese 581 d , открытая в 2007 году, считалась хорошим кандидатом для проекта Дарвина. [6] Он вращается в пределах теоретической обитаемой зоны своей звезды. [7] и ученые предполагают, что условия на планете могут способствовать поддержанию жизни.
Подобные инициативы
[ редактировать ]Интерферометрическая версия НАСА миссии «Поиск планет земной группы» по своей концепции аналогична миссии Дарвина, а также имеет очень схожие научные цели. Согласно бюджетной документации НАСА на 2007 год, опубликованной 6 февраля 2006 года, [8] проект был отложен на неопределенный срок, [9] а в июне 2011 года было объявлено, что проект отменен. Антуан Лабейри предложил гораздо более крупный астрономический интерферометр космического базирования, аналогичный дарвиновскому, но с отдельными телескопами, расположенными в сферическом расположении, и с упором на интерферометрические изображения . Этот проект гипертелескопа будет намного более дорогим и сложным, чем миссии Дарвина и TPF, в которых будет задействовано множество крупных свободно летающих космических аппаратов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Информационный бюллетень по Дарвину: обнаружение планет земного типа» . Европейское космическое агентство . 23 октября 2009 г. Архивировано из оригинала 13 мая 2008 г. Проверено 27 октября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с «Дарвин: исследование завершено, дальнейших действий не планируется» . Европейское космическое агентство . 23 октября 2009 г. Проверено 27 октября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с Фридлунд, CVM (август 2000 г.). «Бюллетень ЕКА 103: Дарвин: Миссия по инфракрасной космической интерферометрии» (PDF) . ЕКА . Проверено 7 ноября 2016 г.
- ^ Пенни, Алан Дж (27 июля 1999 г.). «Концепция версии Free-Flyer» . Лаборатория Резерфорда Эпплтона. Архивировано из оригинала 28 октября 2005 г. Проверено 30 октября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Карлссон, Андерс; Малькольм Фридлунд (апрель 2002 г.). «Дарвин: Инфракрасный космический интерферометр» . Алкатель. Архивировано из оригинала (GIF) 28 октября 2005 г. Проверено 30 октября 2009 г.
- ^ фон Бло, В.; Бунама, К.; Кунц, М.; Франк, С. (2007). «Обитаемость суперземель в Глизе 581». Астрономия и астрофизика . 476 (3): 1365–1371. arXiv : 0705.3758 . Бибкод : 2007A&A...476.1365V . дои : 10.1051/0004-6361:20077939 . S2CID 14475537 .
- ^ Science Daily: Внесолнечная планета действительно может быть обитаемой.
- ^ «Бюджетный отчет НАСА» . Планетарное общество . 06 февраля 2006 г. Архивировано из оригинала 16 июня 2006 г. Проверено 17 июля 2006 г.
- ^ «Бюджетный запрос президента НАСА на 2007 финансовый год» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 февраля 2021 г. Проверено 14 ноября 2008 г.
