जेम्स वेब और डब्ल्यूएफआईआरएसटी के बाद क्या आता है? चार अद्भुत भविष्य अंतरिक्ष दूरबीन

हबल स्पेस टेलीस्कोप 28 वर्षों से अंतरिक्ष में है, ब्रह्मांड की कुछ सबसे सुंदर और वैज्ञानिक रूप से महत्वपूर्ण छवियों का निर्माण करता है जो मानवता ने कभी लिया है। लेकिन इसका सामना करें, हबल बूढ़ा हो रहा है, और यह शायद हमारे साथ बहुत अधिक समय तक नहीं रहेगा।

नासा का जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप परीक्षण के अंतिम चरण में है, और डब्ल्यूएफआईआरएसटी पंखों में प्रतीक्षा कर रहा है। आपको यह जानकर खुशी होगी कि कार्यों में और भी अधिक दूरबीनें हैं, डिजाइन में चार शक्तिशाली उपकरणों का एक सेट, जो अगले दशक सर्वेक्षण का हिस्सा होगा, और ब्रह्मांड के बारे में सबसे बुनियादी सवालों के जवाब देने में मदद करेगा।

मुझे पता है, मुझे पता है, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप अभी तक अंतरिक्ष में नहीं पहुंचा है, और अभी भी अधिक विलंब हो सकता है क्योंकि यह परीक्षण के अपने मौजूदा दौर से गुजरता है। जिस समय मैं यह वीडियो रिकॉर्ड कर रहा हूं, यह मई 2020 जैसा लग रहा है, लेकिन आइए, आप जानते हैं कि देरी होगी।

और फिर वहाँ डीएफआईआरएसटीएस, वाइड एंगल इंफ्रारेड स्पेस टेलीस्कोप है जो वास्तव में एक पुराने हबल क्लास टेलीस्कोप से बना है जिसे राष्ट्रीय टोही कार्यालय को और अधिक की आवश्यकता नहीं है। व्हाइट हाउस इसे रद्द करना चाहता है, कांग्रेस ने इसे बचा लिया, और अब नासा इसके निर्माण के कुछ हिस्सों को प्राप्त कर रहा है। यह मानते हुए कि यह अधिक विलंब में नहीं है, हम 2020 के मध्य में एक लॉन्च को देख रहे हैं।

मैंने वास्तव में सुपरटेलेस्कोप के बारे में एक प्रकरण किया है, और जेम्स वेब और डब्ल्यूएफआईआरएसटी के बारे में बात की है, इसलिए यदि आप उन वेधशालाओं के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो पहले देखें।

आज हम भविष्य में अगली पीढ़ी की दूरबीनों को देखने जा रहे हैं। टेलिस्कोप के बाद जो लॉन्च किया जा सकता है, वह टेलिस्कोप के बाद लॉन्च होने वाला है।

इससे पहले कि मैं इन मिशनों में खुदाई करूँ, मुझे डेकाडल सर्वे के बारे में बात करनी होगी। यह यूएस नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज फॉर कांग्रेस एंड नासा द्वारा बनाई गई रिपोर्ट है। यह अनिवार्य रूप से वैज्ञानिकों से नासा के लिए एक इच्छा सूची है, जो उनके विज्ञान के क्षेत्र में सबसे बड़े प्रश्नों को परिभाषित करता है।

यह कांग्रेस को मिशन विचारों को विकसित करने के लिए बजट और नासा आवंटित करने की अनुमति देता है जो इन विज्ञान लक्ष्यों को यथासंभव अधिक से अधिक पूरा करने में मदद करेगा।

ये सर्वेक्षण हर दशक में एक बार किए जाते हैं, पृथ्वी विज्ञान, ग्रह विज्ञान और खगोल भौतिकी में समितियों को एक साथ लाते हैं। वे विचारों, तर्क, वोट और अंततः सिफारिशों के एक सेट पर सहमत होते हैं जो अगले दशक में विज्ञान की प्राथमिकताओं को परिभाषित करेंगे।

वर्तमान में हम 2013-2022 के Decadal सर्वेक्षण अवधि में हैं, इसलिए केवल कुछ वर्षों में, अगला सर्वेक्षण होने वाला है, और 2023-2032 से मिशनों को परिभाषित करेंगे। मुझे पता है, यह वास्तव में दूर के भविष्य की तरह लगता है, लेकिन समय वास्तव में बैंड को एक साथ वापस लाने के लिए चल रहा है।

यदि आप रुचि रखते हैं, तो मैं अंतिम डेकाडल सर्वेक्षण के लिए एक लिंक डालूंगा, यह एक आकर्षक दस्तावेज है और आपको इस बात की बेहतर जानकारी मिलेगी कि मिशन कैसे एक साथ आते हैं।

हम अभी भी अंतिम दस्तावेज़ से कुछ साल दूर हैं, लेकिन गंभीर प्रस्ताव अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष दूरबीनों के नियोजन चरणों में हैं, और वे भयानक हैं। उनके बारे में बात करते हैं

HabEx

पहला मिशन जिसे हम देख रहे हैं, वह है HabEx, या Habitable Exoplanet इमेजिंग मिशन। यह एक अंतरिक्ष यान है जो सीधे ग्रहों की परिक्रमा करते हुए अन्य सितारों की तस्वीर खींचेगा। यह गर्म बृहस्पति से लेकर सुपर अर्थ तक सभी प्रकार के ग्रहों को लक्षित कर रहा होगा, लेकिन इसका प्राथमिक लक्ष्य पृथ्वी की तरह के एक्सोप्लैनेट की तस्वीर लगाना और उनके वायुमंडल को मापना होगा।

दूसरे शब्दों में, HabEx अन्य सितारों की परिक्रमा करने वाले ग्रहों में जीवन के संकेतों का पता लगाने की कोशिश करने जा रहा है।

ऐसा करने के लिए, हैबक्स को प्रकाश को तारे से अवरुद्ध करने की आवश्यकता होती है, ताकि आस-पास के बहुत से धूमिल ग्रहों का पता चल सके। यह करने के लिए एक और शायद दो तरीके होंगे।

पहला एक कोरोनाग्राफ का उपयोग कर रहा है। यह एक छोटी सी बिंदी होती है जो दूरबीन के अंदर बैठती है, जो तारे के सामने स्थित होती है और उसकी रोशनी को अवरुद्ध करती है। टेलीस्कोप से गुजरने वाली शेष रोशनी, तारे के चारों ओर स्थित भयंकर पिंडों से आती है और इसे यंत्र के सेंसर द्वारा भी देखा जा सकता है।

टेलिस्कोप में एक ख़ास ख़राब दर्पण होता है जिसे तब तक चलाया जा सकता है जब तक कि मूर्छित ग्रह दृश्य में नहीं आ जाते।

यहां यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला के बहुत बड़े टेलीस्कोप पर उपयोग में कोरोनग्राफ का एक उदाहरण दिया गया है। केंद्रीय तारा छिपा हुआ है, जिसके चारों ओर डिमर डस्ट डिस्क दिखाई दे रही है। यहाँ एक भूरे रंग के बौने की प्रत्यक्ष छवि है जो किसी तारे की परिक्रमा कर रहा है।

और यह सबसे नाटकीय वीडियो में से एक है जो मुझे लगता है कि मैंने कभी देखा है, 4 बृहस्पति के आकार की दुनिया के साथ सितारा HR 8799 की परिक्रमा। यह थोड़ा मुश्किल है, शोधकर्ताओं ने टिप्पणियों के बीच ग्रहों की गति को एनिमेटेड किया, लेकिन फिर भी, वाह।

प्रकाश को अवरुद्ध करने का दूसरा तरीका स्टार्सडे का उपयोग करना होगा। यह एक पूरी तरह से अलग अंतरिक्ष यान है जो पिनव्हील की तरह दिखता है। यह टेलिस्कोप से हजारों किलोमीटर दूर उड़ता है, और जब यह पूरी तरह से तैनात होता है, तो यह प्रकाश को केंद्रीय तारे से रोकता है, जबकि ग्रहों से प्रकाश को किनारों के आसपास लीक करने की अनुमति देता है।

स्टार्सडे के साथ चाल उन पंखुड़ियों के साथ होती है, जो एक नरम किनारे बनाती हैं, ताकि बेहोश ग्रह से प्रकाश तरंगें कम अनुपस्थित हों। यह एक बहुत ही अंधेरा छाया बनाता है जो ग्रहों को प्रकट करने का सबसे अच्छा मौका होना चाहिए।

अधिकांश मिशनों के विपरीत, इस तरह के स्टारशैड्स का उपयोग अंतरिक्ष में किसी भी वेधशाला के साथ किया जा सकता है। इसलिए, हबल, जेम्स वेब या कोई अन्य वेधशाला इस उपकरण का लाभ उठा सकते हैं।
हमें हमेशा इस बात की शिकायत रहती है कि कैसे हम केवल ट्रांजिट या रेडियल वेलोसिटी विधि का उपयोग करके ग्रहों के एक अंश को देख सकते हैं कि कैसे चीजें लाइन अप होती हैं। लेकिन HabEx जैसे मिशन के साथ, किसी भी कॉन्फ़िगरेशन में ग्रहों को दिशा दिखाई जा सकती है।

इस प्राथमिक मिशन के अलावा, HabEx का उपयोग विभिन्न खगोल भौतिकी के लिए भी किया जाएगा, जैसे प्रारंभिक ब्रह्मांड का अवलोकन करना, और सुपरनोवा के रूप में विस्फोट होने से पहले और बाद में सबसे बड़े सितारों के रसायनों का अध्ययन करना।

बनबिलाव

अगला, लिंक्स, जो नासा की अगली पीढ़ी का एक्स-रे दूरबीन होगा। हैरानी की बात है, यह एक संक्षिप्त नहीं है, यह सिर्फ जानवर के नाम पर है। विभिन्न संस्कृतियों में लिंक्स को चीजों की वास्तविक प्रकृति को देखने की अलौकिक क्षमता के बारे में सोचा गया था।

एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के उच्च अंत पर हैं, और वे पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा अवरुद्ध हैं, इसलिए आपको उन्हें देखने में सक्षम होने के लिए एक अंतरिक्ष दूरबीन की आवश्यकता है। अभी, नासा के पास चंद्र एक्स-रे वेधशाला है, और ईएसए अपने एथेनिया मिशन पर काम कर रहा है, 2028 में लॉन्च के कारण।

लिंक्स जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के लिए एक भागीदार के रूप में कार्य करेगा, जो देखने योग्य ब्रह्मांड के किनारे की ओर इशारा करता है, सुपरमेसिव ब्लैक होल की पहली पीढ़ियों का खुलासा करता है, और समय के साथ उनके गठन और विलय को चार्ट करने में मदद करता है। यह प्रारंभिक ब्रह्मांडीय वेब से गर्म गैस से आने वाले विकिरण को देखेगा, क्योंकि पहले आकाशगंगाएं एक साथ आ रही थीं।

और फिर इसका उपयोग ऑब्जेक्ट्स चंद्रा, एक्सएमएम न्यूटन और अन्य एक्स-रे वेधशालाओं पर ध्यान देने के लिए किया जाएगा: पल्सर, आकाशगंगा टकराव, कोलेपर्स, सुपरनोवा, ब्लैक होल, और बहुत कुछ। यहां तक ​​कि सामान्य सितारे एक्स-रे फ्लेयर्स को भी बंद कर सकते हैं जो हमें उनके बारे में अधिक बताते हैं।

ब्रह्माण्ड के अधिकांश पदार्थ गैस के बादलों में लाख केल्विन की तरह गर्म होते हैं। यदि आप यूनिवर्स को वास्तव में देखना चाहते हैं, तो आप इसे एक्स-रे में देखना चाहते हैं।

एक्स-रे दूरबीन हबल जैसी दृश्य प्रकाश वेधशालाओं से अलग हैं। आपके पास केवल एक दर्पण नहीं है जो एक्स-रे को उछालता है। इसके बजाय, आप चराई-दर्पणों का उपयोग करते हैं जो कि उन फोटॉनों को थोड़ा पुनर्निर्देशित कर सकते हैं जो उन्हें हिट करते हैं, उन्हें एक डिटेक्टर तक नीचे पहुंचाते हैं।

3 मीटर बाहरी दर्पण के साथ, फ़नल के शुरुआती भाग में, यह 16 गुना दृश्य के क्षेत्र के साथ संवेदनशीलता को 50-100 गुना प्रदान करेगा, चंद्रा की गति के 800 गुना पर फोटॉनों को इकट्ठा करेगा।

मुझे यकीन नहीं है कि और क्या कहना है यह एक राक्षस एक्स-रे वेधशाला होगा। मेरा विश्वास करो, खगोलविदों को लगता है कि यह एक बहुत अच्छा विचार है।

ओरिजिन स्पेस टेलीस्कोप

इसके बाद, ऑरिजिंस स्पेस टेलीस्कोप या OST। जेम्स वेब, और स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप की तरह, OST एक इन्फ्रारेड टेलीस्कोप होने जा रहा है, जो यूनिवर्स की कुछ सबसे अच्छी वस्तुओं का निरीक्षण करने के लिए बनाया गया है। लेकिन यह और भी बड़ा होने जा रहा है। जबकि जेम्स वेब में एक प्राथमिक दर्पण 6.5 मीटर के पार है, OST दर्पण 9.1 मीटर के पार होगा।

एक टेलीस्कोप की कल्पना करें जो पृथ्वी पर मौजूद सबसे बड़े ग्राउंड टेलिस्कोप जितना बड़ा हो, लेकिन अंतरिक्ष में नहीं। अंतरिक्ष में।

यह सिर्फ बड़ा नहीं होगा, यह ठंडा होगा।

नासा स्पिट्जर को सिर्फ 5 केल्विन तक ठंडा करने में सक्षम था - जो कि पूर्ण शून्य से 5 डिग्री ऊपर है, और ब्रह्मांड के पृष्ठभूमि तापमान की तुलना में थोड़ा गर्म है। वे 4 केल्विन के नीचे मूल प्राप्त करने की योजना बना रहे हैं। यह बहुत अधिक ध्वनि नहीं करता है, लेकिन यह एक बहुत बड़ी इंजीनियरिंग चुनौती है।

स्पेसक्राफ्ट को लिक्विड हीलियम से ठंडा करने के बजाय जैसे उन्होंने स्पिट्जर के साथ किया था, उन्हें रिफ्लेक्टर, रेडिएटर, और अंत में खुद के आसपास एक क्रायोकूलर के साथ चरणों में गर्मी बाहर निकालने की आवश्यकता होगी।

एक विशाल, ठंडे इंफ्रारेड टेलीस्कोप के साथ, ओरिजिंस पहली आकाशगंगाओं के गठन के जेम्स वेब के दृष्टिकोण से परे धकेल देगा। यह उस युग को देखता है जब पहले सितारे बन रहे थे, एक समय था जब खगोलविद डार्क एज कहते थे।

यह ग्रहीय प्रणाली, धूल डिस्क के निर्माण और अन्य ग्रहों के वायुमंडल का प्रत्यक्ष रूप से निरीक्षण करेगा, जो जैव-विविधता की तलाश कर रहे हैं, जीवन के साक्ष्य।

तीन रोमांचक मिशन, जो हमारे ब्रह्मांड के ज्ञान को आगे बढ़ाएंगे। लेकिन मैंने आखिरी के लिए सबसे बड़ी, सबसे महत्वाकांक्षी दूरबीन को बचा लिया है

LUVOIR

LUVOIR, या बड़े यूवी / ऑप्टिकल / आईआर सर्वेयर। जेम्स वेब एक शक्तिशाली टेलीस्कोप होने जा रहा है, लेकिन यह एक इन्फ्रारेड इंस्ट्रूमेंट है जिसे यूनिवर्स में कूलर ऑब्जेक्ट्स को देखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जैसे कि समय की शुरुआत में लाल-शिफ्ट की गई आकाशगंगाएँ, या नवगठित ग्रह प्रणाली। द ऑरिजिंस स्पेस टेलीस्कोप जेम्स वेब का एक बेहतर संस्करण होगा।

LUVOIR हबल स्पेस टेलीस्कोप का सच्चा उत्तराधिकारी होगा। यह अवरक्त, दृश्य प्रकाश और पराबैंगनी में देखने में सक्षम एक बहुत बड़ा साधन होगा।

कार्यों में दो डिज़ाइन हैं। जो 8-मीटर की दूरी पर है और यह फाल्कन हैवी जैसे भारी-भरकम वाहन पर लॉन्च हो सकता है। और एक अन्य डिज़ाइन जो स्पेस लॉन्च सिस्टम का उपयोग करेगा जो कि 15-मीटर के पार मापता है। यह पृथ्वी के सबसे बड़े टेलीस्कोप से 50% बड़ा है। याद रखें, हबल केवल 2.6 मीटर है।

यह देखने का एक विस्तृत क्षेत्र और फ़िल्टर और उपकरणों का एक सूट है, जो कि खगोलविज्ञानी अपनी इच्छानुसार निरीक्षण करने के लिए उपयोग कर सकते हैं। यह एक कोरोनोग्राफ से सुसज्जित होगा जैसे हमने पहले ग्रहों के बारे में बात की थी और अपने सितारों को प्रत्यक्ष रूप से देखने के लिए, एक स्पेक्ट्रोग्राफ का पता लगाने के लिए कि एक्सोप्लैनेट वायुमंडल में क्या रसायन मौजूद हैं, और बहुत कुछ।

एलयूवीओआईआर एक सामान्य प्रयोजन साधन होगा, जिसका उपयोग खगोलविद खगोल विज्ञान और ग्रह विज्ञान के क्षेत्रों में खोज करने के लिए करेंगे। लेकिन इसकी कुछ क्षमताओं में शामिल होंगे: प्रत्यक्ष रूप से एक्सोप्लैनेट्स का अवलोकन करना और बायोसिग्नरशिप की खोज करना, हॉट ज्यूपिटर से सुपर अर्थ्स तक, वहाँ से सभी विभिन्न प्रकार के एक्सोप्लैनेटों को वर्गीकृत करना।

यह सौर मंडल के भीतर की वस्तुओं को किसी भी चीज़ से बेहतर तरीके से देख पाएगा - अगर हमारे पास कोई अंतरिक्ष यान नहीं है, तो LUVOIR एक बहुत अच्छा दृश्य होगा। उदाहरण के लिए, यहाँ LUVOIR के दृश्य की तुलना में हबल के एन्सेलेडस का दृश्य है।

यह यूनिवर्स में कहीं भी देखने में सक्षम होगा, हबल की तुलना में बहुत छोटी संरचनाओं को देखने के लिए। यह पहली आकाशगंगाओं, पहले सितारों को देखेगा, और पूरे ब्रह्मांड में काले पदार्थ की सांद्रता को मापने में मदद करेगा।

खगोलविद अभी भी पूरी तरह से नहीं समझ पाए हैं कि जब तारे जलने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान इकट्ठा करते हैं तो क्या होता है। LUVOIR गैस और धूल के माध्यम से स्टार बनाने वाले क्षेत्रों, पीयर में दिखेगा और स्टार गठन के शुरुआती क्षणों के साथ-साथ ग्रहों की परिक्रमा भी करेगा।

क्या मैंने आपको खगोल विज्ञान के भविष्य के बारे में पूरी तरह से और पूरी तरह से उत्साहित किया है? अच्छा। लेकिन यहाँ बुरी खबर है। इस फंतासी से मेल खाने वाले लगभग कोई भी मौका वास्तविकता नहीं है।

इस महीने की शुरुआत में नासा ने घोषणा की कि इन अंतरिक्ष दूरबीनों पर काम करने वाले मिशन योजनाकारों को अपने बजट को तीन से पांच बिलियन डॉलर के बीच सीमित करना होगा। अब तक, योजनाकारों के पास कोई दिशा-निर्देश नहीं थे, वे केवल ऐसे उपकरणों को डिज़ाइन करने के लिए थे जो विज्ञान को प्राप्त कर सकते थे।

इंजीनियर मिशन की योजनाओं पर काम कर रहे थे जो आसानी से HabEx, Lynx और OST के लिए $ 5 बिलियन को पार कर सकते थे, और LUVOIR के लिए $ 20 बिलियन से अधिक का विचार कर रहे थे।

भले ही कांग्रेस नासा के लिए आश्चर्यजनक रूप से बड़े बजट पर जोर दे रही है, लेकिन अंतरिक्ष एजेंसी चाहती है कि उसके योजनाकार रूढ़िवादी हों। और जब आप इस बात पर विचार करते हैं कि जेम्स वेब कितनी देर से बजट और देर से बना है, तो यह पूरी तरह से आश्चर्यजनक नहीं है।

जेम्स वेब को मूल रूप से एक और तीन बिंदु के बीच पांच बिलियन डॉलर और 2007 और 2011 के बीच लॉन्च करने की लागत थी। अब यह एक लॉन्च के लिए 2020 की तरह लग रहा है, लागत ने कांग्रेस को 8.8 बिलियन डॉलर का बजट दिया है, और यह स्पष्ट है कि अभी भी बहुत कुछ है किए जाने का काम।

हाल ही के एक शेक टेस्ट में, इंजीनियरों ने वाशर और स्क्रू पाए जो टेलिस्कोप से हिल गए थे। यह बचे हुए भागों के साथ IKEA शेल्फ की तरह नहीं है। ये टुकड़े महत्वपूर्ण हैं।

भले ही इसे चॉपिंग ब्लॉक से बचा लिया गया हो, लेकिन इसके मूल 2 बिलियन डॉलर के मुकाबले, WFIRST टेलीस्कोप का मूल्य 3.9 बिलियन डॉलर है।

एक, दो या शायद इन सभी दूरबीनों का भी अंत में निर्माण होगा। यह वही है जो वैज्ञानिकों को लगता है कि खगोल विज्ञान में अगली खोजों को बनाने के लिए सबसे महत्वपूर्ण है, लेकिन बजट की लड़ाई, लागत की अधिकता और खींच समय के लिए तैयार हो जाओ। जब सभी अध्ययन 2019 में एक साथ आएंगे तो हम बेहतर जान पाएंगे।

2035 में एक साथ अंतरिक्ष में विस्फोट करने के लिए सभी चार दूरबीनों को समय और बजट पर एक साथ लाने के लिए किसी तरह का इंजीनियरिंग चमत्कार होगा। मैं आपको अपडेट रखता हूं।