के हालिया लॉन्च के साथ ट्रांसोपिंग एक्सोप्लैनेट सर्वे सैटेलाइट (TESS) - जो कि बुधवार, १ which अप्रैल, २०१ which को हुआ था - अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष दूरबीनों पर बहुत ध्यान केंद्रित किया गया है जो आने वाले वर्षों में अंतरिक्ष में ले जाएगा। इनमें न केवल शामिल हैंजेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप, जो वर्तमान में 2020 में लॉन्च के लिए निर्धारित है, लेकिन कुछ अन्य उन्नत अंतरिक्ष यान जिन्हें 2030 तक तैनात किया जाएगा।
यह हाल ही में एस्ट्रोफिजिक्स के लिए 2020 के डिकैडल सर्वे का विषय था, जिसमें चार प्रमुख मिशन अवधारणाएं शामिल थीं जिनका वर्तमान में अध्ययन किया जा रहा है। जब ये मिशन अंतरिक्ष में ले जाएंगे, तो वे वहां से उठाएंगे जहां मिशन पसंद हैं हबल, केप्लर, स्पिट्जर तथा चंद्रा छोड़ दिया है, लेकिन अधिक संवेदनशीलता और क्षमता होगी। जैसे, उन्हें हमारे ब्रह्मांड और इससे जुड़े रहस्यों के बारे में बहुत कुछ बताने की उम्मीद है।
जैसा कि उम्मीद की जा रही थी, 2020 के दशक के सर्वेक्षण में प्रस्तुत मिशन अवधारणाओं ने वैज्ञानिक लक्ष्यों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर किया है - दूर के ब्लैक होल और प्रारंभिक ब्रह्मांड का अवलोकन करने के लिए पास के सितारों के आसपास एक्सोप्लैनेट की जांच और सौर मंडल के निकायों का अध्ययन किया। इन विचारों को वैज्ञानिक समुदाय द्वारा पूरी तरह से चित्रित किया गया था, और चार को पीछा करने के योग्य के रूप में चुना गया है।
नासा के कॉस्मिक ओरिजिनल प्रोग्राम के मुख्य वैज्ञानिक सुसान नेफ के रूप में, हाल ही में नासा की एक प्रेस विज्ञप्ति में बताया गया है:
“यह खगोल भौतिकी के लिए खेल का समय है। हम इन सभी अवधारणाओं का निर्माण करना चाहते हैं, लेकिन हमारे पास एक ही समय में सभी चार करने के लिए बजट नहीं है। इन निर्णायक अध्ययनों का उद्देश्य खगोल भौतिकी समुदाय के सदस्यों को सर्वोत्तम संभव जानकारी देना है क्योंकि वे तय करते हैं कि किस विज्ञान को पहले करना है। ”
चार चयनित अवधारणाओं में शामिल हैं बड़े पराबैंगनी / ऑप्टिकल / इन्फ्रारेड सर्वेयर (LUVOIR), की परंपरा में विकसित एक विशाल अंतरिक्ष वेधशाला हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी। नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर द्वारा जांच की जा रही दो अवधारणाओं में से एक के रूप में, इस मिशन की अवधारणा एक विशाल दूरबीन वाले प्राथमिक दर्पण के साथ एक स्पेस टेलीस्कोप के लिए कॉल करती है जो लगभग 15 मीटर (49 फीट) व्यास का है।
इसकी तुलना में, JWST‘s (वर्तमान में सबसे उन्नत स्पेस टेलीस्कोप) प्राथमिक दर्पण का माप 6.5 मीटर (21 फीट 4 इंच) है। JWST की तरह, LUVOIR का दर्पण समायोज्य सेगमेंट से बना होगा जो एक बार अंतरिक्ष में जाने के बाद प्रकट होगा। सही ध्यान केंद्रित करने और बेहोश और दूर की वस्तुओं से प्रकाश को पकड़ने के लिए एक्ट्यूएटर और मोटर्स सक्रिय रूप से इन सेगमेंट को समायोजित और संरेखित करेंगे।
इन उन्नत उपकरणों के साथ, LUVOIR सीधे पृथ्वी के आकार के ग्रहों की छवि बनाने और अपने वायुमंडल का आकलन करने में सक्षम होंगे। जैसा कि अध्ययन वैज्ञानिक अकी रॉबर्टगे ने समझाया:
“यह मिशन महत्वाकांक्षी है, लेकिन यह पता लगाना कि सौर मंडल के बाहर जीवन है या नहीं, पुरस्कार है। सभी प्रौद्योगिकी लंबा डंडे इस लक्ष्य से संचालित होते हैं ... शारीरिक स्थिरता, प्राथमिक दर्पण पर सक्रिय नियंत्रण और एक आंतरिक कोरोनाग्राफ (अवरुद्ध तारों के लिए एक उपकरण) के परिणामस्वरूप पिकोमीटर सटीकता होगी। यह सब नियंत्रण के बारे में है। ”
वहाँ भी है ओरिजिन स्पेस टेलीस्कोप (OST), गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर द्वारा पीछा किया जा रहा एक और अवधारणा। बहुत कुछ पसंद है स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप और यह हर्शल स्पेस वेधशाला, यह दूर अवरक्त वेधशाला किसी भी पूर्ववर्ती दूरदर्शी दूरबीन की तुलना में 10,000 गुना अधिक संवेदनशीलता प्रदान करेगी। इसके लक्ष्यों में ब्रह्मांड के सबसे दूर तक पहुंचने, तारे और ग्रह के गठन के माध्यम से पानी के मार्ग का पता लगाना और एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल में जीवन के संकेतों की खोज करना शामिल है।
इसका प्राथमिक दर्पण, जो लगभग 9 मीटर (30 फीट) व्यास का होगा, यह पहला सक्रिय रूप से ठंडा टेलीस्कोप होगा, जिसका दर्पण लगभग 4 K (-269 ° C; -452 ° F) और इसके डिटेक्टरों के तापमान पर रहता है; ०.०५ K का तापमान। इसे प्राप्त करने के लिए, OST टीम सनशील्ड्स, चार क्रायोकूलर्स और एक मल्टी-स्टेज सतत एडियाबेटिक डिमैनेटाइजेशन रेफ्रिजरेटर (CADR) की उड़ान परतों पर निर्भर करेगी।
एक गोडार्ड वैज्ञानिक और OST अध्ययन वैज्ञानिक डेव लिसावित्ज़ के अनुसार, OST विशेष रूप से सुपरकंडक्टिंग डिटेक्टरों के बड़े सरणियों पर निर्भर है जो लाखों पिक्सेल में मापते हैं। "जब लोग ऑरिजिंस स्पेस टेलीस्कोप को विकसित करने में प्रौद्योगिकी अंतराल के बारे में पूछते हैं, तो मैं उन्हें बताता हूं कि शीर्ष तीन चुनौतियां डिटेक्टर, डिटेक्टर, डिटेक्टर हैं," उन्होंने कहा। "यह सभी डिटेक्टरों के बारे में है।"
विशेष रूप से, OST दो उभरते हुए प्रकारों पर निर्भर करेगा: ट्रांज़िशन एज सेंसर (TES) या काइनेटिक इंडक्शनेंस डिटेक्टर (KID)। हालांकि अपेक्षाकृत नए हैं, टीईएस डिटेक्टर जल्दी से परिपक्व हो रहे हैं और वर्तमान में इन्फ्रारेड एस्ट्रोनॉमी (एसओएफआईए) के लिए नासा के स्ट्रैटोस्फेरिक वेधशाला में स्थित HAWC + साधन में उपयोग किया जा रहा है।
फिर वहाँ है हेबिटेबल एक्सोप्लैनेट इमेजर (HabEx) जिसे नासा के जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी द्वारा विकसित किया जा रहा है। LUVOIR की तरह, यह टेलीस्कोप एक बड़े खंड वाले दर्पण के साथ ग्रहों के वायुमंडल की संरचना का विश्लेषण करने के लिए सीधे छवि ग्रहों की व्यवस्था भी करेगा। इसके अलावा, यह ब्रह्मांड के इतिहास और सबसे बड़े सितारों के जीवन चक्र के शुरुआती दौर का अध्ययन करेगा, इस प्रकार इस बात पर प्रकाश डालेगा कि जीवन के लिए आवश्यक तत्व कैसे बनते हैं।
LUVOIR की तरह, HabEx पराबैंगनी, ऑप्टिकल और निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य में अध्ययन करने में सक्षम होगा, और एक अभिभावक स्टार की चमक को अवरुद्ध करने में सक्षम होगा, ताकि यह प्रकाश को किसी भी ग्रह से दूर परिलक्षित होते हुए देख सके। नील ज़िमरमैन के रूप में, कोरोनोग्राफी के क्षेत्र में एक नासा विशेषज्ञ ने समझाया:
“किसी ग्रह को पास के तारे की परिक्रमा करने के लिए, हमें गतिशील सीमा में एक जबरदस्त अवरोध को पार करना चाहिए: ग्रह से दूर तारों के मंद प्रतिबिंब के विरुद्ध तारे की अत्यधिक चमक, केवल एक छोटे कोण से दोनों को अलग करती है। इस समस्या का कोई दूर-दूर तक समाधान नहीं है क्योंकि यह अवलोकन संबंधी खगोल विज्ञान में किसी अन्य चुनौती के विपरीत है। ”
इस चुनौती को संबोधित करने के लिए, हैबक्स टीम दो दृष्टिकोणों पर विचार कर रही है, जिसमें बाहरी पंखुड़ी के आकार के स्टार शेड्स शामिल हैं जो प्रकाश और आंतरिक कोरोनोग्राफ को अवरुद्ध करते हैं जो कि तारों को डिटेक्टरों तक पहुंचने से रोकते हैं। एक और संभावना की जांच की जा रही है कि कार्बन नैनोट्यूब को कोरोनोग्राफिक मास्क पर लागू करना ताकि किसी भी विचलित प्रकाश के पैटर्न को संशोधित किया जा सके।
अंतिम, लेकिन कम से कम, नहीं है एक्स-रे सर्वेयर जाना जाता है बनबिलाव मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर द्वारा विकसित किया जा रहा है। चार अंतरिक्ष दूरबीनों में से, लिंक्स एकमात्र अवधारणा है जो एक्स-रे में ब्रह्मांड की जांच करेगी। एक्स-रे माइक्रोकैलरीमीटर इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करते हुए, यह स्पेस टेलीस्कोप यूनिवर्स में जल्द से जल्द आकाशगंगाओं के केंद्र में सुपरमासिव ब्लैक होल्स (एसबीएस) से आने वाली एक्स-रे का पता लगाएगा।
इस तकनीक में एक्स-रे की तस्वीरें होती हैं जो एक डिटेक्टर की सीमाओं को मारती हैं और उनकी ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करती हैं, जिसे थर्मामीटर द्वारा मापा जाता है। इस तरह, लिंक्स खगोलविदों को यह पता लगाने में मदद करेगा कि सबसे पहले SMBH का गठन कैसे हुआ। गोडार्ड में एक लिंक्स अध्ययन सदस्य, रॉब पेट्रे ने मिशन का वर्णन किया:
"हमारे वर्तमान सिद्धांतों की भविष्यवाणी की तुलना में ब्रह्मांड में बहुत पहले मौजूद होने के लिए सुपरमैसिव ब्लैक होल देखे गए हैं। हम समझ नहीं पाते हैं कि इतनी बड़ी वस्तुओं का निर्माण उस समय के बाद कैसे हुआ जब पहले सितारे बन सकते थे। हमें एक्स-रे टेलीस्कोप की आवश्यकता है ताकि वे पहले सुपरमैसिव ब्लैक होल को देख सकें, ताकि वे कैसे बन सकते हैं, इस बारे में सिद्धांतों के लिए इनपुट प्रदान कर सकें। "
चाहे जो भी मिशन नासा अंततः चुनता है, एजेंसी और व्यक्तिगत केंद्रों ने भविष्य में ऐसी अवधारणाओं को आगे बढ़ाने के लिए उन्नत उपकरणों में निवेश करना शुरू कर दिया है। चार टीमों ने अपनी अंतरिम रिपोर्ट मार्च में वापस भेज दी। अगले साल तक, उन्हें नेशनल रिसर्च काउंसिल (NRC) के लिए अंतिम रिपोर्ट खत्म करने की उम्मीद है, जिसका उपयोग आने वाले वर्षों में नासा को अपनी सिफारिशों को सूचित करने के लिए किया जाएगा।
थाई फाम के रूप में, नासा के खगोल भौतिकी कार्यक्रम कार्यालय के लिए प्रौद्योगिकी विकास प्रबंधक ने संकेत दिया:
"मैं यह नहीं कहूंगा कि यह आसान होगा यह नहीं होगा ये महत्वाकांक्षी मिशन हैं, जिनमें महत्वपूर्ण तकनीकी चुनौतियाँ हैं, जिनमें से कई ओवरलैप हैं और सभी पर लागू होती हैं। अच्छी खबर यह है कि अब इसकी नींव रखी जा रही है। ”
अब TESS के साथ तैनाती की गई और JWST को 2020 तक लॉन्च करने की योजना है, अगले कुछ वर्षों में सीखे गए सबक निश्चित रूप से इन मिशनों में शामिल हो जाएंगे। वर्तमान में, यह स्पष्ट नहीं है कि 2030 तक निम्नलिखित में से कौन सी अवधारणा अंतरिक्ष में जाएगी। हालांकि, उनके उन्नत उपकरणों और पिछले मिशनों से सीखे गए पाठों के बीच, हम उम्मीद कर सकते हैं कि वे ब्रह्मांड के बारे में कुछ गहरी खोज करेंगे।
