El grande ultravioleta óptico infrarrojo del topógrafo , comúnmente conocido como LUVOIR ( / l ü v ɑr / ), es un multi-longitud de onda telescopio espacial concepto está siendo desarrollado por la NASA bajo el liderazgo de un Equipo de Definición de Ciencia y Tecnología . Es uno de los cuatro grandes conceptos de misiones espaciales de astrofísica que se están estudiando en preparación para la Encuesta Decadal de Astronomía y Astrofísica 2020 de la Academia Nacional de Ciencias . [2] [3]Si bien LUVOIR es un concepto para un observatorio de propósito general, tiene el objetivo científico clave de caracterizar una amplia gama de exoplanetas , incluidos aquellos que podrían ser habitables . Un objetivo adicional es permitir una amplia gama de astrofísica , desde la época de la reionización , pasando por la formación y evolución de galaxias, hasta la formación de estrellas y planetas . También serían posibles poderosas observaciones de imágenes y espectroscopía de los cuerpos del Sistema Solar . LUVOIR sería una gran misión científica estratégicay se considerará para un inicio de desarrollo en algún momento después de 2020. El equipo de estudio de LUVOIR ha producido diseños para dos variantes de LUVOIR: una con un espejo telescópico de 15,1 m de diámetro ( LUVOIR-A ) y otra con un espejo de 8 m de diámetro ( LUVOIR-B ). [4] LUVOIR puede observar longitudes de onda de luz ultravioleta , visible e infrarroja cercana . El informe final sobre el estudio del concepto de la misión LUVOIR de cinco años se publicó públicamente el 26 de agosto de 2019 [5].
Tipo de misión | Telescopio espacial |
---|---|
Operador | NASA |
Sitio web | www |
Duración de la misión | 5 años (misión principal) (propuesta) 10 años de consumibles Objetivo de vida útil de 25 años para componentes no reparables |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 2039 (propuesto) |
Cohete | SLS Block 2 (propuesto), SpaceX Starship (propuesto) |
Parámetros orbitales | |
Sistema de referencia | Sol-Tierra L2 |
Principal | |
Diámetro | 8 o 15,1 m (26 o 50 pies) [1] |
Longitudes de onda | UV , visible e infrarrojo |
Instrumentos | |
ECLIPS (coronógrafo extremo para sistemas planetarios vivos) HDI (generador de imágenes de alta definición) LUMOS (espectrógrafo ultravioleta multiobjeto LUVOIR ) POLLUX (espectropolarímetro ultravioleta de alta resolución) ( CNES ) | |
Insignia de propuesta de misión |
Fondo
En 2016, la NASA comenzó a considerar cuatro conceptos diferentes de telescopios espaciales para futuras Grandes Misiones Científicas Estratégicas. [6] Se trata de la misión de obtención de imágenes de exoplanetas habitables (HabEx), el gran topógrafo infrarrojo óptico ultravioleta (LUVOIR), el observatorio de rayos X Lynx (lince) y el telescopio espacial Origins (OST). En 2019, los cuatro equipos entregaron sus informes finales a la Academia Nacional de Ciencias , cuyo comité de investigación independiente de Decadal asesora a la NASA sobre qué misión debe tener la máxima prioridad. Si se financia, LUVOIR se lanzaría aproximadamente en 2039 utilizando un vehículo de lanzamiento pesado, y se colocaría en una órbita alrededor del Lagrange 2 Sol-Tierra . [5]
Misión
Los principales objetivos de LUVOIR son investigar exoplanetas , orígenes cósmicos y el Sistema Solar . [4] LUVOIR podría analizar la estructura y composición de las atmósferas y superficies de exoplanetas. También podría detectar biofirmas que surgen de la vida en la atmósfera de un exoplaneta distante. [7] Las biofirmas atmosféricas de interés incluyen CO
2, CO , oxígeno molecular ( O
2), ozono ( O
3), agua ( H
2O ) y metano ( CH
4). La capacidad de longitud de onda múltiple de LUVOIR también proporcionaría información clave para ayudar a comprender cómo la radiación UV de una estrella anfitriona regula la fotoquímica atmosférica en planetas habitables . LUVOIR también observará una gran cantidad de exoplanetas que abarcan una amplia gama de características (masa, tipo de estrella anfitriona, edad, etc.), con el objetivo de colocar al Sistema Solar en un contexto más amplio de sistemas planetarios. Durante su misión principal de cinco años, se espera que LUVOIR-A identifique y estudie 54 exoplanetas potencialmente habitables , mientras que LUVOIR-B se espera que identifique 28. [1]
El alcance de las investigaciones astrofísicas incluye exploraciones de la estructura cósmica en los confines del espacio y el tiempo, la formación y evolución de galaxias y el nacimiento de estrellas y sistemas planetarios .
En el área de estudios del Sistema Solar , LUVOIR puede proporcionar una resolución de imagen de hasta aproximadamente 25 km en luz visible en Júpiter, lo que permite un monitoreo detallado de la dinámica atmosférica en Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno en escalas de tiempo largas. Imágenes y espectroscopias sensibles de alta resolución de cometas , asteroides , lunas y objetos del Cinturón de Kuiper del Sistema Solar que no serán visitados por naves espaciales en un futuro previsible pueden proporcionar información vital sobre los procesos que formaron el Sistema Solar hace siglos. Además, LUVOIR tiene un papel importante que desempeñar al estudiar las columnas de las lunas oceánicas del Sistema Solar exterior, en particular Europa y Encelado , en escalas de tiempo largas.
Diseño
LUVOIR estaría equipado con un instrumento coronógrafo interno , llamado ECLIPS para Extreme Coronagraph for LIving Planetary Systems, para permitir observaciones directas de exoplanetas similares a la Tierra. Una sombra estelar externa también es una opción para el diseño LUVOIR más pequeño (LUVOIR-B).
Otros instrumentos científicos candidatos estudiados son: generador de imágenes de alta definición (HDI), una cámara de infrarrojo cercano, óptica y ultravioleta de campo amplio ; LUMOS , un espectrógrafo ultravioleta multi-objeto LUVOIR ; y POLLUX, un espectropolarímetro ultravioleta . POLLUX ( espectropolarímetro UV de alta resolución ) está siendo estudiado por un consorcio europeo, con el liderazgo y el apoyo del CNES , Francia .
El observatorio puede observar longitudes de onda de luz desde el ultravioleta lejano hasta el infrarrojo cercano . Para permitir la estabilidad extrema del frente de onda necesaria para las observaciones coronarias de exoplanetas similares a la Tierra, [8] el diseño de LUVOIR incorpora tres principios. Primero, se minimizan las vibraciones y las perturbaciones mecánicas en todo el observatorio. En segundo lugar, tanto el telescopio como el coronógrafo incorporan varias capas de control de frente de onda a través de ópticas activas. En tercer lugar, el telescopio se calienta activamente a una precisión de 270 K (-3 ° C; 26 ° F) para controlar las perturbaciones térmicas. El plan de desarrollo de tecnología LUVOIR está respaldado con fondos del programa de Estudios de Concepto de Misión Estratégica de Astrofísica de la NASA , el Centro de Vuelo Espacial Goddard , el Centro de Vuelo Espacial Marshall , el Laboratorio de Propulsión a Chorro y programas relacionados en Northrop Grumman Aerospace Systems y Ball Aerospace .
LUVOIR-A
LUVOIR-A, anteriormente conocido como el telescopio espacial de alta definición ( HDST ), estaría compuesto por 36 segmentos de espejo con una apertura de 15,1 metros (50 pies) de diámetro, ofreciendo imágenes hasta 24 veces más nítidas que el telescopio espacial Hubble . [9] LUVOIR-A sería lo suficientemente grande como para encontrar y estudiar las docenas de planetas similares a la Tierra en nuestro vecindario cercano . Podría resolver objetos como el núcleo de una pequeña galaxia o una nube de gas en camino de colapsar en una estrella y planetas . [10] El primer estudio para el HDST fue publicado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) el 6 de julio de 2015. [10] El caso del HDST se presentó en un informe titulado "Desde el nacimiento cósmico hasta las tierras vivientes", sobre el futuro de la astronomía encargado por AURA, que dirige el Hubble y otros observatorios en nombre de la NASA y la National Science Foundation . [11] Las ideas para la propuesta HDST original incluían un coronógrafo interno , un disco que bloquea la luz de la estrella central, haciendo que un planeta tenue sea más visible, y una sombra estelar que flotaría kilómetros frente a él para realizar la misma función. [12] LUVOIR-A se pliega, por lo que solo necesita un carenado de carga útil de 8 metros de ancho. [5] Las estimaciones de costos iniciales son de aproximadamente US $ 10 mil millones, [12] con estimaciones de costos de por vida de US $ 18 mil millones a US $ 24 mil millones. [1]
LUVOIR-B
LUVOIR-B, anteriormente conocido como el Telescopio Espacial de Gran Apertura de Tecnología Avanzada ( ATLAST ), [13] [14] [15] [16] es una arquitectura de 8 metros desarrollada inicialmente por el Space Telescope Science Institute , [17] el centro de operaciones científicas para el telescopio espacial Hubble (HST). Aunque es más pequeño que LUVOIR-A, está siendo diseñado para producir una resolución angular de 5 a 10 veces mejor que el telescopio espacial James Webb , y un límite de sensibilidad que es hasta 2000 veces mejor que el HST. [13] [14] [17] El equipo de estudio de LUVOIR espera que el telescopio pueda recibir mantenimiento, similar al HST, ya sea por una nave espacial sin tripulación o por astronautas a través de Orion o Starship . Los instrumentos como las cámaras podrían potencialmente reemplazarse y devolverse a la Tierra para el análisis de sus componentes y futuras actualizaciones. [dieciséis]
El backronym original utilizado para el concepto de misión inicial, "ATLAST", era un juego de palabras que se refería al tiempo necesario para decidir un sucesor para HST. El propio ATLAST tenía tres arquitecturas propuestas diferentes: un telescopio de espejo monolítico de 8 metros (26 pies), un telescopio de espejo segmentado de 16,8 metros (55 pies) y un telescopio de espejo segmentado de 9,2 metros (30 pies). La arquitectura LUVOIR-B actual adopta el legado de diseño de JWST, siendo esencialmente una variante cada vez más grande del JWST, que tiene un espejo principal segmentado de 6,5 m. Funcionando con energía solar , usaría un coronógrafo interno o un ocultador externo , puede caracterizar la atmósfera y la superficie de un exoplaneta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de estrellas longevas a distancias de hasta 140 años luz (43 pc), incluyendo su tasa de rotación, clima y habitabilidad. El telescopio también permitiría a los investigadores recopilar información sobre la naturaleza de las características dominantes de la superficie, los cambios en la cobertura de nubes y el clima y, potencialmente, las variaciones estacionales en la vegetación de la superficie. [18] LUVOIR-B fue diseñado para lanzarse en un cohete de carga pesada con un carenado de lanzamiento estándar de la industria de 5 metros (16 pies) de diámetro. Las estimaciones de costos de por vida oscilan entre US $ 12 mil millones y US $ 18 mil millones. [1]
Ver también
- Lista de observatorios espaciales propuestos
Referencias
- ↑ a b c d Kaufman, Marc (23 de marzo de 2021). "El telescopio espacial que podría encontrar una segunda tierra" . Revista Air & Space . Consultado el 24 de mayo de 2021 .
- ^ Foust, Jeff (21 de enero de 2019). "Selección del próximo gran observatorio espacial" . The Space Review . Consultado el 20 de septiembre de 2020 .
- ^ "Encuesta decenal sobre astronomía y astrofísica 2020 (Astro2020)" . Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina . 23 de marzo de 2021 . Consultado el 24 de mayo de 2021 .
- ^ a b Myers, JD "Sitio web oficial de la NASA para LUVOIR" . NASA . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ a b c "Informe final del estudio del concepto de misión de LUVOIR" . luvoirtelescope.org . NASA . 26 de agosto de 2019 . Consultado el 24 de mayo de 2021 .
- ^ Scoles, Sarah (30 de marzo de 2016). "La NASA considera su próximo telescopio espacial insignia" . Scientific American . Consultado el 15 de agosto de 2017 .
- ^ Trager, Rebecca (7 de marzo de 2018). "Buscando la química de la vida en exoplanetas" . Mundo de la química . Consultado el 24 de mayo de 2021 .
- ^ "Visión general de la tecnología del programa de exploración de exoplanetas de la NASA" . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ Dickinson, David (21 de julio de 2015). "Telescopio espacial de alta definición: ¿sucesor del Hubble?" . Cielo y telescopio . Consultado el 24 de julio de 2015 .
- ^ a b "AURA lanza estudio del futuro telescopio espacial" . AURA . 6 de julio de 2015. Archivado desde el original el 1 de febrero de 2017 . Consultado el 24 de julio de 2015 .
- ^ "Informe AURA" . Desde el nacimiento cósmico hasta las tierras vivientes . Consultado el 24 de julio de 2015 .
- ^ a b Overbye, Dennis (13 de julio de 2015). "El telescopio de la década de 2030" . The New York Times . ISSN 0362-4331 . Consultado el 24 de julio de 2015 .
- ^ a b "El equipo de la NASA establece planes para observar nuevos mundos" . NASA . 23 de julio de 2014 . Consultado el 5 de diciembre de 2017 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ a b Cartero, Marc; et al. (6 de abril de 2009). "Telescopio espacial de gran apertura de tecnología avanzada (ATLAST): una hoja de ruta tecnológica para la próxima década". RFI Enviado al Comité Decadal Astro2010 . arXiv : 0904.0941 . Código Bibliográfico : 2009arXiv0904.0941P .
- ^ Reddy, Francis (agosto de 2008). "¿Dónde estará la astronomía en 35 años?". Astronomía .
- ^ a b "LUVOIR - Diseño" . NASA . Consultado el 1 de abril de 2020 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ a b "ATLAST - Telescopio espacial de gran apertura de tecnología avanzada" . Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial . Consultado el 5 de diciembre de 2017 .
- ^ Cartero, M .; Traub, WA; Krist, J .; et al. (19 de noviembre de 2009). Telescopio espacial de gran apertura de tecnología avanzada (ATLAST): Caracterización de mundos habitables . Simposio Caminos hacia planetas habitables. 14-18 de septiembre de 2009. Barcelona, España. arXiv : 0911.3841 . Código Bibliográfico : 2010ASPC..430..361P .
enlaces externos
- Gran sitio web del proyecto del telescopio infrarrojo óptico ultravioleta
- Gran topógrafo UV / óptico / IR en el Goddard Space Flight Center
- Telescopio espacial de gran apertura de tecnología avanzada en el Goddard Space Flight Center
- Telescopio espacial de gran apertura de tecnología avanzada en STScI
- Telescopio espacial de alta definición en AURA