NASA изучает проект самособирающегося космического телескопа

Если говорить о космических телескопах нового поколения, у NASA есть несколько инновационных концепций. Это и недавно отправившийся в космос Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), и готовящийся к выводу в 2020 году James Webb Space Telescope (JWST), и находящийся в разработке проект Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST).

Кроме этого, в NASA также определили несколько многообещающих предложений для «Исследования десятилетия в астрофизике-2020». И, возможно, самая амбициозная концепция – это идея космического телескопа из самособирающихся модулей. Её недавно выбрали для 1 фазы разработки в рамках программы Инновационных концепций NASA 2018 (2018 NASA Innovative Advanced Concepts) (NIAC).

Концепцию разработала группа исследователей под руководством Дмитрия Савранского, сотрудника кафедры механики и авиа- и ракетостроения в Корнеллском университете. Савранский и ещё 15 экспертов со всей страны создали концепцию 40-метрового (100-футового) модульного космического телескопа с адаптивной оптикой. Главной особенностью концепции является то, что телескоп представляет из себя группу модулей, которые собираются в конструкцию самостоятельно.

У профессора Савранского большой опыт работы в сфере космических телескопов и поиска экзопланет, он участвовал в сборке и испытаниях Gemini Planet Imager – прибора в составе Gemini South Telescope в Чили. Кроме того, он принимал участие в планировании Gemini Planet Imager Exoplanet Survey, когда была открыта планета размером с Юпитер, вращающаяся вокруг звезды 51 Эридана (51 Eridani b) в 2015 году.

Говоря о перспективах, профессор Савранский верит, что будущее – за самособирающимися конструкциями в сфере космических телескопов. Небольшая цитата из сопроводительного текста к проекту:

«Вся конструкция телескопа, включая главное и вторичное зеркала, вспомогательные опорные элементы и плоский солнечный щит, будет создаваться на основе одинаковых серийных космических модулей. Каждый модуль будет состоять из шестиугольного космического аппарата диаметром около метра с установленным на него активным зеркальным сегментом».

Эти модули будут запускаться независимо, а затем перемещаться в точку L2 системы Земля-Солнце на солнечных парусах. Позже из этих парусов будет собран солнечный щит, а основные модули также соберутся вместе, без участия человека или дополнительных роботов. Это может звучать слишком самонадеянно, но это вполне согласуется с планами NIAC.

«Программа NIAC – именно об этом, - сказал профессор Савранский в недавнем интервью «Cornell Chronicle». - Вы высказываете в чём-то безумные идеи, подкрепляя их начальными расчётами, а затем в ходе 9-месячного проекта стараетесь ответить на вопросы о его реализуемости».

Команда Савранского была в числе призёров 1 фазы награждения NAIC 2018, состоявшейся 30 марта, и получит 125 000 долларов для продолжения исследования в течение следующих 9 месяцев. Если всё пройдёт успешно, команда сможет подать заявку на участие во второй фазе. По словам Мейсона Пека, коллеги Савранского по университету и бывшего технического директора NASA, с заявкой на NIAC команда вышла как раз вовремя:

«В последнее время создаётся всё больше космических аппаратов, и мы продолжаем совершенствоваться в создании всё более миниатюрных. Поэтому вопрос, заданный Савранским, сейчас очень кстати: "Можем ли мы создать космический телескоп, который может видеть дальше и лучше, используя только недорогие малые компоненты, которые самостоятельно собираются на орбите?”»

Данная концепция нацелена на миссию «Большой Ультрафиолетовый/Оптический/Инфракрасный исследователь» (Large Ultraviolet/Optical/Infrared Surveyor, LUVOIR), предложение, которое сейчас рассматривается в NASA как часть исследовательской программы следующего десятилетия. Один из двух проектов, представленных в космическом центре Годдарда, миссия заключается в строительстве и запуске космического телескопа с огромным составным зеркалом диаметром около 15 метров (49 футов).

Так же, как и у телескопа «Джеймс Уэбб», зеркало LUVOIR будет собрано из регулируемых сегментов и развернётся уже в космосе. Приводы и двигатели будут активно регулировать и центрировать эти сегменты для получения идеального фокуса и регистрации света от тусклых и далёких объектов. Главная цель этой миссии – открытие новых экзопланет и анализ света от уже открытых, чтобы исследовать их атмосферы.

Как указали в своей заявке Савранский и его коллеги, их концепция полностью соответствует приоритетам технологических карт NASA для научных приборов, лабораторий, сенсорных, роботизированных и автономных систем. Они также считают, что предлагаемая архитектура – это убедительное решение для строительства гигантского космического телескопа, который будет намного больше предыдущих поколений, то есть «Хаббла» и «Джеймса Уэбба».

«Джеймс Уэбб, - говорит профессор Савранский, - будет самой большой астрофизической обсерваторией, которую мы когда-либо выводили в космос, и он невероятно сложный. Если перейти к таким размерам, как 10, 12 или 30 метров, то практически невозможно себе представить, как мы будем создавать такие телескопы, используя методики, по которым мы работали до сих пор».

Получив приз за 1 фазу, команда планирует провести подробные симуляции полётов модулей в космосе и стыковки друг с другом, чтобы понять, насколько большим должен быть солнечный парус. Также планируется провести анализ сборки зеркала, чтобы подтвердить, что после сборки модулей можно получить поверхность требуемой кривизны.

По словам Пека, если всё получится, концепция Савранского изменит правила игры: «Если профессор Савранский докажет, что строительство большого космического телескопа из малых сегментов осуществимо, это изменит наш подход к исследованиям космоса. Мы сможем видеть дальше и лучше, чем когда бы то ни было, может даже посмотрим на поверхность экзопланет».

5 и 6 июня NASA проведёт координационное совещание по программе NIAC в Вашингтоне, где все победители 1 фазы встретятся и обсудят свои идеи. В числе других победителей 1 фазы - проекты роботов-трансформеров для исследования Титана, лёгкие летающие датчики для исследования атмосферы Венеры, роботы с подвижными крыльями для исследований Марса, новая форма лазерной тяги для межзвёздных экспедиций (похожая на Breakthrough Starshot) и самовоспроизводящиеся "дома" из грибов.

Источник: www.nasa.gov