בעשור הבא, נאס"א תעביר לחלל כמה מתקנים מרשימים באמת. אלה כוללים את טלסקופי החלל מהדור הבא כמו טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) וטלסקופ החלל האינפרא אדום הרחב-שדה (WFIRST). בונה על הקרן שהוקמה על ידי האבל, WFIRST תשתמש בחבילת הכלים המתקדמת שלה כדי לחקור כמה מן התעלומות העמוקות ביותר של היקום.
אחד המכשירים הללו הוא הסעיף שיאפשר לטלסקופ לראות מבט ברור על כוכבי לכת חוץ-סולאריים. מכשיר זה השלים לאחרונה סקירת תכנון ראשונית שערכה נאס"א, אבן דרך משמעותית בפיתוחה. המשמעות היא שהמכשיר עמד בכל דרישות התכנון, לוח הזמנים והתקציב, וכעת הוא יכול לעבור לשלב הבא בפיתוח.
הכרונוגרף הוא חלק חשוב במכשירי ציד הכוכבים של WFIRST. בדרך כלל קשה להדפיס ישירות exoplanets בגלל הבוהק העז שמגיע מכוכבי האב שלהם. אור זה חזק פי כמה מהאור המוחזר משטח או אטמוספירה של כוכב לכת. מסיבה זו מוסתרים עקבות האור הקטנים המעידים על הימצאותם של exoplanets עבור מכשירים קונבנציונליים.
אך על ידי ביטול הזוהר העז של כוכב, לאסטרונומים יהיה סיכוי טוב בהרבה להבחין בכוכבי לכת המקיפים אותו. זה מציע את היתרון הנוסף של היכולת ללמוד ישירות exoplanets, במקום להסתמך על שיטות עקיפות בהן מעקב אחר כוכבים על ידי מטבלים בבהירות (שיטת הטרנזיט) או סימני תנועה קדימה ואחורה, מה שמעיד על נוכחות של מערכת פלנטרית ( שיטת מהירות רדיאלית).
לשם השוואה, שיטת ההדמיה הישירה מציעה יתרונות רבים, כמו היכולת להשיג ספקטרום ישירות מפני השטח והאווירה של הפלנטה. זה יאפשר הערכות מדויקות יותר של הרכב כוכב הלכת והרכב האטמוספירה שלו - כלומר האם יש לו מים לפני שטח, חמצן חנקן
כפי שהסביר ג'ייסון רודוס, מדען הפרויקט של טלסקופ סקר האינפרא אדום רחב שדה (WFIRST) במעבדת הנעה סילונית של נאס"א:
"מה שאנחנו מנסים לעשות זה לבטל מיליארד פוטונים מהכוכב עבור כל אחד שאנחנו תופסים מהכוכב ... בעזרת WFIRST נוכל להשיג תמונות וספקטרום של כוכבי הלכת הגדולים האלה, במטרה להוכיח טכנולוגיות ש ישמשו במשימה עתידית - להסתכל בסופו של דבר על כוכבי לכת סלעיים קטנים שעלולים להיות עם מים נוזליים על פני השטח שלהם, או אפילו סימני חיים, כמו שלנו. "
מכשיר ההסבר של WFIRST (המכונה "הכוכבות" שלו) הוא פיסת טכנולוגיה רב שכבתית ומורכבת מאוד, המורכבת ממערכת של מסכות, פריזמות, גלאים ושני מראות מכופפות עצמית. מראות אלה הן מרכיבי המפתח המשנים את צורתם בזמן אמת בכדי להכיל אור נכנס לפיצוי על שינויים זעירים באופטיקה של הטלסקופ.
בד בבד עם "מסכות" היי-טק ורכיבים אחרים - המכונים יחד "בקרת חזית גל פעילה" - מראות אלה מסירות את ההפרעות הנגרמות על ידי גלי אור המתכופפים סביב קצוות האלמנטים החוסמים את האור של העמוד. התוצאה הסופית של זה היא שאור הכוכבים מתעמעם בעוד חפצים זוהרים קלושות (שהיו בעבר בלתי נראים) יופיעו.
בנוסף להיותו מסוגל פי מאה ל -1,000 יותר מפסקאות קודמות, הסעיף של WFIRST משמש כמפגן טכנולוגי אשר יבחן את יעילותו לסייע במציאת exoplanets. בדיקות אלה יסללו את הדרך להתווספות גרסאות מפוצלות לטלסקופים גדולים אף יותר, הכוללות את ארבעת המצפות המוצעות אשר יישלחו לחלל עד שנות ה- 2030.
אלה כוללים את מודד אולטרה סגול / אופטי / אינפרא אדום גדול (LUVOIR), ה מקורי טלסקופ החלל (OST), וה מודד רנטגן של Lynx. באמצעות פסקאות עיגון גדולות ומתקדמות יותר, טלסקופים אלו יוכלו לייצר תמונות של פיקסלים בודדים של כוכבי לכת קטנים יותר שמקיפים מסלול קרוב יותר לשמשות שלהם (וכאן קרוב לוודאי שכוכבי לכת סלעיים נמצאים).
לאחר ניתוח האור מהתמונות הללו בעזרת ספקטרומטר, האסטרונומים יוכלו לצוד אחר סימני חיים (aka. ביו-חתימות) כמו שלא היו מעולם. כמו שאמר רודוס:
"בעזרת WFIRST נוכל לקבל תמונות וספקטרום של כוכבי לכת גדולים אלה, במטרה להוכיח טכנולוגיות שישמשו במשימה עתידית - להסתכל בסופו של דבר על כוכבי לכת סלעיים קטנים שעלולים להימצא במים נוזליים על פני השטח שלהם, או אפילו סימני חיים, כמו שלנו. "
הכללת פסקת משנה ב- WFIRST חשובה מכיוון שזו תהיה המשימה הראשונה מאז האבל (במסלול מאז 1990) היא משימת הדגל האסטרופיסיקה היחידה של נאס"א הכוללת טכנולוגיה זו. כמובן, הפסקאות של האבל היו גרסאות פשוטות ופחות מתוחכמות לטכנולוגיה ממה ש- WFIRST תשתמש בה.
בעוד טלסקופ החלל ג'יימס ווב יושק מוקדם יותר (אמור להשיק כעת ב 2021) ויהיה מצויד גם בטכנולוגיה, אך הוא לא יתפאר באותה יכולת של דיכוי אור כוכבים כמו WFIRST. כך שלמרות ש- WFIRST תהיה משימת הדגל השלישית שתשתמש בטכנולוגיית coronagraph, היא גם תהיה המתוחכמת ביותר.
"WFIRST צריך להיות שניים או שלושה סדרי גודל חזקים יותר מכל סעיף אחר שאי פעם הוטס [ביכולתו להבדיל כוכב לכת מכוכבו]", אמר רודוס. "צריך להיות סיכוי למדע מדעי משכנע באמת, למרות שזה רק הדגמה טכנולוגית."
טכנולוגיה מעין זו יכולה גם לאפשר את התמונות הברורות ביותר שצולמו אי פעם של מערכת כוכבים שנמצאת בשלבים הראשונים של היווצרותה. זה מאופיין בכוכב המוקף בדיסק מאסיבי של אבק וגז ואילו כוכבי לכת נוצרים אט אט מחומר עטור. נכון לעכשיו, הדרך הטובה ביותר ללמוד דיסקים אלה היא על ידי סקרי אינפרא אדום שיכולים לדמיין את החום שנספג מכוכב האם שלהם.
כמו ונסה ביילי, אסטרונום ב- JPL וטכנאי מכשירים של ה- WFIRST
"דיסקי הפסולת שאנו רואים כיום סביב כוכבים אחרים הם בהירים ומסיביים יותר ממה שיש לנו במערכת השמש שלנו. מכשיר ההסקרה של WFIRST יכול ללמוד חומר דיסק קלוש ומפוזר יותר הדומה לחגורת האסטרואידים הראשית, חגורת קויפר ואבק אחר שמסתובב סביב השמש. "
מחקרים אלה יכלו להעניק תובנה כיצד התהוות מערכת השמש שלנו. לאחר שהטכנולוגיה תוצג בהצלחה במהלך 18 החודשים הראשונים של המשימה, נאס"א עשויה להתחיל במה שמכונה "תוכנית מדענים המשתתפת". במסגרת תוכנית כזו, הסעיף יהיה פתוח לקהילה המדעית, ומאפשר מגוון רחב יותר של צופים וניסויים.
סקירת התכנון המקדימה היא אחת מתוך כמה שנועדה לבחון כל היבט של המשימה. כל סקירה מקיפה ומטרתה להבטיח שכל חלק בודד יעבוד עם האחרים. עם סיום סקירת העיצוב הזו, לוח הזמנים לפיתוח של הסעיף מתקדם בקצב מהיר.
זהו המרכיב העיקרי השני במשימת WFIRST לקבלת אישור. מכשיר הרחב-שדה פונה בחודש יוני, מצלמה מרובת-פס בעלת 288 מגה-פיקסל כמעט אינפרא אדום שתספק חדות של תמונות הדומות לזה שהושגה על ידי האבל על פני שטח גדול פי מאה. מצלמה זו נחשבת למכשיר העיקרי של טלסקופ החלל.
כפי שרודוס ציין, משימת WFIRST תהיה היסטורית הדומה לזו מאדים Pathfinder משימה שנחתה על מאדים בשנת 1997. זו הייתה המשימה הראשונה של נאס"א שפרסה רובר (Sojourner) על מאדים, אשר אימתה טכנולוגיות ושיטות מפתח שבסופו של דבר ייכנסו לתחום רוח, הזדמנות, סקרנות, ו מאדים 2020 סוחרים.
"זו הייתה הדגמה טכנולוגית," אמר רודוס. "המטרה הייתה להראות שרחוב עובד על מאדים. אבל זה המשיך לעשות כמה מדע מאוד מעניין במהלך חייו. אז אנו מקווים שאותו הדבר יתקיים בהדגמת הטכנולוגיה המקוונת של WFIRST. "
