נאס"א סובבה הרבה ראשים בשנים האחרונות בזכות התפיסה החדשה שלה למשימת העולמות החדשה - aka. סטארשייד. המורכב מחוטב ענק בצורת פרחים, חללית מוצעת זו מיועדת לפרוס לצד טלסקופ חלל (ככל הנראה טלסקופ החלל ג'יימס ווב). לאחר מכן היא תחסום את סנוור הכוכבים הרחוקים, ותיצור ליקוי חמה מלאכותי כדי להקל על גילוי ולימוד כוכבי לכת המקיפים אותם.
הבעיה היחידה היא, שקונספט זה צפוי לעלות פרוטה יפה - מוערך בין 750 ל -3 מיליארד דולר בנקודה זו! מכאן מדוע פרופסור סטנפורד, סימון ד'אמיקו (בעזרת מומחה האקסופלאנט ברוס מקינטוש) מציע גרסה מורכבת של המושג כדי להמחיש את יעילותו. ידוע בשם mDot, ההסתר הזה יעשה את אותה העבודה, אך בשבריר מהעלות.
המטרה שמאחורי חוטם היא פשוטה. כאשר הם צדים אחר Exoplanets, אסטרונומים נאלצים להסתמך בעיקר על שיטות עקיפות - הנפוצה ביותר היא שיטת הטרנזיט. זה כרוך במעקב אחר כוכבים אחר מטבלים בזוהר, המיוחסים לכוכבי לכת העוברים בינם לבין הצופה. על ידי מדידת הקצב והתדירות של מטבלים אלו, אסטרונומים מסוגלים לקבוע את גודל השטחים והתקופות המסלול שלהם.
כפי שהסביר סימון ד'אמיקו, שהמעבדה שלה עובדת על מערכת הליקוי הזה, בהודעה לעיתונות של אוניברסיטת סטנפורד:
"בעזרת מדידות עקיפות אתה יכול לאתר עצמים ליד כוכב ולגלות את תקופת מסלולם והמרחק מהכוכב. זה כל מידע חשוב, אך עם התבוננות ישירה תוכלו לאפיין את ההרכב הכימי של כדור הארץ ולבחון פוטנציאל בסימנים של פעילות ביולוגית - חיים. "
עם זאת, שיטה זו סובלת גם משיעור ניכר של פוזיטיביות שגויות ומחייבת בדרך כלל שחלק ממסלול כדור הארץ יצטלב קו ראיה בין הכוכב המארח לכדור הארץ. לימוד האקסופלאנטים עצמם גם הוא קשה למדי, מכיוון שהאור שמגיע מהכוכב עשוי להיות בהיר פי כמה מיליארד מהאור המוחזר מהכוכב.
היכולת ללמוד אור משתקף זה היא מעניינת במיוחד מכיוון שהיא תניב נתונים יקרי ערך על האטמוספירות של השטחים. ככאלה, מפתחים מספר טכנולוגיות מפתח כדי לחסום את האור המפריע של כוכבים. חללית המצוידת בסתר היא טכנולוגיה כזו. בשילוב עם טלסקופ חלל, חללית זו תיצור ליקוי חמה מלאכותי מול הכוכב כך שניתן לראות בבירור חפצים סביבו (כלומר Exoplanets).
אך בנוסף לעלות המשמעותית של בניית מחיר כזה, יש גם נושא הגודל והפריסה. כדי שמשימה כזו תעבוד, הסוקל עצמו צריך להיות בערך בגודל של יהלום בייסבול - קוטר 27.5 מטר (90 רגל). זה גם צריך להיות מופרד מהטלסקופ על ידי מרחק שווה למספר קוטר כדור הארץ ויהיה צורך לפרוס אותו מעבר למסלול כדור הארץ. כל זה מסתכם במשימה יקרה למדי!
ככזה, ד'אמיקו - פרופסור עוזר וראש המעבדה לחלל המפגש (SRL) בסטנפורד - וברוס מקינטוש (פרופסור לפסטיקה בסטנפורד) התחברו ליצור גרסה קטנה יותר בשם הכובש / הטלסקופ המיניאטורי המופץ ( mDOT). המטרה העיקרית של mDOT היא לספק הדגמת טיסה בעלות נמוכה של הטכנולוגיה, בתקווה להגביר את האמון במשימה בהיקף מלא.
כפי שהסביר אדם קניג, סטודנט לתארים מתקדמים עם ה- SRL:
"עד כה לא הוטסה משימה כלשהי במידת התחכום שתידרש לאחד מצפי המצפה הדמויי האקסופלאנאט. כשאתה מבקש מטה לכמה מיליארדי דולרים לעשות דבר כזה, יהיה אידיאלי להיות מסוגל לומר שכבר טסנו את כל זה לפני כן. זה פשוט גדול יותר. "
מערכת ה- mDOT, המורכבת משני חלקים, מנצלת את ההתפתחויות האחרונות במיניוריזציה וטכנולוגיית לוויין קטנה (smallsat). הראשון הוא מיקרו-סאטליט של 100 ק"ג המצויד בגוון כוכבים בקוטר 3 מטר. השני הוא ננו-אטליט של 10 ק"ג הנושא טלסקופ בגודל 10 ס"מ (3.937 אינץ '). שני המרכיבים יפרסו במסלול כדור הארץ הגבוה עם הפרדה נומינלית של פחות מ -1,000 ק"מ (621 מייל).
בעזרת עמיתים מ- SRL, צורה של צל הכוכבים של mDOT עוצבה מחדש כך שתתאים לאילוצים של חללית קטנה בהרבה. כפי שהסביר קניג, אהיל הכוכבים המדויק והמעוצב במיוחד יוכל לבצע את אותה העבודה כמו הגרסה הגדולה והצורתית של הפרחים - ובתקציב!
"עם הצורה הגיאומטרית המיוחדת הזו, אתה יכול לגרום לאור להתנתק סביב הצללית לבטל את עצמו", אמר. "אז אתה מקבל צל מאוד מאוד עמוק במרכז. הצל מספיק עמוק כדי שהאור מהכוכב לא יפריע לתצפיות על כוכב לכת קרוב. "
עם זאת, מכיוון שהצל שנוצר על ידי צלליות הכוכבים של mDOT הוא בקוטר עשרות סנטימטרים בלבד, הננו-סאטליט יידרש לתמרן בזהירות כדי להישאר בתוכו. לשם כך, ד'אמיקו ו- SRL גם עיצבו מערכת אוטונומית עבור הננו-סאטליט, שתאפשר לה לבצע תמרונים עם התגבשות, לשבור את היווצרות במידת הצורך, ולהתמודד איתה שוב מאוחר יותר.
מגבלה מצערת לטכנולוגיה היא העובדה שהיא לא תוכל לפתור כוכבי לכת דמויי כדור הארץ. במיוחד כשמדובר בכוכבים מסוג M (גמד אדום), סביר להניח שכוכבי הלכת הללו יסתובבו קרוב מדי לכוכבי האב שלהם בכדי שייצפו בבירור. עם זאת, היא תוכל לפתור את ענקי הגז בגודל יופיטר ולסייע באפיון ריכוזי האבק האקסוזודיאקיים סביב כוכבים סמוכים - שניהם בסדר העדיפויות של נאס"א.
בינתיים, ד'אמיקו ועמיתיו ישתמשו במבחן המבחן לניווט אופטי (TRON) כדי לבדוק את מושג ה- mDOT שלהם. מתקן זה נבנה במיוחד על ידי D'Amico כדי לשכפל את סוגי תנאי התאורה המורכבים והייחודיים בהם נתקלים חיישנים בחלל. בשנים הקרובות הוא וצוותו יפעלו להבטיח שהמערכת תעבוד לפני יצירת אב טיפוס סופי.
כפי שאמר ד'אמיקו על העבודה שהוא ועמיתיו ב- SNL מבצעים:
"אני נלהב מתוכנית המחקר שלי בסטנפורד מכיוון שאנו מתמודדים עם אתגרים חשובים. אני רוצה לעזור לענות על שאלות מהותיות ואם אתה מסתכל לכל הכיוון הנוכחי של מדע וחקר החלל - בין אם אנו מנסים להתבונן באקספלנטות, ללמוד על התפתחות היקום, להרכיב מבנים בחלל או להבין את הכוכב שלנו - היווצרות לוויינים- טיסה היא המאפשרת המפתח. "
פרויקטים אחרים שד'אמיקו ו- SNL עוסקים כיום כוללים פיתוח תצורות גדולות יותר של חלליות זעירות (המכונה "לווייני נחיל"). בעבר, אמיקו שיתף פעולה גם עם נאס"א בפרויקטים כמו GRACE - משימה שמיפתה וריאציות בשדה הכבידה של כדור הארץ כחלק מתוכנית ESSP (NASA Earth System Science Pathfinder) - ו- TanDEM-X, ממומן על ידי SEA. משימה שהניבה מפות תלת מימד של כדור הארץ.
פרויקטים אלה ואחרים המבקשים למנף מיניאטוריות לצורך חקר החלל מבטיחים עידן חדש של עלויות נמוכות יותר ונגישות רבה יותר. עם יישומים שנעים בין נחילי לוויני מחקר ותקשורת זעירים ועד ננו-מלאכה המסוגלים לבצע את המסע לאלפא סנטאורי במהירות יחסית (Breakthrough Starshot), עתיד החלל נראה די מבטיח!
הקפד לבדוק גם את הסרטון הזה של מתקן ה- TRON, באדיבות אוניברסיטת סטנדפורד:
