Po parashikohet gjenerata e ardhshme e teleskopëve hapësinorë

Në Takimin e 241-të të Shoqërisë Astronomike Amerikane (AAS) në Seattle në janar, shumë astronomë festuan ndërsa niseshin në punë. Konferenca, një nga më të mëdhatë për këtë fushë, ishte e para që kur Teleskopi Hapësinor James Webb filloi zyrtarisht operacionet shkencore korrikun e kaluar, pas përfundimit të gjashtë muajve të vënies në punë pas nisjes.

Festimet erdhën nga performanca e JWST. Pas dekadash zhvillimi dhe pritjesh – dhe shumë shqetësuese – shkencëtarët e projektit konfirmuan se teleskopi hapësinor po përmbushte, dhe shpeshherë shumë më tepër, pritshmëritë.

“Në thelb, nuk është gjë tjetër veçse një lajm i mirë,” tha Jane Rigby, shkencëtare e projektit operativ për JWST në Qendrën e Fluturimeve Hapësinore të NASA-s Goddard, në një fjalim që hapi konferencën më 9 janar. “Është vërtet më mirë nga sa prisnim në të gjithë bordin.” Kjo varion nga ndjeshmëria e instrumenteve të saj deri në jetëgjatësinë e JWST, që tani pritet të jetë të paktën 20 vjet bazuar në sasinë e karburantit në bord.

Frytet shkencore të këtyre aftësive u shfaqën gjithashtu në konferencë, ndërsa astronomët diskutuan se si ata përdorën JWST për të studiuar galaktikat në universin e hershëm dhe për të konfirmuar zbulimin e një ekzoplaneti. Astronomët ndoqën një sesion të bashkisë, dikur e përdorur për të ofruar përditësime mbi zhvillimin e observatorit, për të mësuar në vend të kësaj se si të përgatisin propozimet për raundin tjetër të vëzhgimeve të JWST, të quajtur Cikli 2, që do të fillojë këtë verë.

Por edhe kur astronomët morën një “xhiro fitoreje”, sipas fjalëve të një zyrtari të NASA-s, në lidhje me JWST, disa po shikonin përtej atij teleskopi hapësinor. Ata shpresonin të përfitonin nga suksesi dhe entuziazmi rrethues i JWST për të krijuar mbështetje për një linjë të ardhshme teleskopësh të mëdhenj hapësinorë dhe për të përshpejtuar zhvillimin e tyre.

Anketa më e fundit dekadale e astrofizikës, e quajtur Astro2020 dhe e botuar në nëntor 2021, rekomandoi që NASA të ndiqte zhvillimin e një teleskopi hapësinor gjashtë metra të gjerë që funksionon në rrezet ultravjollcë, të dukshme dhe afër infra të kuqe. Teleskopi, me një kosto të vlerësuar prej 11 miliardë dollarësh, do të nisë në fillim të viteve 2040.

Astro2020 doli ndërsa NASA dhe astronomët ishin të fokusuar në nisjen e afërt të JWST. Me atë teleskop hapësinor tani në funksion, ata e kanë kthyer vëmendjen e tyre në dekadën dhe hapat e ardhshëm për ta kthyer atë koncept në një mision.

Një nga hapat e parë ishte t’i jepej atij teleskopi, të paemërtuar në sondazhin dhjetëvjeçar, një emër. Vjeshtën e kaluar, NASA filloi në heshtje t’i referohej atij teleskopi si “Observatori i Botëve të Banueshme”, duke përdorur termin në prezantimet dhe dëshmitë e kongresit.

“Në thelb duhej të fillonim të përdornim diçka sepse kishim shumë diskutime me palët tona të interesit”, tha Mark Clampin, i cili mori detyrën si drejtor i divizionit të astrofizikës të NASA-s gushtin e kaluar, gjatë një sesioni të bashkisë së agjencisë në konferencën AAS.

Emërtimi – një emër pune tani për tani – ka për qëllim të pasqyrojë misionin e teleskopit për të studiuar ekzoplanete potencialisht të banueshme, duke shërbyer gjithashtu si një observator me qëllime të përgjithshme për astrofizikën, shpjegoi ai. (Po ashtu, vunë re disa astronomë, një përmirësim në krahasim me emërtimin që NASA ka përdorur: IROUV, një akronim për infra të kuqe, optike dhe ultravjollcë.)

Përtej emrit, megjithatë, ka pak detaje rreth Observatorit të Botëve të Banueshme, duke përfshirë edhe një ilustrim imagjinar të tij. Teleskopi i miratuar nga Astro2020 nuk ishte një nga katër konceptet që NASA financoi studimet; në vend të kësaj bie midis teleskopit më të madh LUVOIR, pasqyra kryesore e të cilit është midis 8 dhe 16 metra e gjerë dhe HabEx më e vogël, katër metra e gjerë.

Megjithatë, Clampin ofroi një paraqitje të shkurtër të qasjes që ai planifikoi të merrte për observatorin, duke ofruar një sërë parimesh për të udhëhequr zhvillimin e tij që ai tha se do të shpjegonte “si e ndërtojmë atë dhe si i bindim njerëzit që do të jenë tanët palët e interesuara dhe na lejoni ta ndërtojmë atë, se ne e dimë se çfarë po bëjmë,” tha ai.

Së pari dhe më kryesorja, tha ai, ishte ndërtimi i teleskopit sipas një plani fiks. NASA do të caktonte një datë nisjeje për misionin dhe do ta bënte atë një kërkesë “Niveli 1” krahas atyre shkencore, një qasje që ai e krahasoi me misionet planetare me dritare të kufizuara nisjeje. “Ne maturojmë teknologjitë dhe më pas vendosim orarin,” tha ai. Të bësh këtë, argumentoi ai, do të ndihmonte në kufizimin e kostos së tij dhe do të lejonte NASA-n të kalonte më shpejt në misionet e tjera kryesore.

Një parim i dytë i lidhur me këtë ishte zhvillimi i teknologjive ekzistuese dhe kufizimi i investimeve në ato krejt të reja që janë shumë më pak të pjekura. Ai përmendi si shembull modelin e pasqyrës së segmentuar të JWST, të cilin ai sugjeroi se ka të ngjarë të miratohej për Observatorin e Botëve të Banueshme. Një instrument kyç për teleskopin do të jetë një koronografi që bllokon dritën e yjeve, duke lejuar vëzhgime të drejtpërdrejta të ekzoplaneteve që rrotullohen rreth tij; do të bazohet në atë të ndërtuar për teleskopin hapësinor romak që do të lëshohet më vonë këtë dekadë.

“Kjo tregon se ne jemi të fokusuar. Kjo tregon se ne po ndërtojmë investimet e NASA-s, “tha ai.

Një parim i tretë është se NASA do të projektojë teleskopin për të përfituar nga aftësitë e mjeteve të reja lëshuese të mëdha. Kjo mund ta bëjë më të lehtë dhe më pak të kushtueshëm zhvillimin pasi nuk do të kishte nevojë të paloset aq fort për t’u futur brenda diçkaje si Starship ose Sistemi i Nisjes Hapësinore.

“Do të ishim të çmendur të mos i përdornim ato,” tha ai. “Finimet e mëdha në raketa të mëdha ju japin fleksibilitet. Ato ju lejojnë të mos kufizoheni nga masa apo vëllimi, që të dyja janë çështje të mëdha.” Edhe përpara publikimit të Astro2020, inxhinierët studiuan se si koncepte si LUVOIR më i madh mund të përshtateshin brenda Starship ose SLS.

Një parim i katërt është të projektohet Observatori i Botëve të Banueshme për t’u shërbyer. “Ka një fluks të vërtetë ari të kompanive tregtare që kërkojnë të bëjnë shërbime robotike,” tha Clampin, nga të cilat NASA mund të përfitojë.

Ky shërbim do të shtrihej në përmirësimin e instrumenteve të teleskopit, duke lejuar NASA-n të punojë rreth disa prej orarit dhe sfidave teknologjike me të cilat përballet misioni. “Ne nuk duhet domosdoshmërisht të arrijmë të gjitha qëllimet e shkencës herën e parë,” tha ai.

Të kesh margjina të forta shkencore ishte parimi i pestë që përshkroi Clampin, për të cilin ai tha se adreson disa nga pasiguritë rreth arritjes së qëllimeve shkencore. Midis tyre është një shifër e quajtur “eta Toka”, ose numri mesatar i planetëve të madhësisë së Tokës në zonën e banueshme të një ylli, një faktor kyç në përcaktimin se sa mirë teleskopi mund të përmbushë qëllimet e tij për karakterizimin e planetëve të tillë.

Vlerësimet e eta Earth ndryshojnë shumë, tha Jessie Christiansen, një astronom në Caltech, në një fjalim në konferencën AAS. Kjo ndikon në dizajnin e teleskopit: sa më i vogël të jetë Toka, aq më pak planetë do të mund të studiojë një teleskop i një madhësie të caktuar. “Do të ishte vërtet fantastike për presionin e gjakut të shumë njerëzve që ta dinë këtë numër pak më mirë,” tha ajo.

Një dizajn fleksibël për Observatorin e Botëve të Banueshme, tha Clampin, gjithashtu mund ta lehtësojë atë presion. “Të mos mbyllemi shumë herët në një madhësi të hapjes është thelbësore,” tha ai, një argument tjetër për përdorimin e pasqyrave të segmentuara që mund të shtohen ose hiqen sipas nevojës në fazën e projektimit.

Parimi i fundit që Clampin diskutoi në mbledhjen e bashkisë ishte maturimi i plotë i teknologjive të reja të nevojshme për observatorin përpara se të kalonte në zhvillim. Ky ishte një rekomandim nga Astro2020, i cili i bëri thirrje NASA-s të krijojë një program të zhvillimit të teknologjisë si për Observatorin e Botëve të Banueshme, ashtu edhe për teleskopët e ardhshëm me rreze X dhe infra të kuqe të largët.

NASA, si kundërpërgjigje, krijoi një Program të Maturimit të Misionit të Observatorëve të Madh dhe Teknologjisë, ose GOMAP, vitin e kaluar. Faza e parë e programit, kryesisht për të vendosur përpjekjen e përgjithshme, ka përfunduar, tha Julie Crooke, ekzekutive e programit GOMAP në selinë e NASA-s, gjatë një takimi anësor në konferencën AAS.

NASA po përgatitet për fazën e dytë të GOMAP, e cila do të kryejë një studim të maturimit të konceptit për Observatorin e Botëve të Banueshme. Kjo do të shqyrtojë mundësitë e ndryshme të shkencës, teknologjisë dhe arkitekturës për teleskopin. “Ne me të vërtetë duam të shikojmë të gjithë hapësirën e opsioneve,” tha ajo.

Ai studim do të bëhet nga një ekip i pavarur prej 20 deri në 30 shkencëtarësh dhe inxhinierësh, të mbështetur nga konsulentë të pavarur me ekspertizë në modelimin dhe planifikimin e kostos. Studimi do të fillojë më vonë këtë vit dhe do të zgjasë deri në shtator 2024.

Faza e tretë e GOMAP, pas përfundimit të studimit të maturimit të konceptit, është ajo që NASA e quan një studim i “evoluar parafazës A” për Observatorin e Botëve të Banueshme. Kjo do të përsosë më tej dizajnin e teleskopit dhe teknologjitë kryesore të pjekura të nevojshme për të, në mënyrë që puna formale në mision të mund të fillojë sa më shpejt që në vitin 2029.

NASA dëshiron të lëvizë “sa më shpejt të jetë e mundur” përmes punës së projektimit dhe zhvillimit të teknologjisë për observatorin, tha ajo, por paralajmëroi se afati kohor që ajo paraqiti ishte imagjinar. “Kjo varet nga fondet që merr NASA.”

Ndërsa GOMAP kalon në atë fazë të tretë, ai do të shikojë gjithashtu teknologjitë e nevojshme për flamurët e ardhshëm: teleskopi me rreze X i bazuar në një koncept të quajtur Observatori i rrezeve X Lynx i studiuar për Astro2020, dhe një teleskop me infra të kuqe të largët i bazuar në një tjetër Astro2020 koncept, Teleskopi Hapësinor Origins.

“Ne do të ecim përpara sa më shpejt që të jetë e mundur për Observatorin e Botëve të Banueshme, duke hedhur gjithashtu bazat për observatorët e tjerë të mëdhenj të ardhshëm,” premtoi Crooke.

Shumë astronomë janë mbledhur pas një koncepti që ata e quajnë Observatorë të Madh të Ri, i cili përfshin Observatorin e Botëve të Banueshme dhe teleskopët e mëvonshëm me rreze infra të kuqe të largët dhe me rreze X, të miratuar gjithashtu nga sondazhi dekadë. Ata e krahasojnë atë me Observatorët e Madhë origjinalë të NASA-s, të cilët përfshinin Teleskopin Hapësinor Hubble, Observatorin e Rrezeve Gamma-Ray Compton, Observatorin e Rrezeve X Chandra dhe Teleskopin Hapësinor Spitzer.

Ashtu si Observatorët e Madhë origjinalë funksionuan kryesisht paralelisht (Compton u deorbitua disa vjet përpara se të nisej Spitzer), astronomët duan që tre Observatorët e Ri të Madh të funksionojnë njëkohësisht, duke i lejuar ata të punojnë së bashku për të bërë përparime në fusha si kërkimi i ekzoplaneteve të banueshme.

“Banueshmëria e një planeti të caktuar ndikohet nga spektri i rrezeve X dhe ultravjollcë dhe aktiviteti i yllit të tij”, tha Christiansen. “Observatori i Botëve të Banueshme mund të ketë sukses në misionin e tij vetëm nëse kemi gjithashtu aftësi bashkëkohore me rreze X dhe ultravjollcë të largët në të njëjtën kohë.”

Ajo foli në një seminar gjatë konferencës AAS, ku një turmë vetëm në dhomën e këmbëve dëgjoi për perspektivat e përshpejtimit të punës në Observatorët e Ri të Madh. Një koalicion bazë u përpoq të krijonte mbështetje për përshpejtimin e punës në teleskopët, diçka që ata pranuan se do të kërkonte rritje të konsiderueshme të fondeve për programet e astrofizikës së NASA-s.

Jason Tumlinson, një astronom në Institutin e Shkencave të Teleskopit Hapësinor, prezantoi disa profile financimi në takim. Një profil do të lejonte që Observatori i Habitable Worlds, që kushton 11 miliardë dollarë, të nisë në vitin 2041, me teleskopët me rreze X dhe infra të kuqe të largët që do të ndiqen në 2047 dhe 2051. (Radhitja e këtyre dy misioneve të ardhshme nuk është e rëndësishme, besojnë shumica e astronomëve. ) “Kjo është ajo që ne duam, por nuk mjafton shpejt,” tha ai.

Edhe ky vlerësim ishte optimist për disa. “Nëse e marrim dekadën në fytyrë, ia vlen të përmendet se i fundit i Observatorëve të Madh do të përfundojë dhe do të nisë në vitin 2065,” vlerësoi Jonathan Arenberg, arkitekti kryesor i misionit për eksplorimin robotik shkencor në Northrop Grumman. “Eshtë e panevojshme të thuhet, kjo është shumë e ngadaltë.”

Një profil alternativ buxhetor i ofruar nga Tumlinson do të lejonte që Observatori i Habitable Worlds të niset në vitin 2035, me dy të tjerët që do të pasojnë në 2040 dhe 2045. Kapja? Ai supozon se buxheti i astrofizikës i NASA-s, aktualisht rreth 1.5 miliardë dollarë në vit, rritet në 2.5 miliardë dollarë në vit. “Ky është një buxhet që do të ekzekutojë një program që ne të gjithë e duam dhe mund të bëhet,” tha ai, duke vënë në dukje se buxheti i rritur është më pak se buxheti aktual vjetor për shkencën planetare në NASA.

Arenberg, i cili punoi në Chandra dhe JWST, pa mundësi për ta bërë projektimin dhe ndërtimin e atyre teleskopëve më efikas. “Paradigma jonë aktuale e zhvillimit, në rastin më të mirë, mund të përshkruhet si para-industriale ose artizanale,” tha ai. Ai mbështeti zhvillimin e të tre misioneve si një program i vetëm (dhe, me sa duket, me një kontraktor të vetëm), duke maksimizuar ripërdorimin e teknologjisë dhe personelit që mund të shkurtojë kostot dhe të zvogëlojë kohën e zhvillimit.

Një organizator i seminarit ishte Grant Tremblay, një astronom në Qendrën Harvard-Smithsonian për Astrofizikën dhe diçka si një ungjilltar për Observatorët e Ri të Madh. Në fillim të takimit, ai përshkroi të gjithë faktorët që punojnë kundër konceptit, nga buxhetet e kufizuara dhe fokusi i përtërirë në fluturimin njerëzor në hapësirë deri te inflacioni dhe paqëndrueshmëria gjeopolitike. Por, argumentoi ai, të gjitha ato sfida ekzistonin gjithashtu në vitet 1980, kur astronomët mbrojtën dhe përfundimisht fituan fonde për Observatorët e Madhë origjinalë.

Ai shpreson që sukseset e fundit të NASA-s, duke përfshirë JWST, mund të ndërtojnë vrull për Observatorët e Ri të Madh. “Ky ka qenë një nga dy vitet më triumfuese në historinë e fundit të NASA-s,” tha ai. Ajo që këto suksese kishin të përbashkët, argumentoi ai, ishin avokatët që luftuan për projektet e tyre në kohë të mira dhe të këqija.

Observatorët e Ri të Madh do të kenë nevojë për të njëjtën mbrojtje, tha ai në dhomën e mbushur plot. “Kjo është tre dekada. Kemi një rrugë të gjatë përpara”, tha ai. “Ne nuk po ndjekim vetëm një observator. Ne po ndjekim një flotë, duke filluar me Observatorin e Botëve të Banueshme.