Většina z nás zažila frustraci ze znečištění, mlhy nebo mraků, které proměnily noc pozorování hvězd ve frustraci. Ukázalo se, že NASA se potýká se stejnými problémy od té doby, co začala vypouštět velké teleskopy. Ani na oběžné dráze nevidí dalekohledy příliš dobře skrz prach, který pokrývá vnitřní sluneční soustavu. Ale tým vědců z NASA přišel na způsob, jak astronomii pozvednout z této kosmické mlhy.
Venuše, Země a Mars obíhají v prachovém oblaku vytvářeném kometami a občasnými srážkami mezi asteroidy. Tento takzvaný zodiakální mrak je po Slunci nejzářivějším útvarem Sluneční soustavy a může být až tisíckrát jasnější než objekty, na které se astronomové ve skutečnosti zaměřují. Světlo ovlivňuje orbitální pozorování stejně jako světlo z Měsíce v úplňku ovlivňuje pozemní pozorování. Zodiakální mrak je tak jasný, že interferoval s každou infračervenou, optickou a ultrafialovou astronomickou pozorovací misi, kterou kdy NASA zahájila.
Součásti navrhované mise EZE. Kredit: NASA.
'Zjednodušeně řečeno, pro vesmírné astronomy to nikdy nebyla noc,' řekl Matthew Greenhouse, astrofyzik z Goddard Space Flight Center NASA v Greenbeltu, MD. Světlo z oblaku je největší v rovině oběžné dráhy Země, stejné rovině, ve které operuje každý vesmírný dalekohled.
Jak se tedy NASA plánuje dostat pryč z cloudu? Nakláněním oběžných drah budoucích dalekohledů. Tento typ úpravy by umožnil kosmické lodi strávit významnou část každé oběžné dráhy nad a pod nejhustším prachem, což by jí poskytlo jasnější pohled na objekty ve vesmíru.
'Pouhým umístěním vesmírného dalekohledu na tyto nakloněné dráhy můžeme zvýšit jeho citlivost dvakrát v ultrafialové oblasti a 13krát v infračervené oblasti,' vysvětlil Greenhouse. 'To je průlom ve vědeckých schopnostech s absolutně žádným zvětšením velikosti zrcadla dalekohledu.'
Greenhouse se spojil se Scottem Bensonem a studijním týmem COlborative Modeling and Parametric Assessment of Space Systems (COMPASS), oba ve výzkumném středisku NASA Glenn Research Center v Clevelandu, OH. Zkoumají mise s cílem umístit dalekohled na tento typ úhlové roviny - mimozodiakální oběžné dráhy - pomocí nového vývoje v solárních polích, elektrickém pohonu a levných nosných raketách.
Vyvinuli proof-of-concept misi nazvanou Extra-Zodiacal Explorer (EZE), observatoř třídy EX o hmotnosti 1500 liber. EZE by startovala na raketě SpaceX Falcon 9. Nový výkonný solárně-elektrický pohon jako jeho horní stupeň by nasměroval kosmickou loď na gravitační manévr kolem Země nebo Marsu, průlet, který by přesměroval misi na oběžnou dráhu nakloněnou až o 30 stupňů k Zemi.
NEXT motor během zkušebního požáru. V době, kdy byl snímek pořízen, v prosinci 2009, pracovala tryska nepřetržitě více než 25 000 hodin; nyní běží více než 40 000 hodin. Kredit: NASA.
Motor NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) je vylepšený typ iontového pohonu. Funguje tak, že odstraňuje elektrony z atomů xenonového plynu a urychluje nabité ionty prostřednictvím elektrického pole, aby se vytvořil tah. Zatímco tyto typy motorů poskytují mnohem menší tah než tradiční chemické rakety, jsou mnohem účinnější a mohou fungovat roky.
Dva z těchto pokročilých motorů, které získávají energii z palubních solárních polí, by byly umístěny v horním stupni EZE. Vystřelili, aby vyslali kosmickou loď na planetární průlet, který by ji dostal na mimozodiakální oběžnou dráhu. „Jednu trysku NEXT jsme provozovali více než 40 000 hodin v pozemních testech, což je více než dvojnásobek provozní životnosti trysky potřebné k vynesení kosmické lodi EZE na mimozodiakální oběžnou dráhu,” vysvětlil Benson. 'Jedná se o vyspělou technologii, která umožní mnohem nákladově efektivnější vesmírné mise napříč obory astrofyziky i planetární vědy.'
Pokud bude tato koncepční mise fungovat, bude to podle týmu nejlepší výkon z observatoře v historii programu NASA Explorer. Bude to také změna hry. Jak vysvětlil Greenhouse, „zpřístupní mimozodiakální dráhy každému astronomovi, který navrhne program NASA Explorer. To umožní bezprecedentní vědecké schopnosti pro výzkumníky astrofyziky.'
Zdroj: NASA .