Každý, kdo někdy pracoval v týmu, ví, že jeho síla spočívá v koordinaci a sdílené vizi. Není však vždy snadné zajistit koordinaci a sdílenou vizi a každý tým, který tuto soudržnost postrádá, se stává spíše překážkou než pomocí.
Věda není imunní vůči potížím s vedením efektivních týmů. Větší koordinací mezi různými silami a fyzickými umístěními lze hodně získat. Nedávno setkání v Chile přimělo skupinu vědců, aby navrhla plán, jak to změnit. Výsledkem je bílá kniha, která poukazuje na potenciální výhody koordinace pozemní, orbitální ain situna základě pozorování objektů. Ale co je důležitější, navrhuje jinou cestu vpřed, kde může celá komunita vesmírné vědy těžit z typu koordinovaného výstupu, který může pocházet pouze od soudržného týmu.
Navrhovaná cesta uvedená v bílé knize začínala v Planety 2020 konference v Chile, kterou pořádá observatoř ALMA . Setkání se uskutečnilo v březnu, těsně předtím, než vypuknutí koronaviru začalo omezovat cestování. Na konferenci se hodně diskutovalo o schopnostech různých platforem pro pozorování Země a vesmíru. Záměrem bylo dozvědět se více o misích, které koordinovaly pozemní a vesmírná pozorování, a rozvinout budoucí nápady, jak tuto koordinaci replikovat s novými a stávajícími platformami, aby bylo možné co nejlépe využít jejich různé schopnosti. Hlavní autor bílé knihy, Vincent Kofman , výzkumný chemik ve společnosti Goddard Space Flight Center , převzali úkol koordinovat tento tým a vytvořili dokument, který jasně stanoví lepší způsob provádění pozorování.
Celé elektromagnetické spektrum s různými dílčími pásmy. Kredit: NASA
Hlavní důvod, proč je taková koordinace důležitá, spočívá v tom, jak zobrazovací systémy interagují s různými vlnovými délkami světla. The elektromagnetické spektrum je extrémně velký. Zahrnuje všechny druhy světla, jako je rádiové, infračervené, rentgenové, ultrafialové a viditelné světlo. Neexistuje jediný senzor, který by dokázal sbírat data ve všech těchto různých vlnových délkách současně. Vědci proto vyvinuli nepřeberné množství přístrojů, které jsou mimořádně dobré ve sběru dat v jednom specifickém spektru, jako je rádio (ALMA) nebo infračervené záření středního dosahu ( James Webb ).
Vesmírný dalekohled Jamese Webba v čisté místnosti Johnsonova vesmírného střediska NASA v Houstonu. Poděkování: NASA/JSC
Nevýhodou této specializace je, že tyto přístroje jsou v jiných spektrálních rozsazích slepé. Pokud vědecký tým pozoruje pouze jeden typ světla, existuje šance, že by mohl minout důležité aspekty jevu, který studuje a které jsou viditelné pouze v jiném spektrálním pásmu.
Velká část shromážděných údajů o planetární vědě je výsledkem kosmických lodí, které jsou poslány do planetárního systému, aby provedlyin situpozorování. Vzhledem k vysokým nákladům na vývoj vesmírných systémů a jejich následné vypuštění na oběžnou dráhu však plánovači misí pro tytoin situmise musí být velmi selektivní, pokud jde o typy přístrojů, které povolují na palubě své kosmické lodi. To obvykle znamená, že nejsou schopny přinést zobrazovače, které jsou schopny pokrýt celé elektromagnetické spektrum.
Zde přichází na řadu koordinace s pozemními dalekohledy a dalekohledy na oběžné dráze v blízkosti Země. V těchto místech je mnoho dalekohledů, např. Poušť Atacama nebo na Havaji Bílá hora , které jsou extrémně velké a mohou poskytovat snímky s velmi vysokým rozlišením ve specifických spektrálních pásmech, jako je rádio, mikrovlny nebo infračervené záření. Infračervený je zvláště užitečné, protože existuje mnoho fyzických datových bodů, které lze získat v jediném měření, jako je tlak, teplota a molekulární abundance. Pokud plánovač mise planetárního průzkumu mise kosmické lodi může koordinovat pozorování s těmito mnohem většími specializovanými observatořemi, nebude je již muset zahrnout do své vlastní kosmické lodi. Pokud však nejsou schopni koordinovat současná pozorování, pak by přišli o spektra, která mohou poskytnout observatoře blíže k domovu.
Vrchol Mauna Kea je hlavním místem pro dalekohledy, jak ukazuje tento obrázek. Obrázek s laskavým svolením observatoří Mauna Kea
Další výhoda, kterou mají pozemské observatoře oproti svýmin situprotějšky je jejich schopnost zobrazit celou planetu najednou. Mnoho orbiterů nebo letových misí je schopno měřit pouze část svého předmětu v jediném časovém okamžiku. To má za následek ztrátu kontextuálního porozumění jako dynamických jevů, které mohou být pozorovány na jediném místěin situkosmická loď nemusí být přítomna na celém povrchu planety nebo měsíce. Podpora pozemských dalekohledů, ať už na zemi nebo ve vesmíru, by mohla poskytnout širší kontext, který samotná kosmická loď postrádá.
Tento druh koordinace pro pokrytí všech spektrálních základen již byl proveden s jednouin situplanetární mise: Juno kosmická loď, která je momentálně na oběžné dráze kolem Jupiteru. Výsledná koordinace mezi sondou Juno a řadou pozemských observatoří vyústila ve více než 40 dokumentů, které během té doby využívaly data z více než jednoho pozorovacího zdroje systému Jupiter.
Tři samostatné snímky zachycené v rámci multispektrálního průzkumu Juno. Zobrazuje stejný segment Jupitera současně ve třech různých vlnových délkách. Snímek zcela vlevo byl pořízen ve viditelném světle, střed ve střední infračervené oblasti a pravý snímek je pořízen při jiné vlnové délce infračerveného záření. Tento obrázek ukazuje důležité rysy, které lze vidět pouze v jednom spektrálním pásmu, zatímco ve zbývajících dvou zůstávají neviditelné. Kredit: Chris Moeckel / The Astrophysical Journal
Existuje spousta dalších nízko visících pozorovacích plodů dostupných pro koordinované úsilí, jako je Juno. Mars je obzvláště zajímavý, protože je to nejvíce prozkoumaná planeta mimo Zemi a jediná, která má fyzicky aktivní vozítka na svém povrchu. Vědci se zájmem o pochopení toho, kde metan z atmosféry Marsu by jistě prospěla koordinovaná pozorovací kampaň mezi několika orbitery kolem Marsu ( TGO a MAVEN ) a pozemské dalekohledy, jako je NASA Zařízení infračerveného dalekohledu na Havaji.
Orbitery kolem Marsu poskytují vynikající dvourozměrné řezy spektrálních dat, když procházejí přes konkrétní pás planety. Observatoře blíže k Zemi však mohou poskytnout údaje o celé polokouli planety, která je proti nim, a přidat vrstvu hloubky, která by vědcům umožnila poskládat trojrozměrný obraz, což by bylo nemožné pouze s použitím dat z orbiterů.
Infračervené teleskopické zařízení NASA by mohlo být zvláště užitečné při koordinaci pozorování s planetárními průzkumnými misemi. Poděkování: NASA / JPL
Stále existují určitá omezení pozemských pozorování, jako je skutečnost, že metan je přítomen také v zemské atmosféře, což by mohlo zkreslit data při pohledu na Mars. Aby se tento problém vyhnul, vědci přišli s důmyslnou metodou pozorování pouze Marsu, když se vzdaluje od (nebo k) Zemi rychlostí více než 13 km za sekundu. Tato diferenciální rychlost síť- (nebo modrá-) posouvá spektrální podpis marťanského metanu natolik, že jej lze odlišit od toho, který je jednoduše přítomen v zemské atmosféře.
Dalším zvláště zajímavým cílem společných pozorování je Titan , který byl v posledních letech předmětem intenzivního zkoumání kvůli jeho uhlovodíkovým jezerům a jeho bázi na metanu/ethanu hydrologický cyklus .
Měsíc je tak zajímavý, že se chystá přijmout svůj vlastníin situnávštěvník ve formě Vážka mise. Když Dragonfly v roce 2034 přistane, tým white paper doufá, že mnoho pozemských dalekohledů obrátí svůj zrak k Titanu, protože data shromážděná z povrchu pak mohou být koordinována se vzdálenějšími pozorováními. Dragonfly bude vybaven a hmotnostní spektrometr , který umožňuje detekci molekul, které nelze na dálku vidět, a odhaluje úplné složení atmosféry. Pozorování ze Země by zase mohlo poskytnout kontext pro tato měření.
Umělcova ilustrace přistávacího modulu Dragonfly na povrchu Titanu. Mise se ukáže jako vynikající příležitost pro koordinovaná pozorování. Může poskytovat na zemi data, která mohou být uvedena do kontextu s jinými, většími observatořemi. Poděkování: NASA / JHU-APL
Tato kombinovaná pozorování se zaměří na organickou chemii, která probíhá na Měsíci. Zvláště užitečným pozemským nástrojem je ALMA, observatoř, která uspořádala konferenci, která zahájila bílou knihu. ALMA je řada radioteleskopy , které jsou zvláště dobré v pozorování organických sloučenin a vytváření podrobných map jeho pozorovaných předmětů. Obě schopnosti by byly zvláště užitečné při pomoci misi Dragonfly a operátoři ALMA jsou již s Titanem velmi dobře obeznámeni.
Pole ve skutečnosti používalo Titan jako kalibrační cíl několik let poté, co bylo poprvé spuštěno, kvůli jeho jasu a zdánlivé stabilitě. Bohatá pozorování umožnila výzkumníkům studovat Titan a vývoj jeho atmosféry, odhalit dynamické procesy a vést k lepšímu pochopení Měsíce. Bohužel to také odhalilo, že Titan se aktivně mění, takže je méně vhodný jako cíl pro kalibraci toku. Tým ALMA poté přešel na použití pulsaru pro budoucí kalibrace.
Jen několik z 66 obřích radioteleskopů ALMA (NRAO)
Všechna data, která tým ALMA shromáždil, stejně jako téměř všechna astronomická data ze všech observatoří, které by mohly být povolány do společného pozorovacího úsilí, jsou nakonec zpřístupněny veřejnosti. Pokud však data o daném objektu nebyla shromážděna současně více než jednou observatoří, výhody koordinace jsou ztraceny, protože přechodné jevy by nebyly přítomny v obou těchto souborech dat. V jejich datových archivech mohou být uložena některá simultánní data objektu shromážděná více než jednou pozorovací platformou. Koordinace budoucích pozorovacích snah však mnohem pravděpodobněji povede k novým objevům, než k procházení starých dat. Společná pozorování mohou odhalit jevy, které by nebyly viditelné bez zkombinování datových souborů a odhalit nové a vzrušující pohledy do cizích světů.
Koordinace co největšího počtu těchto budoucích pozorovacích snah je hlavním záměrem nové bílé knihy. Až bude dekádový průzkum zamýšlen, aby se tento dokument zabýval sjezdy za několik let, bude mít tento tým příležitost koordinovat mnohem lepší budoucnost pro planetární pozorování.
Další informace:
Archiv: Synergie mezi pozemními a vesmírnými pozorováními ve sluneční soustavě i mimo ni
DUŠE: Konference Planets2020
The Astrophysical Journal: UV/Optické/IR zobrazení Jupiteru ve vysokém rozlišení v letech 2016-2019
