La NASA tiene algunos conceptos bastante avanzados en mente cuando se trata de la próxima generación de telescopios espaciales. Estos incluyen el Satélite de Encuesta Exoplaneta en tránsito (TESS), que recientemente tomó el espacio, así como el Telescopio espacial James Webb (JWST) (programado para lanzarse en 2020) y el Telescopio de reconocimiento infrarrojo de campo amplio (WFIRST), que todavía está en desarrollo.
Más allá de esto, la NASA también ha identificado varias propuestas prometedoras como parte de su Estudio Decadal 2020 para Astrofísica. Pero quizás el concepto más ambicioso es el que requiere un telescopio espacial compuesto por módulos que se ensamblen ellos mismos. Este concepto fue seleccionado recientemente para el desarrollo de la Fase I como parte del programa 2018 Conceptos avanzados innovadores de la NASA (NIAC).
El equipo detrás de este concepto está dirigido por Dmitri Savransky, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de Cornell. Junto con 15 colegas de todo Estados Unidos, Savransky ha producido un concepto para un telescopio espacial modular de ~ 30 metros (100 pies) con óptica adaptativa. Pero el verdadero pateador es el hecho de que estaría formado por un enjambre de módulos que se ensamblarían de forma autónoma.
El profesor Savransky está bien versado en telescopios espaciales y caza de exoplanetas, y ha ayudado en la integración y prueba del Gemini Planet Imager, un instrumento en el Telescopio Gemini Sur en Chile. También participó en la planificación de la Encuesta Exoplaneta Gemini Planet Imager, que descubrió un planeta similar a Júpiter orbitando 51 Eridani (51 Eridani b) en 2015.
Pero mirando hacia el futuro, el profesor Savransky cree que el autoensamblaje es el camino a seguir para crear un súper telescopio. Cuando él y su equipo describieron el telescopio en su propuesta:
“Toda la estructura del telescopio, incluidos los espejos primarios y secundarios, la estructura de soporte secundaria y el protector solar plano se construirán a partir de un único módulo de nave espacial producido en masa. Cada módulo estará compuesto por una nave espacial hexagonal de ~ 1 m de diámetro con un conjunto de espejo activo de borde a borde ".
Estos módulos se lanzarían de forma independiente y luego navegarían hasta el punto L2 Sol-Tierra utilizando velas solares desplegables. Estas velas se convertirán en el parasol plano del telescopio una vez que los módulos se unan y se ensamblen, sin la necesidad de asistencia humana o robótica. Si bien esto puede sonar radicalmente avanzado, ciertamente está en consonancia con lo que busca el NIAC.
"Eso es el programa NIAC", dijo el Dr. Savransky en una entrevista reciente con el Cornell Chronicle. "Presenta estas ideas que suenan un poco locas, pero luego trata de respaldarlas con algunos cálculos iniciales, y luego es un proyecto de nueve meses en el que está tratando de responder preguntas de viabilidad".
Como parte de los premios de la Fase I de NAIC 2018, que se anunciaron el 30 de marzo, el equipo recibió $ 125,000 durante un período de nueve meses para realizar estos estudios. Si estos son exitosos, el equipo podrá solicitar un premio de Fase II. Como indicó Mason Peck, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en Cornell y ex director de tecnología de la NASA, Savransky está en el camino correcto con su propuesta de NIAC:
"A medida que las naves espaciales autónomas se vuelven más comunes, y a medida que continuamos mejorando la forma en que construimos naves espaciales muy pequeñas, tiene mucho sentido hacer la pregunta de Savransky: ¿Es posible construir un telescopio espacial que pueda ver más lejos y mejor, usando solo ¿Componentes pequeños y económicos que se autoensamblan en órbita?
La misión objetivo de este concepto es el Gran Ultravioleta / Óptico / Infrarrojo Surveyor (LUVOIR), una propuesta que actualmente se está explorando como parte del Estudio Decadal 2020 de la NASA. Como uno de los dos conceptos investigados por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, este concepto de misión requiere un telescopio espacial con un espejo primario segmentado masivo que mida aproximadamente 15 metros (49 pies) de diámetro.
Al igual que el JWST, el espejo de LUVOIR estaría formado por segmentos ajustables que se desplegarían una vez que se desplegara en el espacio. Los actuadores y motores ajustarían y alinearían activamente estos segmentos para lograr el enfoque perfecto y capturar la luz de objetos débiles y distantes. El objetivo principal de esta misión sería descubrir nuevos exoplanetas, así como analizar la luz de aquellos que ya han sido descubiertos para evaluar sus atmósferas.
Como Savransky y sus colegas indicaron en su propuesta, su concepto está directamente en línea con las prioridades de las Hojas de ruta de tecnología de la NASA en instrumentos de ciencia, observatorios y sistemas de sensores y robótica y sistemas autónomos. También afirman que la arquitectura es un medio creíble para construir un telescopio espacial gigante, que no sería posible para generaciones anteriores de telescopios como Hubble y el JWST.
"James Webb será el observatorio astrofísico más grande que hayamos puesto en el espacio, y es increíblemente difícil", dijo. "Por lo tanto, subir de escala, a 10 metros o 12 metros o potencialmente incluso a 30 metros, parece casi imposible concebir cómo se construirían esos telescopios de la misma manera que los hemos estado construyendo".
Tras recibir un premio de Fase I, el equipo planea realizar simulaciones detalladas de cómo los módulos volarían por el espacio y se reunirían entre sí para determinar qué tan grandes deben ser las velas solares. También planean realizar un análisis del ensamblaje del espejo para validar que los módulos puedan lograr la figura de superficie requerida una vez ensamblados.
Como indicó Peck, si tiene éxito, la propuesta del Dr. Savransky podría cambiar el juego:
“Si el profesor Savransky demuestra la viabilidad de crear un gran telescopio espacial a partir de piezas pequeñas, cambiará la forma en que exploramos el espacio. Podremos permitirnos ver más lejos y mejor que nunca, tal vez incluso en la superficie de un planeta extrasolar ".
Los días 5 y 6 de junio, la NASA también llevará a cabo una Reunión de Orientación de NIAC en Washington D.C., donde todos los ganadores de la Fase I tendrán la oportunidad de reunirse y discutir sus ideas. Otras propuestas que recibieron un premio de Fase I incluyen robots de cambio de forma para explorar Titán, sensores aéreos livianos para explorar la atmósfera de Venus, robots de enjambre de aleteo para explorar Marte, una nueva forma de propulsión de haz para misiones interestelares (similar a Breakthrough Starshot) , un robot a vapor para mundos oceánicos y un hábitat autorreplicante hecho de hongos.
Puede leer más sobre estos conceptos, así como sobre los que recibieron el premio Fase II, aquí.
