JK skiria 3 mln. svarų Gyvenamųjų pasaulių observatorijai

Įsivaizduokite: Žemės dvynė slepiasi plauko storio atstumu nuo žvaigždės, kurios šviesa planetą užgožia dešimčia milijardų kartų. Maža dėmelė. Milžiniška akinimo šviesa. Kaip apskritai pradėti matyti tokį pasaulį?

Tai yra galvosūkis, kurį ruošiasi spręsti Didžiosios Britanijos astronomai. Jungtinės Karalystės kosmoso agentūra skyrė maždaug 3 mln. svarų, kad būtų pratęstas siūlomo pagrindinio instrumento, skirto NASA kitam flagmanui, Gyvenamųjų pasaulių observatorijai (HWO), kūrimas. Šios lėšos neužperka teleskopo per naktį. Jos finansuos kruopštų inžinerinį ir laboratorinį darbą, reikalingą paversti projektus į aparatinę įrangą, galinčią atskirti silpną planetinį šnabždesį nuo žvaigždės riaumojimo.

HWO pristatoma kaip kitas žingsnis po Roman ir Webb: observatorija su 8 metrų segmentiniu veidrodžiu ir ekstremaliu stabilumu, reikalingu tiesioginiam Žemės tipo planetų vaizdavimui. Įsivaizduokite atominių matmenų stabilumą. Įsivaizduokite, kaip blokuojant liepsnosvaidį pastebėti naktinį drugelį. Tokie palyginimai skamba dramatiškai, nes užduotis išties dramatiška. Norint pamatyti Žemės analogą aplink netolimą žvaigždę, teleskopas turi slopinti žvaigždės šviesą su tikslumu, artimu atomo pločiui.

Kaip HWO galėtų pamatyti Saulės sistemą, jei ji būtų už 30 šviesmečių. 

JK komandos nėra tik stebėtojos. Mokslininkai ir inžinieriai iš Durhamo, Atvirojo universiteto, Leicesterio, RAL Space, Portsmuto, Oksfordo, Jungtinės Karalystės astronomijos technologijų centro ir UCL Mullard kosminių mokslų laboratorijos vadovavo instrumentų studijoms, perduotoms NASA. Jų siūlomas Didelės raiškos vaizdintuvas (HRI) ir Daugiobjektinis spektrografas (MOS) galėtų tapti observatorijos akimis ir ausimis: kameromis ir spektrografais, kurie ir identifikuotų silpnas planetas, ir atskleistų jų atmosferų cheminę sudėtį.

Kodėl ta chemija svarbi? Nes tikrasis prizas nėra vien nuotrauka, o spektrograma. Absorbcijos linijos, įrėžtos į per atmosferą filtruotą žvaigždės šviesą, gali atskleisti deguonį, metaną, vandens garus ir kitas molekules, kurios tinkamomis kombinacijomis rodo procesus, susijusius su gyvybe. HWO susitelks į mūsų kosminį kiemą, taikydama žvaigždes maždaug per 30 šviesmečių, kur atspindėta uolėtų, vidutinio klimato planetų šviesa gali būti pakankamai stipri tyrimui.

Gyvenamųjų pasaulių observatorijos konceptualus dizainas, rodantis 8 m segmentinį pagrindinį veidrodį ir necentrinę antrinę dalį. 

Horizontas ilgas. HWO planuojama 2040-aisiais, o tai reiškia, kad šiandieniniai magistrantai ir doktorantai gali tapti misijos mokslininkais rytoj. Būtent todėl šie 3 mln. svarų svarbūs ne tik bandymų stendams ar optikai: jie palaiko ekspertų grandinę. Kurti pažangius detektorius, bangfronto valdymo sistemas ir koronografus yra vienas dalykas. Ugdyti aktyvią JK mokslininkų bendruomenę, pasirengusią analizuoti duomenis ir vadovauti atradimams, yra kitas. Abiejų reikia, jei Britanija nori užimti reikšmingą mokslinę rolę, kai observatorija pagaliau pakils į orbitą.

Vis dėlto kelias nėra be kliūčių. Tyrimų grupės visoje šalyje susiduria su finansiniais spaudimais ir institucijų mažinimais, kurie gali erodinti tas pačias galimybes, kurias ši iniciatyva siekia plėtoti. Jei techninis darbas pažengs, bet mokslo bendruomenė susilpnės, JK gali atiduoti lyderystės galimybes užsienio partneriams. Tai paprasta skaičiuotė už kvietimų tęsti investicijas: aparatinė įranga be naudotojų bazės duoda menką naudingumą.

Istoriškai Britanija paliko pėdsaką flagmanų misijose. JK komandos prisidėjo prie Hablo kosminio teleskopo ir užėmė lyderiaujančią rolę MIRI instrumentui Webbo teleskopui. Dabartinė programa remiasi ta palikimu, bet žengia į naują teritoriją: instrumentai, kuriuos nuo nulio projektuojant siekiama atrasti biosignatūras, kartu su koronografinėmis sistemomis, slopinančiomis akinimą.

Koks būtų sėkmės vaizdas? Pirmiausia, aštrūs vaizdai mažų, uolėtų pasaulių, esančių arti jų šeimininkių žvaigždžių. Tada — spektrai, atskleidžiantys atmosferinius dujas, vertas tolesnio tyrimo. Ir galbūt — sprendimo dalelė didžiausiam klausimui, kurį galime užduoti: ar mes vieni? Net neaptikimai pagerins modelius, apribos gyvenamumą ir informuos būsimų misijų planavimą.

Naujasis JK finansavimas plečia instrumentų kūrimo programą, padidina laboratorinių demonstracijų ir rizikos mažinimo veiklų apimtį, kad HRI ir MOS koncepcijos galėtų subręsti ir virsti įrangai, paruoštai skrydžiui. Komandos testuos detektorius, tobulins tikslaus bangfronto aptikimo ir valdymo sistemas bei kuriamo daugiaobjektinio spektrografo prototipus, galinčius dirbti tiek su taškiniais planetų šaltiniais, tiek su netolimų žvaigždžių sistemų sudėtingu fonu.

Tarptautinis bendradarbiavimas lieka kertinis. NASA vadovauja HWO, tačiau pagrindinės dalys laukiamos iš partnerių visame pasaulyje. JK tikslas aiškus: pristatyti kamerą teleskopo fokalinėje plokštumoje ir prisidėti prie sistemų, kurios padarys tiesioginį vaizdavimą įmanomą. Jei finansavimo aplinka stabilizuosis, šie indėliai gali užtikrinti ilgalaikę mokslinę dalį HWO atradimuose.

Po dviejų dešimtmečių, kai HWO pradės apžiūrėti vietines žvaigždes, projektas išbandys šiandien tobulinamus metodus ir instrumentus. Jauni mokslininkai, ruošiami dabar, bus tie, kurie interpretuos spektrus, atliks papildomus stebėjimus ir vadovaus komandoms, paverčiančioms silpnus fotonus į gilią įžvalgą. Tai ekspertizės, įrangos ir kantrybės maratonas. Tie 3 mln. svarų yra žymeklis kelyje. Varžybos tęsiasi.