Hubble Space Telescope har funnits i rymden i 28 år och producerat några av de vackraste och vetenskapligt viktigaste bilderna av kosmos som mänskligheten någonsin har tagit. Men låt oss inse det, Hubble håller på att bli gammal och det kommer förmodligen inte vara med oss för mycket längre.
NASA: s James Webb rymdteleskop är i de sista testerna och WFIRST väntar i vingarna. Du kommer att vara glad att veta att det finns ännu fler rymdteleskoper i verk, en uppsättning av fyra kraftfulla instrument i design just nu, som kommer att vara en del av nästa Decadal Survey, och hjälpa till att svara på de mest grundläggande frågorna om kosmos.
Jag vet, jag vet, James Webb rymdteleskopet har inte ens nått rymden ännu, och det kan fortfarande bli fler förseningar när det går igenom sin nuvarande testrunda. När jag spelar in den här videon ser det ut som maj 2020, men kom igen, du vet att det kommer att bli förseningar.
Och så finns det WFIRST, det vidvinklade infraröda rymdteleskopet som faktiskt är gjorda av ett gammalt Hubble-klassteleskop som National Reconnaissance Office inte behövde mer. Vita huset vill avbryta det, kongressen räddade det, och nu bygger NASA delar av det. Om vi antar att det inte blir fler förseningar tittar vi på en lansering i mitten av 2020-talet.
Jag har faktiskt gjort ett avsnitt om superteleskop och pratat om James Webb och WFIRST, så om du vill lära dig mer om dessa observatorier, kolla in det först.
Idag kommer vi att gå vidare in i framtiden för att titta på nästa nästa generations teleskop. De som kan lanseras efter teleskopet som lanseras efter teleskopet som kommer nästa.
Innan jag går igenom dessa uppdrag måste jag prata om Decadal Survey. Detta är en rapport som skapats av US National Academy of Sciences för kongressen och NASA. Det är i huvudsak en önskelista från forskare till NASA, som definierar de största frågorna de har inom sitt vetenskapsområde.
Detta gör att kongressen kan tilldela budgetar och NASA för att utveckla uppdragsidéer som hjälper till att uppfylla så många av dessa vetenskapliga mål som möjligt.
Dessa undersökningar görs en gång varje årtionde och sammanför kommittéer inom jordvetenskap, planetvetenskap och astrofysik. De presenterar idéer, argumenterar, röstar och blir så småningom överens om en uppsättning rekommendationer som kommer att definiera vetenskapliga prioriteringar under det kommande decenniet.
Vi befinner oss för närvarande under decadalundersökningsperioden 2013–2022, så om bara några år kommer nästa undersökning att ske och definiera uppdragen 2023–2032. Jag vet, det låter verkligen som en avlägsen framtid, men tiden är faktiskt på att få bandet igen.
Om du är intresserad sätter jag en länk till den senaste decadalundersökningen, det är ett fascinerande dokument och du får en bättre känsla för hur uppdrag samlas.
Vi är fortfarande några år borta från det slutliga dokumentet, men seriösa förslag är i planeringsstadier för nästa generations rymdteleskop, och de är fantastiska. Låt oss prata om dem.
HabEx
Det första uppdraget vi kommer att titta på är HabEx, eller Habitable Exoplanet Imaging Mission. Detta är ett rymdskepp som direkt fotograferar planeter som kretsar runt andra stjärnor. Det kommer att rikta in sig på alla typer av planeter, från heta jupiter till superjordar, men det primära målet är att fotografera jordliknande exoplaneter och mäta deras atmosfärer.
Med andra ord kommer HabEx att försöka upptäcka livssignaler på planeter som kretsar kring andra stjärnor.
För att få detta gjort måste HabEx blockera ljuset från stjärnan, så att mycket svagare planeter i närheten kan avslöjas. Det har ett och kanske två sätt att göra detta.
Den första är att använda en krigsavsnitt. Detta är en liten prick som sitter i själva teleskopet, som är placerat framför stjärnan och blockerar dess ljus. Det återstående ljuset som passerar genom teleskopet kommer från svagare föremål runt stjärnan och kan avbildas av instrumentets sensor.
Teleskopet har en speciell deformerbar spegel som kan justeras och justeras tills de svagare planeterna syns.
Här är ett exempel på en kranskrift som används på European Southern Observatory's Very Large Telescope. Den centrala stjärnan är dold och avslöjar den ljusare dammskivan runt den. Här är en direkt bild av en brun dvärg som kretsar runt en stjärna.
Och detta är en av de mest dramatiska videor som jag tror jag någonsin har sett, med fyra världar av Jupiter-storlek som kretsar runt stjärnan HR 8799. Det är lite av ett trick, forskarna animerade planetenes rörelse mellan observationerna, men fortfarande, wow.
Den andra metoden för att blockera ljuset är att använda en Starshade. Detta är ett helt separat rymdskepp som ser ut som ett kugghjul. Den flyger tiotusentals kilometer från teleskopet, och när det är perfekt placerat blockerar det ljuset från den centrala stjärnan, samtidigt som det låter ljus från planeterna läcka runt kanterna.
Tricket med en Starshade är de kronblad som skapar en mjukare kant så att ljusvågorna från den svagare planeten är mindre böjda. Detta skapar en mycket mörk skugga som borde ha bästa chans att avslöja planeter.
Till skillnad från de flesta uppdrag, kan Starshades som detta användas med alla observatorier i rymden. Så Hubble, James Webb eller något annat observatorium kan dra nytta av detta instrument.
Vi har alltid klagat på hur vi bara kan se en bråkdel av planeterna där ute med metoden Transit eller radiell hastighet på grund av hur saker går i linje. Men med ett uppdrag som HabEx kan planeter ses riktning, i alla konfigurationer.
Förutom detta primära uppdrag kommer HabEx också att användas för en mängd astrofysiker, som att observera det tidiga universum och studera kemikalierna från de största stjärnorna före och efter de exploderar som supernovaer.
Lodjur
Nästa upp, Lynx, som kommer att vara NASA: s nästa generations röntgenteleskop. Överraskande är det inte en förkortning, den har bara fått sitt namn efter djuret. I olika kulturer troddes Lynxes ha den övernaturliga förmågan att se den sanna naturen hos saker.
Röntgenstrålar är i den högre änden av det elektromagnetiska spektrumet, och de är blockerade av jordens atmosfär, så du behöver ett rymdteleskop för att kunna se dem. Just nu har NASA sitt Chandra röntgenobservatorium, och ESA arbetar med sitt ATHENA-uppdrag, som kommer att lanseras 2028.
Lynx kommer att agera som en partner till James Webb Space Telescope, kikar ut till kanten av det observerbara universum, avslöjar de första generationerna av supermassiva svarta hål och hjälper till att kartlägga deras bildning och sammanslagningar över tid. Det kommer att se strålning från den heta gasen från den tidiga kosmiska webben, eftersom de första galaxerna samlades.
Och sedan kommer det att användas för att undersöka vilken typ av föremål Chandra, XMM Newton och andra röntgenobservatorier fokuserar på: pulsars, galaxkollisioner, kollapsar, supernovaer, svarta hål och mer. Även normala stjärnor kan avge röntgenstrålning som berättar mer om dem.
Den stora majoriteten av universums materia ligger i gasmoln så varm som en miljon Kelvin. Om du vill se universum som det verkligen är, vill du titta på det i röntgenstrålar.
Röntgendeleskop skiljer sig från observatorier för synligt ljus som Hubble. Du kan inte bara ha en spegel som studsar röntgenstrålar. Istället använder du beteinspeglar som lätt kan omdirigera fotoner som träffar dem, så att de tränger ner till en detektor.
Med en 3-meters ytterspegel, trattens utgång, kommer den att ge 50-100 gånger känsligheten med 16 gånger synfältet och samla fotoner med 800 gånger Chandras hastighet.
Jag är inte säker på vad jag ska säga mer. Det kommer att vara ett monster röntgenobservatorium. Lita på mig, astronomer tycker att detta är en mycket bra idé.
Origins rymdteleskop
Därefter Origins Space Telescope eller OST. Liksom James Webb och Spitzer Space Telescope kommer OST att bli ett infrarött teleskop, utformat för att observera några av de coolaste föremålen i universum. Men det kommer att bli ännu större. Medan James Webb har en primär spegel 6,5 meter över, kommer OST-spegeln att vara 9,1 meter tvärs över.
Föreställ dig ett teleskop nästan lika stort som de största markteleskop på jorden, men ute i rymden. I rymden.
Det blir inte bara stort, det blir kallt.
NASA kunde svalna Spitzer till bara 5 Kelvin - det är 5 grader över absolut noll, och bara lite varmare än universumets bakgrundstemperatur. De planerar att få Origins ner till 4 Kelvin. Det låter inte som mycket, men det är en enorm teknisk utmaning.
Istället för att bara kyla rymdskeppet med flytande helium som de gjorde med Spitzer, kommer de att behöva ta ut värmen i steg, med reflektorer, radiatorer och slutligen en kryokylare runt själva instrumenten.
Med ett stort, kallt infrarött teleskop kommer Origins att driva bortom James Webbs syn på bildandet av de första galaxerna. Det kommer att se till eran då de första stjärnorna bildades, en tid som astronomer kallar de mörka åldrarna.
Det kommer att se bildandet av planetariska system, dammskivor och direkt observera atmosfärerna från andra planeter som letar efter biosignaturer, bevis på liv där ute.
Tre spännande uppdrag, som kommer att driva vår kunskap om universum framåt. Men jag har sparat det största, mest ambitiösa teleskopet för sist
LUVOIR
LUVOIR, eller den stora UV / optiska / IR-mätaren. James Webb kommer att bli ett kraftfullt teleskop, men det är ett infrarött instrument som är utformat för att titta på svalare föremål i universum, som rödförskjutna galaxer i början av tiden eller nybildande planetariska system. Origins Space Telescope kommer att vara en bättre version av James Webb.
LUVOIR kommer att bli den verkliga efterföljaren till Hubble Space Telescope. Det kommer att vara ett enormt instrument som kan se i infrarött, synligt ljus och ultraviolett.
Det finns två mönster i verken. En som är 8 meter tvärs över och kan starta på ett tungt lyftfordon som Falcon Heavy. Och en annan design som skulle använda Space Launch System som mäter 15 meter överallt. Det är 50% större än det största jordbaserade teleskopet. Kom ihåg att Hubble är bara 2,6 meter.
Det kommer att ha ett brett synfält och en serie filter och instrument som astronomer kan använda för att observera vad de vill. Den kommer att vara utrustad med en koronograf som vi talade om tidigare, för att direkt observera planeter och dölja deras stjärnor, en spektrograf för att ta reda på vilka kemikalier som finns i exoplanet-atmosfärer med mera.
LUVOIR kommer att vara ett instrument för allmänt syfte, som astronomer kommer att använda för att göra upptäckter över områdena astrofysik och planetvetenskap. Men några av dess kapacitet kommer att omfatta: direkt observera exoplaneter och söka efter biosignaturer, kategorisera alla olika sorters exoplaneter där ute, från heta Jupiters till superjordar.
Det kommer att kunna se föremål i solsystemet bättre än någonting annat - om vi inte har ett rymdskepp där, kommer LUVOIR att vara en ganska bra vy. Här är till exempel en vy över Enceladus från Hubble jämfört med vyn från LUVOIR.
Det kommer att kunna titta ut var som helst i universum för att se mycket mindre strukturer än Hubble. Den kommer att se de första galaxerna, de första stjärnorna och hjälpa till att mäta koncentrationerna av mörk materia över hela universum.
Astronomer förstår fortfarande inte helt vad som händer när stjärnor samlar tillräckligt med massa för att antändas. LUVOIR kommer att titta in i stjärnbildande regioner, kika igenom gasen och dammet och se de tidigaste ögonblicken av stjärnbildningen såväl som planeter som kretsar runt dem.
Har jag fått dig helt och helt upphetsad över astronomiens framtid? Bra. Men här kommer de dåliga nyheterna. Det finns nästan ingen chans att verkligheten matchar denna fantasi.
Tidigare denna månad meddelade NASA att uppdragsplanerare som arbetar med dessa rymdteleskoper kommer att behöva begränsa sina budgetar till mellan tre och fem miljarder dollar. Fram till nu hade inte planerare några riktlinjer, de skulle bara utforma instrument som kunde få vetenskapen klar.
Ingenjörer hade arbetat med uppdragsplaner som lätt kunde korsa 5 miljarder dollar för HabEx, Lynx och OST och övervägde mycket större 20 miljarder dollar för LUVOIR.
Trots att kongressen har drivit på överraskande stora budgetar för NASA, vill rymdbyrån att dess planerare ska vara konservativa. Och när du tänker på hur över budget och sent James Webb har blivit är det inte helt förvånande.
James Webb skulle ursprungligen kosta mellan en och tre poäng fem miljarder dollar och lansera mellan 2007 och 2011. Nu ser det ut som 2020 för en lansering, kostnaderna har brutit förbi en kongress som mandat 8,8 miljarder dollar budget, och det är tydligt att det fortfarande är mycket av det arbete som ska göras.
I ett nyligen skakatest hittade ingenjörer brickor och skruvar som skakade ur teleskopet. Det här är inte som en IKEA-hylla med kvarvarande delar. Dessa bitar är viktiga.
Trots att det har räddats från huggblocket beräknas WFIRST-teleskopet uppgå till 3,9 miljarder dollar, uppåt från dess ursprungliga budget på 2 miljarder dollar.
Ett, två eller kanske till och med alla dessa teleskoper kommer så småningom att byggas. Detta är vad forskarna tycker är viktigast för att göra nästa upptäckter inom astronomi, men gör dig redo för budgetstrider, kostnadsöverskridanden och sträckning av tidslinjer. Vi vet bättre när alla studier sammanträder under 2019.
Det skulle kräva någon form av teknisk mirakel för att alla fyra teleskop ska komma samman, i tid och på budget, för att sprängas ut till rymden 2035. Jag håller dig uppdaterad.
