De flesta av oss har upplevt frustrationen från föroreningar, dimma eller moln som förvandlat en natt med att stargazing till en övning i frustration. Även i omloppsbana kan teleskop inte se för bra genom dammet som tappar det inre solsystemet. Men ett team av forskare från NASA har kommit med ett sätt att lyfta astronomin ur denna kosmiska dimma.
Venus, Jorden och Mars går runt i ett dammmoln av kometer och tillfälliga kollisioner mellan asteroider. Detta så kallade zodiakmoln är solsystemets mest lysande drag efter solen och kan vara upp till tusen gånger ljusare än de objekt astronomerna faktiskt riktar sig till. Ljuset påverkar orbitalobservationer på samma sätt som ljus från en fullmåne påverkar markbaserade observationer. Zodiacal-molnet är så ljust att det har stört varje infrarött, optiskt och ultraviolett astronomiskt observationsuppdrag som NASA någonsin har lanserat.
"För att uttrycka det enkelt, har det aldrig varit natt för rymdastronomer," sa Matthew Greenhouse, en astrofysiker vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, MD. Ljuset från molnet är störst i planet för jordens omloppsbana, samma plan där varje rymdteleskop arbetar.
Så hur planerar NASA att komma bort från molnet? Genom att luta framtida teleskopbanor. Denna typ av justering skulle låta rymdfarkoster spendera en betydande del av varje bana över och under det tjockaste dammet, vilket ger det en tydligare bild av föremål i rymden.
"Bara genom att placera ett rymdteleskop på dessa lutande banor, kan vi förbättra dess känslighet med en faktor två i nästan ultraviolett och 13 gånger i det infraröda," förklarade Greenhouse. "Det är ett genombrott i vetenskapskapaciteten med absolut ingen ökning av storleken på teleskopets spegel."
Greenhouse har samarbetat med Scott Benson och COLlaborative Modelling and Parametric Assessment of Space Systems (COMPASS), båda vid NASA: s Glenn Research Center i Cleveland, OH. De undersöker uppdrag för att sätta ett teleskop i den här typen av vinkelplan - en extra zodiacal bana - med hjälp av nyutveckling inom soluppsättningar, elektrisk framdrivning och lägre kostnadskostnader för sjösättning.
De har utvecklat ett proof-of-concept-uppdrag som kallas Extra Zodiacal Explorer (EZE), ett 1 500-kilos observatorium i EX-klass. EZE skulle lansera på en SpaceX Falcon 9-raket. En kraftfull ny solelektrisk enhet som dess övre etapp skulle rikta rymdskeppet på en svårighetsstöd manöver förbi jorden eller Mars, en flyby som skulle omdirigera uppdraget till en bana som lutar så mycket som 30 grader till jordens.
NASAs Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) motor är en förbättrad typ av jon-drivenhet. Det fungerar genom att ta bort elektroner från atomer av xenongas och accelerera de laddade jonerna genom ett elektriskt fält för att skapa drivkraft. Även om dessa typer av motorer ger mycket mindre drivkraft vid en viss tidpunkt än traditionella kemiska raketer, är de mycket mer bränsleeffektiva och kan arbeta i flera år.
Två av dessa avancerade motorer, som får sin kraft från ombord soluppsättningar, skulle hysas i EZE övre etapp. De skulle skjuta för att skicka rymdskeppet på planetariska flyby som skulle sätta det i en extra-zodiacal bana. "Vi har kört en NÄSTA thruster i mer än 40 000 timmar i marktestning, mer än dubbelt så länge som thrusterens livslängd behövs för att leverera EZE-rymdskeppet till dess extra-zodiakobana," förklarade Benson. "Detta är mogen teknik som möjliggör mycket mer kostnadseffektiva rymduppdrag inom både astrofysik och planetvetenskapsdiscipliner."
Om detta konceptuppdrag fungerar, säger teamet, kommer det att vara det bästa resultatet från ett observatorium i NASA: s Explorer-program. Det kommer också att vara en spelväxlare. Som Greenhouse förklarade, "kommer det att göra extra-zodiakbanor tillgängliga för alla astronomer som föreslår NASA: s Explorer-program. Detta möjliggör en aldrig tidigare skådad vetenskapskapacitet för astrofysikforskare. ”
Källa: NASA.
