Snart kommer astronomer och astrofysiker att ha mer iakttagande kraft än de vet vad de ska göra med. James Webb Space Telescope kommer inte bara en dag, någon gång under de kommande par åren, hoppas vi, om allt går bra, och om koronaviruset inte försenar det igen, starta och börja verksamheten. Men ett annat kraftfullt NASA-rymdteleskop som heter WFIRST har passerat ett viktigt steg och är ett steg närmare verkligheten.
WFIRST står för Wide Field Infrared Survey Telescope. Det kommer att ha ett 2,4 meter lins, i samma storlek som Hubbles objektiv. Men WFIRST kommer att ha ett brett synfält som är 100 gånger större än Hubbles. Det kommer att innehålla två vetenskapliga instrument: Wide Field Instrument (WFI) och ett koronsta instrument. Den är också utrustad med en 300 megapixelkamera.
Även om ordet Infraröd finns i teleskopets namn, kommer det också att observeras i synligt ljus. Ett pressmeddelande från NASA säger att WFIRST kommer att kunna "... upptäcka svaga infraröda signaler från hela kosmos samtidigt som de genererar enorma panoramaer av universum ..." Det är planerat att lanseras någon tid i mitten av 2020-talet.
Efter att ha nyligen passerat en kritisk milstolpe gav NASA WFIRST klarsignalen att påbörja hårdvaruutveckling och testning. WFIRSTs design är redan väl avancerad och rymdteleskopet använder mycket av teknik som redan är mogen. Det är en av orsakerna till att projektet har en beräknad utvecklingskostnad på endast cirka 3,2 miljarder dollar, vilket är mycket lägre än JWSTs prislapp på cirka 10 miljarder dollar.
WFIRSTs design kräver mycket teknik som redan är beprövad och sant, särskilt teleskopkomponenter av Hubble-kvalitet. NASA säger också att mycket av designen bygger på lärdomar på James Webbs svåra väg till slutförande.
Nästa steg för WFIRST är att slutföra uppdragsdesignen. NASA kommer att bygga testenheter och tekniska modeller för att se om designen tål både lansering och eventuella operationer i rymden. Efter lanseringen kommer WFIRST att gå in i en halobana vid Sun-Earth LaGrange 2-punkten, samma som JWST.
"Med en aldrig tidigare skådad kombination av bredd och djup kommer WFIRST att öppna en ny era när vi tittar på vårt universum."
Från NASA-videon "Simulerad bild visar kraften i NASA: s WFIRST."
WFIRST har riktigt intressanta vetenskapliga mål. Som ett infrarött teleskop är det lämpligt att ta upp större frågor om universum. Ett av målen är att svara på några av frågorna om mörk energi, kraften som driver universums expansion. Kosmologer vill veta hur mörk energi har förändrats över tid, och hur och varför expansionen av universum påskyndas.
Teleskopet kommer också att arbeta med exoplaneter, ett av astronomiens viktigaste ämnen. Vi vet fortfarande inte hur vanliga solsystem som våra är och hur bebörjbarheten bestäms. WFIRST hjälper astronomer att svara på dessa frågor.
Den kommer att använda sitt stycke för att direkt avbilda stora exoplaneter. Det tar också spektra av planeterna för att bestämma deras atmosfäriska sammansättning, något som hjälper oss att upptäcka biosignaturer.
Ett av WFIRSTs mest intressanta mål är en exoplanet folkräkning. NASA planerar att använda fenomenet microlensing för att slutföra en statistisk folkräkning av exoplaneter i Vintergatan. Microlensing är när en osynlig planet utanför vårt eget solsystem rör sig framför en avlägsen bakgrundstjärna. Planetens tyngdkraft fungerar som en lins, förstorar stjärnljuset och får den att se ljusare ut. NASA räknar med att WFIRST kommer att upptäcka tusentals exoplaneter på detta sätt, med några dokument som antyder 70 000 exoplaneter.
Teleskopet kommer också att behandla andra frågor som de är bestämda. Rymdvetenskap - och rymdteleskop - är fulla av överraskningar, så det kommer sannolikt att finnas upptäckter vi inte kan förutspå i förväg, och några överraskande resultat.
WFIRST kommer att ge samma högupplösta bilder som Hubble, men med ett mycket större synfält. För ett par månader sedan släppte NASA en video som visar WFIRSTs kraft. Som videon visar krävde ett Hubble-porträtt av Andromeda-galaxen över 400 enskilda bilder för att fångas och komponeras till en. Det tog också Hubble fyra år att göra det. Den kraftfulla WFIRST kan skapa en liknande mosaik med bara två bilder. Och det kommer bara att behöva cirka 90 minuter för att fånga var och en av de två.
Även om WFIRST är ett infrarött teleskop skiljer det sig från JWST - som också är ett infrarött 'omfattning - på flera sätt. Medan WFIRST kommer att ge panoramautsikt över kosmos är JWST mycket känsligare i det infraröda. JWSTs känslighet kommer dock till ett pris. Det kräver extrem kyla för att utföra dessa observationer, och teleskopet har en komplex och kritisk solskydd för att hålla det svalt. Denna solsköld måste vikas och förpackas i raketen för lansering och tas ut innan JWST påbörjar verksamheten.
WFIRST är också ett infrarött teleskop, men det kräver inte samma låga driftstemperatur. Den behöver fortfarande ett kylsystem, men inte en svår och tekniskt komplexa solskydd. JWSTs driftstemperatur är 50 Kelvin (-223 ° C eller -370 ° F). WFIRSTs driftstemperatur är inte klar än, men NASA-designdokumenten säger att det är cirka 200 Kelvin (-73 C eller -100 F).
Både JWST och WFIRST är infraröda 'omfattningar, och deras uppdrag kan överlappa varandra på vissa sätt. När WFIRST hittar något av särskilt intresse kan JWST observera det med större infrarödkänslighet. Denna typ av överlappning är en byggsten av teleskopuppdrag och design. Till exempel kommer det kommande Vera C. Rubin Observatory, som bör se första ljuset senare i år, undersöka himlen för övergående föremål. När något som en supernova upptäcks kommer andra teleskop att få i uppdrag att observera det närmare.
För tillfället finansieras WFIRST endast fram till september 2020. NASA vidtar den administrativa försiktighetsåtgärden eftersom de vill avsluta James Webb och få den att fungera. Att ha två stora och komplexa projekt som pågår samtidigt - båda rymdteleskop - komplicerar båda projekten.
WFIRSTs tentativa lanseringsdatum är någon gång under 2025. Det planerade uppdragets varaktighet är fem år.
MER:
- Pressmeddelande: NASA godkänner utveckling av universum-studerande, planet-Finding Mission
- NASA: Infrarött rymdteleskop med brett fält
- Tekniska artiklar: Telekopet för bredfältinfrarött undersökning: 100 Hubbles för 2020-talet
- Rymdmagasinet: WFIRST får sitt avsnitt för att blockera stjärnorna och avslöja deras planeter
