Obytná zobrazovací mise na exoplanetu - Habitable Exoplanet Imaging Mission
Typ mise | Vesmírná observatoř |
---|---|
Operátor | NASA |
webová stránka | www |
Trvání mise | 5 až 10 let (navrhováno) [1] |
Vlastnosti kosmické lodi | |
Odpalovací mše | 18 550 kilogramů (maximálně) [1] |
Suchá hmota | ≈ 10 160 kg (22 400 lb) |
Hmotnost užitečného zatížení | ≈ 6 080 kg (13 400 lb) (dalekohled + nástroje) |
Napájení | 6,9 kW (maximum) [1] |
Začátek mise | |
Datum spuštění | 2035 (navrhováno) |
Raketa | Observatoř: Space Launch System (SLS) Blok 1B [1] Hvězdný stín: Falcon Heavy |
Orbitální parametry | |
Režim | Lagrangeův bod (Slunce-Země L2) |
Hlavní | |
Průměr | 4 m (13 stop) |
Vlnové délky | Viditelné; případně UV, NIR, IR (91 - 1000 nm) |
Rozlišení | R ≥ 60 000; SNR ≥ 5 na rozlišovací prvek na cílech AB ≥ 20 mag (GALEX FUV) v expozičních dobách ≤12 h [1] |
Nástroje | |
VIS kamera, UV spektrograf, koronograf, hvězdný stín [1][2] | |
The Obytná zobrazovací mise na exoplanetu (HabEx) je vesmírný dalekohled koncept, který by byl optimalizován pro hledání a zobrazení velikosti Země obyvatelné exoplanety v obyvatelné zóny jejich hvězd, kde kapalná voda může existovat. HabEx by chtěl pochopit, jak běžné pozemské světy za Sluneční Soustava může být a rozsah jejich charakteristik. Bylo by to optické, UV a infračervený dalekohled, který by také používal spektrografy studovat planetární atmosféry a zatmění světlo hvězd buď s interním koronograf nebo externí hvězdný stín.[3]
Návrh, který byl poprvé předložen v roce 2016, je pro a Velké strategické vědecké mise NASA mise. Pokud bude vybrána v roce 2021, bude fungovat v Lagrangeův bod L2.
Přehled

V roce 2016 začala NASA zvažovat čtyři různé vesmírné dalekohledy jako další vlajková loď (Velké strategické vědecké mise ).[3] Jedná se o zobrazovací misi obyvatelné exoplanety (HabEx), Velký ultrafialový optický infračervený průzkum (LUVOIR), Vesmírný dalekohled Origins, a Lynx X-ray Surveyor. V roce 2019 předají čtyři týmy své závěrečné zprávy Národní akademie věd, jehož nezávislý Dekadální průzkum výbor radí NASA, která mise by měla mít nejvyšší prioritu. Výběr se má uskutečnit v roce 2021, a pokud bude vybrán, spuštění bude přibližně v roce 2035.[3]
Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEx) je koncept mise k přímému zobrazení planetárních systémů kolem hvězd podobných Slunci.[4][5] HabEx bude citlivý na všechny typy planet; jeho hlavním cílem je však přímé zobrazení skalních exoplanet o velikosti Země a jejich charakterizace atmosférický obsah. Měřením spekter těchto planet bude společnost HabEx hledat podpisy obyvatelnosti, jako je voda, a bude citlivá na plyny v atmosféře, které potenciálně svědčí o biologické aktivitě, jako je kyslík nebo ozon.[5]
Vědecké faktory a cíle
Hlavním vědeckým cílem společnosti HabEx je objev a charakterizace planet o velikosti Země v obyvatelných zónách blízkých hvězd hlavní sekvence, bude také studovat celou řadu exoplanet v rámci systémů a také umožní širokou škálu obecné astrofyzikální vědy.
Mise bude zejména určena k hledání známek obyvatelnost a bio podpisy v atmosférách skalních planet o velikosti Země umístěných v obyvatelná zóna blízkých hvězd slunečního typu.[6] Absorpční funkce z CH
4, H
2Ó, NH
3, a CO a emisní funkce z Na a K., jsou v rozsahu vlnových délek očekávaných pozorování HabEx.
S kontrastem, který je 1000krát lepší než ten dosažitelný s Hubbleův vesmírný dalekohled,[6] HabEx mohl vyřešit velké prachové struktury, sledující gravitační účinek planet. Zobrazením několika slabých protoplanetární disky poprvé HabEx umožní srovnávací studie inventáře a vlastností prachu v široké škále hvězdné klasifikace.[4] Tím se nastaví Sluneční Soustava v perspektivě nejen z hlediska populací exoplanet, ale také z hlediska morfologií prachových pásů.[6]
Obecná astronomie
Všeobecné astrometrie a astrofyzika pozorování lze provádět, je-li to odůvodněno vysokým vědeckým výnosem, přičemž je stále kompatibilní s hlavními vědeckými cíli exoplanety a preferovanou architekturou. V současné době se uvažuje o široké škále výzkumů pro obecný astrofyzikální program HabEx. Pohybují se od studií úniku galaxií a mezigalaktické médium reionizace prostřednictvím měření únikové frakce ionizující fotony, ke studiu životního cyklu baryony jak proudí dovnitř a ven z galaxií, aby vyřešili hvězdné populační studie, včetně dopadu hmotných hvězd a dalších místních podmínek prostředí na rychlost a historii vzniku hvězd.[6] Mezi exotičtější aplikace patří astrometrická pozorování místních trpasličí galaxie pomoci omezit povahu temná hmota a přesné měření místní hodnoty Hubbleova konstanta.[6]
Následující tabulka shrnuje možná vyšetřování, která jsou v současné době doporučována pro obecnou astrofyziku HabEx:[6]
Řidič vědy | Pozorování | Vlnová délka |
---|---|---|
Místní Hubbleova konstanta | obraz Cepheid v supernova typu Ia hostitelské galaxie | Optický-NIS |
Únik galaxie a reionizace | UV zobrazování galaxií (LyC fotony úniková část) | UV, nejlépe až na LyC při 91 nm |
Vesmírný baryon cyklus | UV zobrazování a spektroskopie absorpčních linií v pozadí kvasary | Zobrazování: až 115 nm Spektroskopie: až do 91 nm |
Masivní hvězdy /zpětná vazba | UV zobrazování a spektroskopie v mléčná dráha a blízké galaxie | Zobrazování: 110–1000 nm Spektroskopie: 120–160 nm |
Hvězdná archeologie | Vyřešená fotometrie jednotlivých hvězd v blízkých galaxiích | Optické: 500–1000 nm |
Temná hmota | Fotometrie a astrometrický správný pohyb hvězd v trpasličích galaxiích místních skupin | Optické: 500–1000 nm |
Předběžné požadované specifikace


Na základě vědeckých faktorů a účelu vědci zvažují přímé zobrazování a spektroskopie odraženého světla hvězd v viditelné spektrum, s možným rozšířením do UV a blízko infračerveného části spektrum. Dalekohled má primární monolitické zrcadlo o průměru 4 metry (13 stop).
Absolutní minimální rozsah nepřetržité vlnové délky je 0,4 až 1 μm, s možným rozšířením krátkých vlnových délek pod 0,3 μm a blízko infračerveného rozšíření na 1,7 μm nebo dokonce 2,5 μm, v závislosti na ceně a složitosti.[6]
Pro charakterizaci mimozemské atmosféry, bude delší vlnové délky by vyžadovalo hvězdný stín 52 m (171 ft), který by se spouštěl samostatně na a Falcon Heavy,[1] nebo větší dalekohled, aby se snížilo množství světla na pozadí. Alternativou by bylo ponechat koronograf malý. Charakterizující exoplanety na vlnových délkách kratších než ~ 350 nm bude vyžadovat plně UV citlivý vysoce kontrastní optický sled, aby se zachovala propustnost, a zpřísní všechny požadavky vlnoplochy, ať už jde o hvězdný stín nebo architekturu koronografu.[6] Takové vysoké prostorové rozlišení a pozorování s vysokým kontrastem by také otevřely jedinečné schopnosti pro studium formování a vývoje hvězd a galaxií.
Biologické podpisy
HabEx by hledal potenciál biologický podpis plyny v atmosférách exoplanet, jako např Ó
2 (0,69 a 0,76 μm) a jeho fotolytický produkt ozón (Ó
3). Na straně dlouhé vlnové délky by rozšíření pozorování na 1,7 μm umožnilo vyhledávat další silné vodní podpisy (na 1,13 a 1,41 μm) a také by umožnilo hledat důkazy, že detekované Ó
2 a Ó
3 plyny byly vytvořeny abiotickými procesy (např. hledáním prvků z CO
2, CO, Ó
4 ). Další infračervená schopnost až ~ 2,5 μm by umožnilo vyhledávat sekundární prvky, jako je metan (CH
4 ), které mohou být v souladu s biologickými procesy. Další posunování v UV světle může také umožnit rozlišení mezi biotickým, vysokým O2 atmosféra z abiotika, CO
2- bohatá atmosféra založená na absorpci ozonu 0,3 μm.[6]
Molekulární kyslík (Ó
2) může být produkován geofyzikálními procesy, stejně jako vedlejším produktem fotosyntéza podle formy života, i když povzbuzující, Ó
2 není spolehlivým biologickým podpisem a mělo by být bráno v úvahu v jeho environmentálním kontextu.[7][8][9][10]
Reference
- ^ A b C d E F G HabEx Konečná zpráva. Tým studijní skupiny Obyvatelná exoplanetová observatoř. JPL / NASA. 29. srpna 2019
Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
- ^ Sada nástrojů HabEx. NASA JPL. Přístup k 11. prosinci 2019
Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
- ^ A b C Scoles, Sarah (30. března 2016). „NASA považuje svůj další stěžejní vesmírný dalekohled“. Scientific American. Citováno 15. října 2017.
- ^ A b Mennesson, Bertrand (6. ledna 2016). „Studie zobrazovací mise Obytná exoplaneta (HabEx)“ (PDF). JPL (NASA). Citováno 15. října 2017.
Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
- ^ A b Seager, Sara; Gaudi, Scott; Mennesson, Bertrand. „Obyvatelská mise pro zobrazování exoplanet (HabEx)“. Laboratoř tryskového pohonu. NASA. Citováno 15. října 2017.
Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
- ^ A b C d E F G h i Mennesson, Bertrand; Gaudi, Scott; Seager, Sara; Cahoy, Kerri; Domagal-Goldman, Shawn; et al. (24. srpna 2016). MacEwen, Howard A .; et al. (eds.). Zobrazovací mise Habitable Exoplanet (HabEx): předběžné vědecké ovladače a technické požadavky (PDF). SPIE. doi:10.1117/12.2240457.
- ^ Léger, Alain (2004). „Nová rodina planet?“ Oceánské planety"". Icarus. 169 (2): 499–504. arXiv:astro-ph / 0308324. Bibcode:2004Icar..169..499L. doi:10.1016 / j.icarus.2004.01.001.
- ^ Extrémní ztráta vody a hromadění abiotického kyslíku na planetách v obytných zónách trpaslíků. Luger R. a Barnes R. Astrobiologie. 14. února 2015, ročník 15, vydání 2; stránky 119–143. DOI: 10.1089 / ast.2014.1231
- ^ Titania může vytvářet abiotické kyslíkové atmosféry na obyvatelných exoplanetách. Norio Narita, Takafumi Enomoto, Shigeyuki Masaoka a Nobuhiko Kusakabe. Vědecké zprávy 5, číslo článku: 13977 (2015); doi: 10,1038 / srep13977
- ^ Seager, Sara (2013). „Obyvatelnost Exoplanet“. Věda. 340 (577): 577–581. Bibcode:2013Sci ... 340..577S. doi:10.1126 / science.1232226. PMID 23641111.