Открытие более 5500 экзопланет, некоторые из которых находятся в обитаемых зонах своих звезд, открыло перед человечеством невероятные перспективы. Но прямое наблюдение этих далеких миров, особенно тех, которые потенциально могут поддерживать жизнь, остается сложной задачей. Яркость родительских звезд настолько велика, что она полностью затмевает слабый свет, исходящий от их планет-компаньонов. Эта проблема является камнем преткновения на пути к более подробному изучению внеземных миров.
Для преодоления этой трудности ученые разрабатывают технологию «звездных зонтиков» (starshades). Эти конструкции предназначены для блокирования света звезд, позволяя телескопам зафиксировать слабые лучи, идущие от планет, вращающихся вокруг них. Собранный свет может раскрыть ключевую информацию о планетах: их размер, орбитальный период и состав атмосферы, что является решающим для определения их потенциальной обитаемости.
Традиционно звездные зонтики имеют форму лепестков, что позволяет минимизировать дифракцию света. Но текущие конструкции сталкиваются с серьезными ограничениями. Их огромные размеры, достигающие сотен метров в поперечнике, делают невозможным их предварительную сборку и запуск в пределах традиционных ракетных обтекателей. Это требует сложных и дорогостоящих операций по развертыванию в космосе. Кроме того, для поддержания точного положения звездного зонтика на расстоянии десятков тысяч километров от телескопа требуется значительное количество топлива, что делает миссии менее эффективными и экономически затратными.
В качестве новаторского решения этих проблем, доктор Кристин Грегг, исследователь из Исследовательского центра NASA имени Эймса, предлагает использовать метаматериалы для создания звездных зонтиков. Метаматериалы обладают уникальными свойствами, которые могут значительно улучшить характеристики космических конструкций. Эти свойства включают в себя более низкую массу, повышенную прочность, а также способность гасить вибрации.
Использование метаматериалов позволяет создавать более легкие конструкции, что уменьшает расход топлива и увеличивает срок службы аппарата. Кроме того, устойчивость к разрушениям и вибрациям, благодаря использованию «фононных кристаллов», делает звездные зонтики более надежными в условиях космической среды. Фононные кристаллы, изначально разработанные для поглощения звуковых волн, здесь используются для подавления вибраций, вызванных микрометеоритами, солнечным излучением, а также процессом развертывания и сборки.
Концепция доктора Грегг также подразумевает роботизированную сборку звездного зонтика на орбите. Это позволит преодолеть ограничения, связанные с размерами, и создаст возможность для строительства структур любой сложности. Это важный шаг в развитии космических технологий, который позволит осваивать новые горизонты в астрономии.
Проект доктора Грегг является частью программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), которая финансирует прорывные идеи в области космических исследований. Джон Мазер, лауреат Нобелевской премии, также является участником этой программы и работает над аналогичными проектами, что свидетельствует о важности данной области исследований.
На данный момент проект доктора Грегг находится на первой фазе, сосредоточенной на разработке моделей и выборе подходящих материалов. После ее успешного завершения команда сможет подать заявку на вторую фазу финансирования. Целью NIAC является создание гигантского космического «лепестка», обладающего необходимыми механическими и структурными характеристиками.
Реализация этого проекта откроет новую эру в изучении экзопланет, позволяя нам заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной и, возможно, обнаружить жизнь за пределами нашей Солнечной системы. Использование метаматериалов и роботизированная сборка представляют собой революционный подход, который сможет приблизить нас к ответу на один из самых волнующих вопросов человечества: одиноки ли мы во Вселенной?
Разработка и реализация подобных проектов является многообещающим шагом, который может пролить свет на загадочные миры за пределами нашей Солнечной системы. Использование передовых технологий, таких как метаматериалы, может стать ключом к исследованию экзопланет, поиску внеземной жизни и пониманию нашего места во Вселенной.
Изображение носит иллюстративный характер
Для преодоления этой трудности ученые разрабатывают технологию «звездных зонтиков» (starshades). Эти конструкции предназначены для блокирования света звезд, позволяя телескопам зафиксировать слабые лучи, идущие от планет, вращающихся вокруг них. Собранный свет может раскрыть ключевую информацию о планетах: их размер, орбитальный период и состав атмосферы, что является решающим для определения их потенциальной обитаемости.
Традиционно звездные зонтики имеют форму лепестков, что позволяет минимизировать дифракцию света. Но текущие конструкции сталкиваются с серьезными ограничениями. Их огромные размеры, достигающие сотен метров в поперечнике, делают невозможным их предварительную сборку и запуск в пределах традиционных ракетных обтекателей. Это требует сложных и дорогостоящих операций по развертыванию в космосе. Кроме того, для поддержания точного положения звездного зонтика на расстоянии десятков тысяч километров от телескопа требуется значительное количество топлива, что делает миссии менее эффективными и экономически затратными.
В качестве новаторского решения этих проблем, доктор Кристин Грегг, исследователь из Исследовательского центра NASA имени Эймса, предлагает использовать метаматериалы для создания звездных зонтиков. Метаматериалы обладают уникальными свойствами, которые могут значительно улучшить характеристики космических конструкций. Эти свойства включают в себя более низкую массу, повышенную прочность, а также способность гасить вибрации.
Использование метаматериалов позволяет создавать более легкие конструкции, что уменьшает расход топлива и увеличивает срок службы аппарата. Кроме того, устойчивость к разрушениям и вибрациям, благодаря использованию «фононных кристаллов», делает звездные зонтики более надежными в условиях космической среды. Фононные кристаллы, изначально разработанные для поглощения звуковых волн, здесь используются для подавления вибраций, вызванных микрометеоритами, солнечным излучением, а также процессом развертывания и сборки.
Концепция доктора Грегг также подразумевает роботизированную сборку звездного зонтика на орбите. Это позволит преодолеть ограничения, связанные с размерами, и создаст возможность для строительства структур любой сложности. Это важный шаг в развитии космических технологий, который позволит осваивать новые горизонты в астрономии.
Проект доктора Грегг является частью программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), которая финансирует прорывные идеи в области космических исследований. Джон Мазер, лауреат Нобелевской премии, также является участником этой программы и работает над аналогичными проектами, что свидетельствует о важности данной области исследований.
На данный момент проект доктора Грегг находится на первой фазе, сосредоточенной на разработке моделей и выборе подходящих материалов. После ее успешного завершения команда сможет подать заявку на вторую фазу финансирования. Целью NIAC является создание гигантского космического «лепестка», обладающего необходимыми механическими и структурными характеристиками.
Реализация этого проекта откроет новую эру в изучении экзопланет, позволяя нам заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной и, возможно, обнаружить жизнь за пределами нашей Солнечной системы. Использование метаматериалов и роботизированная сборка представляют собой революционный подход, который сможет приблизить нас к ответу на один из самых волнующих вопросов человечества: одиноки ли мы во Вселенной?
Разработка и реализация подобных проектов является многообещающим шагом, который может пролить свет на загадочные миры за пределами нашей Солнечной системы. Использование передовых технологий, таких как метаматериалы, может стать ключом к исследованию экзопланет, поиску внеземной жизни и пониманию нашего места во Вселенной.
