science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoofdinstrument voor NASA's WFIRST-missie voltooit mijlpaalbeoordeling

Stilstaand beeld met hoge resolutie van het WFIRST-ruimtevaartuig tegen een sterrenachtergrond. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

Om te weten hoe het universum zal eindigen, we moeten weten wat er tot nu toe mee is gebeurd. Dit is slechts één mysterie dat NASA's aanstaande Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) -missie zal aanpakken terwijl het de verre kosmos verkent. De gigantische camera van het ruimtevaartuig, het Wide Field Instrument (WFI), zal essentieel zijn voor deze verkenning.

De WFI heeft zojuist haar voorlopige ontwerpbeoordeling doorstaan, een belangrijke mijlpaal voor de missie. Het betekent dat de WFI met succes aan het ontwerp heeft voldaan, planning en budgetvereisten om door te gaan naar de volgende ontwikkelingsfase, waar het team zal beginnen met het gedetailleerde ontwerp en de fabricage van de vluchthardware.

"Dit was een uitstekende voorlopige ontwerpbeoordeling, een momentopname van de enorme hoeveelheid techniek die dit team in korte tijd heeft bereikt, " zei Jamie Dunn, WFIRST projectmanager bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Het WFI-team is goed op weg om een ​​instrument van wereldklasse te bouwen voor het volgende grote observatorium van NASA."

"De beoordeling van het voorlopige ontwerp is een essentiële stap in de missie omdat het de technische ideeën neemt en ze beoordeelt aan de hand van strenge criteria om ervoor te zorgen dat ze zullen presteren zoals gepland, " zei Mary Walker van Goddard, instrumentmanager voor de WFI. "Hier vinden we de dingen die we moeten aanpassen, zodat WFIRST door kan gaan naar de volgende fase van zijn reis."

Ingenieurs zullen de resultaten van de beoordeling invoeren in de volgende ontwerpiteratie, het instrument voorbereiden op een nog strengere test:de kritische ontwerpbeoordeling, momenteel gepland voor juni 2020. Dit omvat gegevens van WFI-engineeringtesteenheden in gesimuleerde ruimteomgevingen, inclusief testen bij cryogene temperaturen.

WFIRST is een ruimtetelescoop van de volgende generatie die het infrarooduniversum van buiten de baan van de maan zal onderzoeken. De twee instrumenten zijn een technologiedemonstratie die een coronagraaf wordt genoemd, en de WFI. De WFI heeft dezelfde hoekresolutie als Hubble, maar met 100 keer het gezichtsveld. De gegevens die het verzamelt, zullen wetenschappers in staat stellen om nieuwe en uniek gedetailleerde informatie te ontdekken over planetenstelsels rond andere sterren. Het WFI zal ook in kaart brengen hoe materie is gestructureerd en verspreid door de kosmos, waardoor wetenschappers uiteindelijk het lot van het universum kunnen ontdekken.

De WFI is ontworpen om zwak infrarood licht vanuit het hele universum te detecteren. Infrarood licht wordt waargenomen bij golflengten die langer zijn dan het menselijk oog kan waarnemen. De uitdijing van het heelal rekt het licht van verre sterrenstelsels uit, waardoor zichtbaar of ultraviolet licht als infrarood wordt weergegeven tegen de tijd dat het ons bereikt. Dergelijke verre sterrenstelsels zijn vanaf de grond moeilijk waar te nemen omdat de atmosfeer van de aarde sommige infrarode golflengten blokkeert. en de bovenste atmosfeer gloeit helder genoeg om het licht van deze verre sterrenstelsels te overweldigen. Door de ruimte in te gaan en een Hubble-telescoop te gebruiken, de WFI zal gevoelig genoeg zijn om infrarood licht te detecteren van verder dan enige eerdere telescoop. Dit zal wetenschappers helpen een nieuwe kijk op het universum te krijgen die kan helpen bij het oplossen van enkele van de grootste mysteries, een daarvan is hoe het universum werd zoals het nu is.

WFIRST is een ruimtetelescoop van de volgende generatie die het infrarooduniversum van buiten de baan van de maan zal onderzoeken. De gigantische camera van het ruimtevaartuig, het Wide Field Instrument (WFI), zal essentieel zijn voor deze verkenning. Bekijk deze video om een ​​vereenvoudigde versie te zien van hoe het werkt. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

Met het WFI kunnen wetenschappers heel ver terug in de tijd kijken. Door het universum in zijn vroege stadia te zien, kunnen wetenschappers ontrafelen hoe het zich door de geschiedenis heen heeft uitgebreid. Dit zal duidelijk maken hoe de kosmos zich ontwikkelde tot zijn huidige toestand, waardoor wetenschappers kunnen voorspellen hoe het zal blijven evolueren.

"We gaan proberen het lot van het universum te ontdekken, " zei Jeff Kruk van Goddard, de WFIRST projectwetenschapper. "De uitdijing van het heelal versnelt, en een van de dingen die het Wide Field Instrument ons zal helpen erachter te komen, is of de versnelling toeneemt of vertraagt."

Een mogelijke verklaring voor deze versnelling is donkere energie, een onverklaarbaar fenomeen dat momenteel ongeveer 68 procent van de totale inhoud van de kosmos uitmaakt en mogelijk verandert naarmate het universum evolueert. Een andere mogelijkheid is dat deze schijnbare kosmische versnelling wijst op de ineenstorting van Einsteins algemene relativiteitstheorie over grote delen van het universum.

Het WFI zal deze ideeën testen door materie in honderden miljoenen verre sterrenstelsels te meten door middel van een fenomeen dat zwakke zwaartekrachtlens wordt genoemd. Massieve objecten zoals sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels krommen ruimte-tijd, het pad buigen dat wordt afgelegd door licht dat dichtbij passeert. Hierdoor ontstaat een vervormd, vergrote weergave van verre sterrenstelsels erachter. Als je die verre sterrenstelsels bekijkt, kun je zien hoe materie door het hele universum en door de tijd heen is gestructureerd.

Alle astronomische onderzoeken die WFIRST zal uitvoeren, zijn afhankelijk van het WFI. Een uiterst stabiele optische structuur is nodig om de uiterst nauwkeurige metingen met zowel de WFI als de coronagraaf te kunnen doen. Verder zorgen voor stabiliteit, WFIRST zal in een baan om het tweede zon-aarde Lagrange-punt draaien, of L2. Op deze bijzondere locatie ruim 930, 000 mijl (1,5 miljoen kilometer) van de aarde, zwaartekrachten balanceren om objecten in stabiele banen te houden met zeer weinig hulp. De thermische stabiliteit van een observatorium op L2 zal een tienvoudige verbetering opleveren ten opzichte van Hubble in veel van de gegevens die het WFI zal verzamelen. Deze mate van stabiliteit is onpraktisch met observatoria in een lage baan om de aarde, zoals Hubble.

Met zijn grote gezichtsveld, het WFI zal een schat aan informatie verschaffen in elk beeld dat het maakt. Dit zal de hoeveelheid tijd die nodig is om gegevens te verzamelen drastisch verminderen, waardoor wetenschappers onderzoek kunnen doen dat anders onpraktisch zou zijn.

"Je zou de meeste van de EERSTE wetenschap met Hubble kunnen doen, maar het kan duizend jaar duren, "zei Kruk. "Zo lang willen we niet wachten."

Met de succesvolle afronding van de voorlopige ontwerpbeoordeling van het WFI, de WFIRST-missie ligt op schema voor de geplande lancering in het midden van de jaren 2020. Wetenschappers zullen binnenkort enkele van de grootste mysteries in de kosmos kunnen onderzoeken dankzij het brede gezichtsveld en de precisie-optica van het WFI.