Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Piękny kalendarz na 30-lecie Hubble'a
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nancy Grace Roman Space Telescope jest o krok bliżej do rozpoczęcia misji. Do Goddard Space Flight Center, w którym teleskop jest składany, dostarczono ostatni duży element, Optical Telscope Assembly. To zespół optyczny, który składa się z 2,4-metrowego zwierciadła głównego, dziewięciu zwierciadeł dodatkowych, elektroniki sterującej i innych elementów całości. Historia tego teleskopu kosmicznego przyszłej generacji rozpoczęła się od niezwykłego prezentu, jaki NASA otrzymała od jednej z najbardziej tajemniczych agencji wywiadowczych, Narodowego Biura Rozpoznania (National Reconnaissance Office, NRO).
W 2012 roku NRO przekazało NASA... dwa teleskopy szpiegowskie klasy Hubble'a. Teleskopy nigdy nie były używane, znajdowały się w stanie Nowy Jork. Były mniejsze, nowsze i nowocześniejsze od Hubble'a, miały 100-krotnie większe pole widzenia. NRO przed ich przekazaniem usunęła z teleskopów niektóre elementy, nie zdradzając jednak, jakie.
Tym samym, niespodziewanie, NASA stała się właścicielem dwóch teleskopów z optyką na najwyższym światowym poziomie. Przez kolejny rok agencja prowadziła konsultacje, zbierała opinie i projekty dotyczące jak najlepszego wykorzystania teleskopów. Przekazanie teleskopów przez NRO zbiegło się w czasie z planowaną od 2010 roku przez NASA misją WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope). Padła więc propozycja, by jeden z teleskopów wykorzystać we WFIRST. NASA na tę propozycję przystała, a posiadanie teleskopu przekonało polityków do przyznania pieniędzy na realizację misji. W kolejnych latach Kongres przyznawał na misję pieniądze, nawet więcej, niż NASA wnioskowała. W 2017 roku niezależny audyt potwierdził, że misja jest potrzebna i pozwoli na przeprowadzenie przełomowych badań, jakich nie można było prowadzić za pomocą dostępnych teleskopów.
Dwa lata później nad WFIRST zawisły czarne chmury. Administracja prezydenta Trumpa chciała ją zlikwidować, stwierdzając, że prace nad kolejnym wielkim teleskopem, który miałby rozpocząć misję wkrótce po tym, jak NASA wyda 8,8 miliarda USD na Teleskop Webba, nie są priorytetem dla Agencji. Kongres nie zgodził się z tym stanowiskiem i prace nad WFIRST kontynuowano. Polegały one, między innymi, na na zmianie kształtu lustra teleskopu otrzymanego od NRO oraz dostosowaniu jego elektroniki do specyfikacji misji, która ma prowadzić obserwacje w zakresie podczerwieni. W międzyczasie ogłoszono, że oficjalna nazwa WFIRST będzie brzmiała Nany Grace Roman Space Telescope.
W ten sposób uhonorowano zmarłą w 2018 roku amerykańską astronom, pierwszą w historii dyrektor jednego z wydziałów NASA (Działu Astronomii), która wniosła olbrzymi wkład w klasyfikację i charakterystykę gwiazd, a ze względu na rolę, jaką odegrała przy rozwoju Teleskopu Hubble'a, nazywana była jego matką.
Teleskop został już poddany testom, podczas których musiał przetrwać wibracje i oddziaływanie fal dźwiękowych, jakie pojawią się podczas startu rakiety wynoszącej go w przestrzeń kosmiczną. Przez miesiąc był też testowany w temperaturze i przy ciśnieniu panującym w miejscu, gdzie będzie pracował. Inżynierowie musieli się upewnić, że podczas pracy temperatura urządzenia będzie stała z dokładnością do ułamków stopnia Celsjusza. Tylko dzięki temu będzie on mógł w sposób stabilny skupić się na obserwowanych obiektach i dostarczyć dokładnych obrazów. Teleskop zawiera niemal 100 elementów grzejnych, które mają utrzymać jego stabilną temperaturę. Przed przeprowadzeniem tego testu szczegółowo zbadano też powietrze odsysane z komory testowej, by sprawdzić, czy nie zawiera ono zanieczyszczeń, które mogłyby osiąść na teleskopie.
Teraz w bazie Goddard Optical Telscope Assembly zostanie zamontowany na elemencie Instrument Carrier, który połączy zespół optyczny z dwoma dodatkowymi elementami WFI (Wide-Field Instrument) oraz CGI (Coronographic Instrument). Następnie do całości zamontowana zostanie cała elektronika, wraz z „mózgiem” teleskopu. Start misji przewidywany jest na maj 2027 roku.
Nancy Grace Roman Space Telescope ma badać ciemną energię, uzupełniając w ten sposób europejską misję Euclid. Wspólnie z nią spróbuje rozwiązać zagadkę rozszerzania się wszechświata, a podczas badań wykorzysta trzy techniki: barionowe oscylacje akustyczne, obserwacje supernowych i słabe soczewkowanie grawitacyjne. Teleskop będzie prowadził też badania egzoplanet pod kątem występowania na nich życia i będzie szukał pierwotnych czarnych dziur.
Teleskop ma 100-krotnie większe pole widzenia od Hubble'a, dzięki czemu będzie skanował nieboskłon 1000-krotnie szybciej, zapewniając podobną rozdzielność co Hubble. Przegląd nieba będzie wykonywany za pomocą 300-megapikselowej kamery WFI pracującej w zakresie od 0,48 do 2,30 μm. Z kolei CGI to nowatorski koronograf, służący do blokowania światła gwiazd w celu uwidocznienia planet znajdujących się w ich pobliżu. Jednym z celów misji jest przetestowanie tej technologii, zanim trafi ona do przyszłych obserwatoriów kosmicznych wyspecjalizowanych w poszukiwaniu planet nadających się do zamieszkania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie NASA próbują rozwiązać problem z jednym z komputerów znajdujących się na pokładzie Teleskopu Kosmicznego Hubble'a. Komputer przestał działać w niedzielę, 13 czerwca, a inżynierowie sprawdzają, czy nie doszło w nim do degradacji układu pamięci. Przed dwoma dniami zapowiedziano próbę tymczasowego przełączenia na jeden z modułów zapasowych.
Niestety od dwóch dni brak informacji o postępach prac związanych z awarią Hubble'a.
Wiadomo, że zepsuł się tzw. payload computer, który jest odpowiedzialny za kontrolę i koordynację urządzeń naukowych teleskopu. Po awarii payload computer do głównego komputera przestały nadchodzić sygnały, że wszystko jest w porządku. W związku z tym główny komputer automatycznie wprowadził wszystkie instrumenty naukowe w tryb bezpieczny. Obsługa naziemna Hubble'a najpierw zrestartowała payload computer, jednak szybko znowu pojawił się ten sam problem.
Payload computer to maszyna NASA Standard Spacecraft Computer-1 (NSSC-1) zbudowana w latach 80. ubiegłego wieku. Komputer ten stanowi część modułu Science Instrument Command and Data Handling, który został wymieniony w 2009 roku podczas ostatniej misji serwisowej do teleskopu. Moduł jest wyposażony w wiele urządzeń redundantnych, które można będzie włączyć w razie potrzeby.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Chociaż ogólna teoria względności Einsteina liczy już ponad 100 lat, nadal zawiera wiele dotychczas nieopisanych zjawisk. Naukowcy z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki UPWr wraz z przedstawicielami Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) opublikowali artykuł, który opisuje w sposób kompleksowy, co dzieje się ze sztucznymi satelitami krążącymi wokół Ziemi i jak ogólna teoria względności wpływa na orbity i ruch satelitów. Podczas opisu ruchu udało się odkryć kilka dość nieoczekiwanych efektów i przewidywań, które nigdy wcześniej nie zostały opisane w literaturze.
Wyniki prac, prof. Krzysztof Sośnica przedstawił w październiku 2020 r. oraz w marcu 2021 r. na spotkaniu Naukowego Komitetu Doradczego Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA GNSS Science Advisory Committee, GSAC) w ramach specjalnych referatów zaproszonych, które wywołały burzliwą dyskusję, a teraz zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym.
Ogólna teoria względności
Z ogólnej teorii względności wynika szereg efektów, które nie mogły być opisane z wykorzystaniem zasad mechaniki klasycznej. Efekty dotyczą m.in. pojęcia czasu, krzywizny drogi, po jakiej porusza się światło oraz ruchu ciał niebieskich. Naukowcy z IGIG UPWr oraz ESA wzięli pod lupę efekty dotyczące ruchu sztucznych satelitów Ziemi.
Pierwszy efekt dotyczący zmiany pozycji perygeum Merkurego względem Słońca, wyprowadził już Albert Einstein. Był to jeden z dowodów, który pozwolił na powszechną akceptację ogólnej teorii względności w środowisku naukowym. Wcześniej niektórzy podejrzewali, że dziwny ruch Merkurego wynika z obecności dodatkowej planety pomiędzy Merkurym a Słońcem, której nadano nazwę Wulkan. Ta hipotetyczna planeta wyjaśniała zmianę pozycji perygeum Merkurego, ale nigdy nie została odkryta. Dopiero Einstein zdołał wyjaśnić zaburzenia w ruchu planet za pośrednictwem nowej teorii opisującej relacje pomiędzy czasem, przestrzenią, grawitacją i materią w sposób kompleksowy.
Natomiast wiele innych efektów, działających na pozostałe parametry orbit dotychczas nie zostało opisanych w literaturze. Publikacja naukowców z UPWr i ESA wypełnia tę lukę i przedstawia opis perturbacji parametrów orbit oraz zmianę okresu obiegu satelitów krążących wokół Ziemi. Naukowcy wyprowadzili efekty w sposób analityczny oraz przeprowadzili symulacje potwierdzające prawidłowość swoich przewidywań.
Ruch sztucznych satelitów w teorii względności
Teoria względności pozwala wydzielić trzy główne efekty działające na ruch satelitów:
1. Efekt Schwarzschilda będący konsekwencją ugięcia czasoprzestrzeni przez masę Ziemi (traktowaną jako regularną kulę),
2. Efekt Lensa-Thirringa będący konsekwencją obrotu Ziemi wokół własnej osi, co generuje powstawanie tzw. wirów czasoprzestrzennych, które pociągają za sobą satelity,
3. Efekt de Sittera zwany również precesją geodezyjną będący konsekwencją zakrzywienia czasoprzestrzeni przez Słońce oraz poruszania się satelitów Ziemi poruszającej się wokół Słońca – jest zatem konsekwencją złożenia dwóch ruchów.
W artykule opisano jak wszystkie trzy efekty wpływają na rozmiar i kształt orbit oraz na orientację płaszczyzny orbity względem przestrzeni zewnętrznej.
Jakie efekty relatywistyczne udało się opisać po raz pierwszy?
Pierwszym efektem, który dotychczas nie był opisany w literaturze, jest zmiana wielkości orbit sztucznych satelitów Ziemi za sprawą zakrzywienia czasoprzestrzeni przez Ziemię.
Odkryto, że dłuższa półoś orbity wszystkich ziemskich satelitów zmniejsza się o 17,7 mm. Naukowców zaskoczyło to, że wartość ta jest stała niezależnie od tego, na jakiej wysokości orbituje satelita. Czy to satelita niski orbitujący na wysokości 300 km, czy satelita geostacjonarny znajdujący się na wysokości 36 000 km zmiana wynosi tyle samo. Dodatkowym zaskoczeniem była sama wartość zmiany dłuższej półosi orbity, gdyż jest ona dokładnie dwukrotnością promienia Schwarzschilda, czyli promienia czarnej dziury o masie Ziemi.
Gdyby udało się ścisnąć całą masę Ziemi do kuli o promieniu 8,9 mm, wówczas Ziemia stałaby się czarną dziurą. Nic, nawet światło nie mogłoby się z niej wydostać. Promień czarnej dziury nazywa się promieniem Schwarzschilda lub horyzontem zdarzeń, zza którego żadna informacja nie może się wydostać.
Naukowcy odkryli, że zmiana dużej półosi wszystkich satelitów Ziemi wynosi dokładnie dwa razy więcej niż promień Schwarzschilda. Nawet, gdyby Ziemia zapadła się i stałaby się czarną dziurą, to efekt działający na wszystkie satelity Ziemi wynosiłbym -17,7 mm; nieważne, czy satelity krążyłyby wysoko czy nisko nad czarną dziurą. Autorzy artykułu wyprowadzili wzór na zmianę orbity, która jest opisywana prostym, uniwersalnym dla wszystkich ciał niebieskich, równaniem: -4GM/c^2, gdzie G jest stałą grawitacji, M - masą ciała niebieskiego (np. Ziemi), a c - prędkością światła w próżni.
Drugim efektem opisanym po raz pierwszy w pracy naukowców jest efekt zmiany kształtu orbit sztucznych satelitów. Naukowcy dowiedli, że ogólna teoria względności zmienia kształt orbit w ten sam sposób w przypadku orbit eliptycznych i kołowych. Wszystkie orbity ulegają spłaszczeniu, można powiedzieć "eliptyzacji", w podobny sposób. Jest to dość zaskakujące, gdyż logika wskazywałaby na to, że efekt zmiany kształtu powinien być większy dla orbit eliptycznych, natomiast dla orbit kołowych powinien być zaniedbywalny.
Trzecim niespodziewanym efektem było to, że wartość tzn. precesji geodezyjnej silnie zależy od kąta nachylenia Słońca względem płaszczyzny orbity satelity. Naukowcy wykazali, że efekt precesji geodezyjnej jest największy dla satelitów geostacjonarnych krążących nad równikiem. Wcześniej nikt nie zwrócił na to uwagi, gdyż brano pod uwagę jedynie efekt średni, a nie rzeczywisty wynikający z geometrii satelita-Ziemia-Słońce. Naukowcy NASA zaprojektowali misję Gravity Probe B, której celem było potwierdzenie efektu precesji geodezyjnej. Misja posiadała kąt nachylenia względem płaszczyzny równika 90 stopni. Gravity Probe B kosztowała w sumie 750 milionów USD.
Tymczasem naukowcy z IGIG i ESA dowiedli, że znacznie lepszym rozwiązaniem byłoby wykorzystanie satelitów krążących nisko nad równikiem oraz orbit nad którymi Słońce nachylone jest pod maksymalnym możliwym kątem, odpowiadającym nachyleniu płaszczyzny ekliptyki względem równika. Wówczas, misja przyniosłaby o wiele lepsze rezultaty w zakresie dokładności wyznaczonego efektu precesji geodezyjnej.
Ostatecznie, naukowcy wykazali, że ogólna teoria względności w słabych polach grawitacyjnych (zaniedbując utratę energii związaną z falami grawitacyjnymi), w długich interwałach zachowuje moment pędu satelitów i energię satelitów krążących wokół Ziemi. Jednakże w krótkich interwałach, zasady zachowania energii i pędu, a także prawa Keplera są złamane, co jest w szczególności widoczne w przypadku orbit eliptycznych.
Ze szczegółami pracy zespołu profesora Sośnicy można zapoznać się w artykule General relativistic effects acting on the orbits of Galileo satellites.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wysięgniki stworzone na potrzeby misji JUICE, jednej z dwóch największych misji realizowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną, trafią za kilka dni do Niemiec, gdzie przejdą ostatnie testy magnetyczne – poinformowała w czwartek Astronika, polska firma, która je zbudowała.
JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) to pierwsza duża misja Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), realizowana w ramach programu Cosmic Vision (Kosmiczna Wizja) na lata 2015-2025; jej łączny koszt sięga niemal 900 mln euro. Sonda będzie badała atmosferę największej planety Układu Słonecznego - Jowisza oraz jego księżyców: Europy, Kallisto i Ganimedesa.
Sonda misji JUICE będzie wyposażona w różne instrumenty badawcze. Polska firma Astronika przygotowuje m.in. wysięgniki, na których końcach zamontowane będą sondy do pomiarów plazmy (Langmuir Probe – Plasma Wave Instrument - LP-PWI). W czwartek, w komunikacie prasowym przesłanym PAP Astronika poinformowała, że wykonane przez nią instrumenty zostaną w najbliższych dniach przetransportowane do Niemiec, gdzie przejdą ostatnie testy magnetyczne.
Wcześniej instrumenty stworzone przez Astronikę przeszły szereg innych testów. Po ostatnich próbach w Niemczech zostaną przetransportowane do siedziby głównego integratora satelity – Airbus Defence and Space w niemieckim Friedrichshafen, gdzie pod koniec 2020 zostaną na stałe przyłączone do satelity badawczego, który w 2022 roku wyleci w kierunku Jowisza.
Głównym zadaniem wysięgników będzie rozłożenie się na odległość 3 metrów od satelity badawczego i ustawienie czujników dokładnie pod kątem 135 st., aby umożliwić im badanie plazmy znajdującej się w magnetosferze Jowisza – czytamy w informacji przesłanej PAP.
Jak twierdzi Łukasz Wiśniewski, członek zarządu Astroniki i manager projektu, stworzenie instrumentów wymagało od zespołu projektowego nieszablonowego podejścia i opracowania innowacji mających sprostać kosmicznym wyzwaniom.
Stworzone na potrzeby misji JUICE urządzenia są niezwykle lekkie, ważą poniżej 1,3 kilograma. Musiały zostać zaprojektowane w taki sposób, żeby wytrzymać duże obciążenia, którym zostaną poddane, a także, aby podczas otwierania nie zniszczyły same siebie – mówi Wiśniewski cytowany w komunikacie. Dodał, że wysięgniki są wytrzymałe na ekstremalne temperatury. W czasie swojej podróży urządzenia stworzone przez polską firmę będą musiały wytrzymać zarówno temperaturę około 200 st. C w okolicach Wenus, jak i nawet -200 st. C, kiedy sonda znajdzie się w cieniu Jowisza.
Jak wynika z informacji przesłanej PAP, polscy inżynierowie stworzyli pięć egzemplarzy lotnych instrumentów LP-PWI. Cztery z nich zostaną finalnie przyłączone do satelity i wyruszą w podróż w kosmos, a jeden służy jako egzemplarz zapasowy. Urządzenia zostały od początku zaprojektowane i wyprodukowane przez Polaków z wykorzystaniem szeregu innowacyjnych technologii – podkreślono.
Jak informuje Astronika, oprócz urządzeń LP-PWI firma opracowała na potrzeby misji JUICE także drugi rodzaj mechanizmu - system anten pod nazwą RWI – Radio Wave Instrument. Mechanizm ten obecnie znajduje się w fazie testów, jednak docelowo również stanie się częścią sondy badawczej JUICE. Obydwa urządzenia zostały stworzone jako część projektów realizowanych we współpracy z Instytutem Fizyki Plazmy w Uppsali, Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk oraz japońskim Tohoko University.
Start misji JUICE zaplanowany jest na połowę 2022 roku. Termin jest sztywno ustalony ze względu na korzystne, wzajemne ułożenie w tym czasie Ziemi, Wenus i Marsa. Sonda będzie bowiem korzystała z asyst grawitacyjnych tych planet. Po przebyciu 600 milionów kilometrów, próbnik znajdzie się na orbicie Jowisza w 2029 r., gdzie będzie prowadzić obserwacje przez co najmniej trzy lata.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA po raz kolejny przekłada start Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST). Wystrzelenie urządzenia, planowane dotychczas na marzec 2021 roku zostało przesunięte na 31 października 2021. Częściową winę za kolejne opóźnienie ponosi epidemia koronawirusa.
Prace nad następcą Teleskopu Hubble'a rozpoczęły się w 1996 roku. Wówczas planowano, że pochłoną one 0,5 miliarda dolarów. Obecny budżet projektu to 9,6 miliarda. Start teleskopu wielokrotnie też przekładano. Ostatnio w roku 2018, kiedy poinformowano, że odbędzie się on w marcu 2021, a nie w marcu 2020.
Obecne opóźnienie nie spowoduje dalszego zwiększenia budżetu, zapewnił dyrektor NASA ds. misji naukowych Thomas Zurbuchen. Zostanie ono sfinansowane z zapasowych środków przewidzianych w obecnym budżecie. Z kolei dyrektor projektu JWST, Gregory Robinson, poinformował, że epidemia koronawirusa odpowiada za co najmniej 3 miesiące z ogłoszonego właśnie 7-miesięcznego opóźnienia. Nasz zespół stosuje się do zaleceń epidemicznych. Utrzymywany jest dystans pomiędzy pracownikami, co wpływa na tempo prac w clean roomie, stwierdził.
JWST zastąpi Teleskop Kosmiczny Hubble'a, który prawdopodobnie przestanie pracować w ciągu najbliższych kilkunastu lat.
JWST będzie w stanie odnaleźć egzoplanety, których Hubble nie jest w stanie dostrzec. Teleskop będzie też mógł badać ich atmosfery, szukając w nich sygnatur życia. Zajrzy też głębiej niż Hubble w przestrzeń kosmiczną. Zobaczy tworzenie się pierwszych gwiazd i galaktyk oraz pozwoli zbadać ich ewolucję.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.