Добровольцам предложили разработать космический звездный щит для гибридной обсерватории

Команда проекта гибридной обсерватории HOEE для исследований землеподобных экзопланет предложила всем желающим поучаствовать в разработке развертываемого космического экрана для затенения звезд-хозяев экзопланет. Конструкция диаметром 100 метров должна быть легкой, прочной и выдерживать полет в космос и условия межпланетной среды, сообщается на сайте NASA.

Одной из важных, но крайне трудных в реализации задач в деле экзопланетологии является получение прямых изображений землеподобных планет, обращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу. Чтобы свет родительской звезды не мешал наблюдениям, астрономы используют коронографы, в конструкции которых есть «искусственная Луна», устанавливаемые на наземных или космических обсерваториях. Однако можно пойти иным путем, как в случае проекта HabEx (The Habitable Exoplanet Observatory), предполагающий запуск в космос телескопа с диаметром главного зеркала 4 метра и 52-метрового щита, который, оказавшись от телескопа на расстоянии 77 тысяч километров, раскроется как цветок.

В феврале 2022 года NASA допустило до первой фазы исследований по программе NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) проект гибридной обсерватории HOEE (Hybrid Observatory for Earth-like Exoplanets). Он предполагает использовать создаваемые в настоящее время крупнейшие наземные телескопы, такие как GMT (Giant Magellan Telescope), TMT (Thirty Meter Telescope) и ELT (Extremely Large Telescope), оснащенные адаптивной оптикой, а блокировать свет наблюдаемых звезд должен раскрывающийся экран, диаметром 100 метров, расположенный на вытянутой орбите с апогеем не менее 170 тысяч километров. Таким образом, ученые надеются получить очень мощный инструмент для поиска экзопланет, который, если был бы создан, мог бы получить изображение близкой к нам (несколько парсеков) планетной системы, похожей на Солнечную, и спектры самих планет. При этом изображения HOEE по угловому разрешению были бы в несколько раз лучше, чем в случае 6-метрового космического телескопа.

Однако разработка конструкции звездного экрана HOEE оказалось сложной задачей — он должен поместиться внутри обтекателя крупной ракеты (например, Falcon Heavy или Starship), при этом быть легким, прочным и сохранять свою функциональность. Исследовательская группа HOEE решила предложить попробовать решить эту задачу широкой общественности, опубликовав ее в сообществе инженеров GrabCAD. Сроки конкурса составляют 32 дня. Если предложенная участником модель щита и расчеты, обосновывающие его свойства, понравятся команде HOEE, то победитель получит приз в размере семи тысяч долларов, однако жители не всех стран могут претендовать на приз.

Масса конструкции звездного щита должна быть менее одной тонны (не включая двигательную установку, солнечные батареи и источник электропитания), чтобы химические двигатели могли удерживать его в одном положении во время наблюдений, а солнечная электрическая двигательная установка могла изменять орбиту для наблюдения за разными целями. Возможны разные варианты реализации — сверхлегкий аналог текущей концепции HabEx, надувная конструкция или на основе ферм.

Процесс складывания и развертывания щита должен полностью защищать все его элементы от повреждений. В полностью раскрытом состоянии щит должен выдерживать ускорение 0,03 g в осевом (вне плоскости) и поперечном (в плоскости) направлениях и быстро восстанавливать свою форму. Щит должен быть способен работать в космосе не менее 3 лет и иметь защиту от микрометеоритов. Центральный блокировщик света звезд должен обладать радиусом 25 метров, а лепестков должно быть 24, длиной 25 метров каждый. В сложенном состоянии щит должен помещаться в цилиндрический объем длиной 14 метров и диаметром 4,5 метров.

Ранее мы рассказывали о других проектах программы NIAC — радиотелескопе на обратной стороне Луны, механических датчиках для венерианского ровера и рое плавающих микророботов для исследования океана Европы.

Александр Войтюк