Bewegen Sie sich über Kepler. Die NASA hat kürzlich im Rahmen ihres Astrophysics Explorer-Programms zwei neue Missionen genehmigt.
Diese sind das Ergebnis von vier Vorschlägen, die 2012 eingereicht wurden. Die am meisten erwartete und hochkarätige Mission ist TESS, der Transiting Exoplanet Survey Satellite.
TESS soll 2017 starten und über die Transitmethode nach Exoplaneten suchen. Dabei wird nach schwachen Helligkeitseinbrüchen gesucht, wenn der unsichtbare Planet vor seinem Wirtsstern vorbeizieht. Dies ist die gleiche Methode, die derzeit von Kepler angewendet wird, die 2009 eingeführt wurde. Im Gegensatz zu Kepler, der kontinuierlich auf ein einzelnes Segment des Himmels entlang der galaktischen Ebene in Richtung der Sternbilder Cygnus, Hercules und Lyra starrt, wird TESS die erste dedizierte sein All-Sky-Exoplaneten-Jagdsatellit.
Die Mission wird eine Partnerschaft des Space Telescope Science Institute, des MIT Lincoln Laboratory, des Goddard Spaceflight Center der NASA, der Orbital Sciences Corporation, des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und des MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research (MKI) sein.
TESS wird an Bord einer Orbital Sciences Pegasus XL-Rakete starten, die aus dem Rumpf eines Lockheed L-1011-Flugzeugs freigesetzt wird. Dies ist das gleiche System, mit dem IBEX 2008 und NuSTAR 2012 eingesetzt wurden. Der NASA Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) wird ebenfalls mit einem Pegasus XL gestartet Rakete diesen Sommer im Juni.
„TESS wird die erste weltraumgestützte All-Sky-Transit-Vermessung durchführen, die 400-mal so viel Himmel abdeckt wie jede vorherige Mission. Es wird Tausende neuer Planeten in der Sonnenumgebung identifizieren, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf Planeten liegt, deren Größe mit der Erde vergleichbar ist “, sagte George Riker, ein leitender Forscher von MKI.
TESS wird vier Weitwinkelteleskope verwenden, um die Arbeit zu erledigen. Die effektive Größe der an Bord befindlichen Detektoren beträgt 192 Megapixel. TESS ist für eine zweijährige Mission geplant. Im Gegensatz zu Kepler, der sich in einer erdverfolgenden heliozentrischen Umlaufbahn befindet, befindet sich TESS im Low Earth Orbit (LEO) auf einem elliptischen Pfad.
TESS wird ungefähr 2 Millionen Sterne untersuchen, die heller als 12 sindth Größe einschließlich 1.000 der nächsten roten Zwerge. TESS wird nicht nur den wachsenden Katalog von Exoplaneten erweitern, sondern auch Planeten mit längeren Umlaufzeiten finden.
Ein Dilemma bei der Transitmethode besteht darin, dass sie die Entdeckung von Planeten mit kurzen Umlaufzeiten begünstigt, bei denen es viel wahrscheinlicher ist, dass sie ihren Wirtsstern von einem bestimmten Standpunkt im Weltraum aus durchqueren.
TESS wird auch als logische Weiterentwicklung von Kepler zu später vorgeschlagenen Exoplaneten-Suchplattformen dienen. TESS wird auch Kandidaten für eine weitere Prüfung durch das 2018 zu startende James Webb-Weltraumteleskop und das HARPS-Spektrometer (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) am La Silla Observatory in Chile entdecken.
Ebenfalls für den Start im Jahr 2017 geplant ist NICER, der Neutron Star Interior Composition Explorer, der an der Außenseite der Internationalen Raumstation angebracht werden soll. NICER wird ein Array von 56 Teleskopen einsetzen, die Röntgenstrahlen von Neutronensternen sammeln und untersuchen. NICER wird sich auf die Untersuchung einer bestimmten Unterklasse von Neutronensternen spezialisieren, die als Millisekundenpulsare bekannt ist. Die Röntgenteleskope befinden sich in einer Konfiguration, bei der ein Satz verschachtelter Glasschalen verwendet wird, die wie die Schichten einer Zwiebel aussehen.
Die Beobachtung von Pulsaren im Röntgenbereich des Spektrums bietet Wissenschaftlern enorme Einblicke in ihr Innenleben und ihre Struktur. Die Internationale Raumstation bietet einen einzigartigen Aussichtspunkt für diese Art von Wissenschaft. Wie beim Alpha-Magnetspektrometer (AMS-02) schreiben die Leistungsanforderungen von NICER vor, dass es sich nicht um einen frei fliegenden Satelliten handeln darf. Die Röntgenastronomie muss auch über den hemmenden Auswirkungen der Erdatmosphäre durchgeführt werden.
NICER wird als externe Nutzlast an Bord eines ISS ExPRESS Logistics Carriers eingesetzt. Dies sind drucklose Plattformen, die für Experimente verwendet werden, die direkt dem Weltraum ausgesetzt werden müssen.
Ein weiteres faszinierendes Projekt, das mit NICER zusammenarbeitet, ist SEXTANT, der Station Explorer für Röntgen-Timing- und Navigationstechnologie. In diesem Projekt soll die Präzision von Millisekundenpulsaren für die interplanetare Navigation getestet werden.
"Sie (Pulsare) sind äußerst zuverlässige Himmelsuhren und können genau wie die Atomsignale, die über das vom Militär betriebene Global Positioning System (GPS) mit 26 Satelliten geliefert werden, ein hochpräzises Timing liefern", sagte der NASA-Goddard-Wissenschaftler Zaven Arzoumanian. Die Hauptschwierigkeit bei der Verwendung dieses Systems für interplanetare Reisen besteht darin, dass das Signal mit zunehmender Entfernung von der Erde zunehmend schwächer wird.
"Pulsare hingegen sind in nahezu allen denkbaren Flugregimen zugänglich, von LEO bis zum interplanetaren und tiefsten Raum", sagte Keith Gendreau, Ermittler des NICER / SEXTANT-Prinzips.
Sowohl NICER als auch TESS folgen dem langen Erbe des Astrophysics Explorer-Programms der NASA, das bis zum Start von Explorer 1 zurückverfolgt werden kann. Dies war der allererste US-Satellit, der 1958 gestartet wurde. Explorer 1 entdeckte die Van Allen-Strahlungsgürtel, die die Erde umgeben .
"Das Explorer-Programm hat eine lange und herausragende Geschichte darin, wirklich innovative Missionen einzusetzen, um einige der aufregendsten Fragen der Weltraumforschung zu untersuchen", erklärte John Grunsfeld, Associate Administrator für Wissenschaft bei der NASA. "Mit diesen Missionen lernen wir die extremsten Zustände der Materie kennen, indem wir Neutronensterne untersuchen, und wir werden viele nahegelegene Sternensysteme mit felsigen Planeten in den bewohnbaren Zonen identifizieren, um sie mit Teleskopen wie dem James Webb-Weltraumteleskop weiter zu untersuchen."
Natürlich bezieht sich Grunsfeld auf Planeten, die rote Zwergsterne umkreisen, auf die TESS zielen wird. Es wird erwartet, dass diese eine bewohnbare Zone haben, die viel näher an ihrem Primärstern liegt als unsere eigene Sonne. Es wurde sogar von MIT-Wissenschaftlern vorgeschlagen, dass die ersten Exoplaneten, die von Menschen an einem weit entfernten Datum besucht wurden, ursprünglich von TESS entdeckt werden könnten. Das Raumschiff könnte auch zukünftige Ziele für die spektroskopische Nachuntersuchung entdecken, die beste Chance, in den nächsten 50 Jahren außerirdisches Leben auf einem Exoplaneten zu entdecken. Man kann sich die Aufregung vorstellen, die ein positiver Nachweis einer Chemikalie, wie wir sie kennen, wie Chlorophyll, in den Spektren einer fernen Welt erzeugen würde. Noch bedrohlicher ist, dass der Nachweis von synthetischen Elementen wie Plutonium in der Atmosphäre eines Exoplaneten darauf hindeutet, dass wir sie gefunden haben… aber leider zu spät.
Glücklicherweise wird es für die Weltraumforschung spannende Zeiten geben, in denen beide Projekte in Angriff genommen werden. Vielleicht werden menschliche Entdecker tatsächlich eines Tages die von TESS entdeckten Welten besuchen… und dabei Navigationstechniken verwenden, die von SEXTANT entwickelt wurden!
