Er vi alene? NASAs 30-årige mål for at besvare astrofysikkens største spørgsmål

De sidste 30 år har set en revolution inden for astronomi og vores forståelse af universet. Det er i høj grad takket være et relativt lille antal kredsende observatorier, der har ændret den måde, vi ser vores kosmos på.

Disse observatorier har bidraget med observationer fra alle dele af det elektromagnetiske spektrum, fra NASAs Compton Gamma Ray Observatory i den meget højenergiende ende til HALCA, et japansk 8-meters radioteleskop i lavenergienden. Så er der Hubble-rumteleskopet i den synlige del af spektret, uden tvivl det største teleskop i historien.

Det er rimeligt at sige, at disse observatorier har haft en dybtgående effekt ikke kun på videnskaben, men på menneskehedens historie.

Så et interessant spørgsmål er: hvad nu? I dag finder vi ud af det, i hvert fald hvad angår NASA, med offentliggørelsen af ​​organisationens køreplan for astrofysik over de næste 30 år. De fremtidige rummissioner, der er identificeret i dette dokument, vil have stor indflydelse på astronomiens fremtid, men også på den måde, billedteknologien udvikler sig på generelt.

Så hvad har NASA fået i ærmet? Til at starte med siger den, at dens mål inden for astrofysik er at besvare tre spørgsmål: Er vi alene? Hvordan kom vi hertil? Og hvordan fungerer vores univers?

Så lad os starte med det første spørgsmål. Den måske vigtigste opdagelse inden for astronomi i de senere år er, at Mælkevejen er fyldt med planeter, hvoraf mange skal have betingelser modne til liv. Så det er ingen overraskelse, at NASA først sigter efter at forstå rækken af ​​planeter, der eksisterer, og de typer af planetsystemer, de danner.

James Webb-rumteleskopet, Hubbles efterfølger, der forventes at blive opsendt i 2018, vil studere atmosfæren på exoplaneter sammen med den store UV Optical IR (LUVOIR) Surveyor, der forventes at blive opsendt i 2020'erne. Sammen kan disse teleskoper producere resultater lige så spektakulære som Hubbles.

For at supplere Kepler-missionen, som har fundet adskillige varme planeter, der kredser om alle slags stjerner, planlægger NASA også WFIRST-AFTA-missionen, som vil lede efter kolde, fritsvævende planeter ved hjælp af gravitationslinser. Det er i øjeblikket planlagt til lancering i midten af ​​2020'erne.

Udover det håber NASA at bygge en ExoEarth Mapper-mission, der kombinerer observationerne fra flere store optiske rumteleskoper for at producere de første opløste billeder af andre Jorder. For første gang vil vi identificere kontinenter og oceaner - og måske livets signaturer - på fjerne verdener, siger rapporten.

For at tackle det andet spørgsmål – hvordan kom vi hertil? – håber NASA at spore oprindelsen af ​​de første stjerner, stjernehobe og galakser, igen ved hjælp af JWST, LUVOIR og WFIRST-AXA. Disse missioner vil også direkte spore historien om galakser og intergalaktisk gas gennem kosmisk tid, og kigger næsten 14 milliarder år ind i fortiden, hedder det.

Og for at forstå, hvordan universet fungerer, håber NASA at observere de mest ekstreme begivenheder i universet ved at kigge ind i neutronstjerner, observere kollisioner af sorte huller og endda se de første nanosekunder af tiden. En del af dette vil involvere en helt ny måde at observere universet ved hjælp af gravitationsbølger (så længe nutidens jordbaserede gravitationsbølgedetektorer endelig opdager noget af interesse).

De teknologiske udfordringer i alt dette vil være enorme. NASA har brug for alt fra større, lettere optik og ekstrem høj kontrast billedbehandlingsenheder til smarte materialer og mikro-thrustere med hidtil uset positioneringsnøjagtighed.

En ting, NASA's køreplan dog ikke nævner, er penge og ledelse - de to vanskeligste problemer i rumbranchen. Sandsynligheden er, at NASA ikke skal svede for hårdt for de midler, det har brug for til at udføre disse missioner. Meget mere sandsynligt er, at enhver tabt søvn vil skyldes den form for dårlig ledelse og tilsyn, der har bragt mange milliarder dollarmissioner i knæ.

Og mens NASA håber på en ny generation af avancerede teknologier til at lave bedre rumobservatorier, er det underligt stille omkring den slags teknologi, der vil være påkrævet for bedre at styre disse missioner.

NASA kan godt hævde offentligt, at udvikling af bedre ledelsesteknologi og -teknikker ikke er en del af dens kerneopgave. Men privat må det være at tænke hårdt på, hvordan man kan reducere problemer såsom de omkostninger og tidsoverskridelser, der har plaget JWST.

Den eneste måde at ændre det på vil være at gøre bedre missionsstyring til et kernemål.

Ref: arxiv.org/abs/1401.3741 : Enduring Quests-Daring Visions (NASA Astrophysics in the Next Three Decades)

skjule