De meesten van ons hebben de frustratie van vervuiling, mist of wolken ervaren, waardoor een nacht van sterrenkijken een frustrerende oefening werd. Zelfs in een baan kunnen telescopen niet al te goed door het stof kijken dat het binnenste zonnestelsel bezaait. Maar een team van NASA-wetenschappers heeft een manier bedacht om de astronomie uit deze kosmische mist te halen.
Venus, aarde en Mars draaien allemaal in een stofwolk gemaakt door kometen en incidentele botsingen tussen asteroïden. Deze zogenaamde zodiakale wolk is het meest lichtgevende kenmerk van het zonnestelsel na de zon en kan tot wel duizend keer helderder zijn dan de objecten die astronomen eigenlijk richten. Het licht beïnvloedt orbitale waarnemingen op dezelfde manier als licht van een volle maan waarnemingen op de grond beïnvloedt. De zodiakale wolk is zo helder dat hij elke infrarood-, optische en ultraviolette astronomische waarnemingsmissie die NASA ooit heeft gelanceerd, heeft verstoord.
"Simpel gezegd, het is nooit nacht geweest voor ruimteastronomen", zegt Matthew Greenhouse, astrofysicus bij het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, MD. Het licht van de wolk is het grootst in het vlak van de baan van de aarde, hetzelfde vlak waarin elke ruimtetelescoop werkt.
Dus hoe is NASA van plan weg te komen van de cloud? Door de banen van toekomstige telescopen te kantelen. Met dit type aanpassing zou het ruimtevaartuig een aanzienlijk deel van elke baan boven en onder het dikste stof kunnen doorbrengen, waardoor het een duidelijker beeld krijgt van objecten in de ruimte.
"Alleen al door een ruimtetelescoop op deze hellende banen te plaatsen, kunnen we de gevoeligheid ervan met een factor twee verbeteren in het bijna-ultraviolet en 13 keer in het infrarood", legt Greenhouse uit. "Dat is een doorbraak in de wetenschappelijke mogelijkheden zonder de spiegel van de telescoop absoluut te vergroten."
Greenhouse werkt samen met Scott Benson en het COllaborative Modeling and Parametric Assessment of Space Systems (COMPASS) studieteam, beide bij NASA's Glenn Research Center in Cleveland, OH. Ze onderzoeken missies om een telescoop in dit type hoekvlak te plaatsen - een baan buiten de dierenriem - met behulp van nieuwe ontwikkelingen in zonnepanelen, elektrische voortstuwing en goedkopere, vervangbare lanceervoertuigen.
Ze hebben een proof-of-concept-missie ontwikkeld, de Extra-Zodiacal Explorer (EZE), een observatorium van de EX-klasse van 1500 pond. EZE zou lanceren op een SpaceX Falcon 9-raket. Een krachtige nieuwe zonne-elektrische aandrijving als de bovenste trap zou het ruimtevaartuig op een door zwaartekracht ondersteunde manoeuvre langs de aarde of Mars leiden, een flyby die de missie zou omleiden naar een baan die maar liefst 30 graden naar de aarde neigt.
NASA's Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) -motor is een verbeterd type ionaandrijving. Het werkt door elektronen te verwijderen uit atomen van xenongas en de geladen ionen te versnellen door een elektrisch veld om stuwkracht te creëren. Hoewel dit type motor op elk moment veel minder stuwkracht levert dan traditionele chemische raketten, zijn ze veel zuiniger en kunnen ze jarenlang werken.
Twee van deze geavanceerde motoren, die hun vermogen uit zonnepanelen aan boord halen, zouden in de bovenste trap van EZE worden ondergebracht. Ze zouden vuren om het ruimtevaartuig op de planetaire flyby te sturen die het in een extra-zodiakale baan zou brengen. "We hebben één NEXT-boegschroef meer dan 40.000 uur gebruikt bij grondtesten, meer dan tweemaal de levensduur van de boegschroef die nodig is om het EZE-ruimtevaartuig in zijn extra-zodiakale baan te brengen", legde Benson uit. "Dit is volwassen technologie die veel kosteneffectievere ruimtemissies mogelijk maakt in zowel de astrofysica als de planetaire wetenschappen."
Als deze conceptmissie werkt, zegt het team, zal het de beste prestatie zijn van een observatorium in de geschiedenis van NASA's Explorer-programma. Het zal ook een game-changer zijn. Zoals Greenhouse uitlegde: 'het zal extra-zodiakale banen beschikbaar maken voor elke astronoom die een voorstel doet voor NASA's Explorer-programma. Dit zal ongekende wetenschappelijke mogelijkheden voor astrofysica-ontdekkingsreizigers mogelijk maken. ”
Bron: NASA.
