Binnenkort zullen astronomen en astrofysici meer waarnemingsvermogen hebben dan ze weten wat ze ermee aan moeten. We hopen niet alleen dat de James Webb-ruimtetelescoop op een dag, ergens in de komende paar jaar, als alles goed gaat, en als het coronavirus het niet opnieuw vertraagt, start en begint met operaties. Maar een andere krachtige NASA-ruimtetelescoop genaamd WFIRST is een belangrijk stadium gepasseerd en is een stap dichter bij de realiteit.
WFIRST staat voor Wide Field Infrared Survey Telescope. Hij heeft een lens van 2,4 meter, even groot als de lens van de Hubble. Maar WFIRST heeft een breed gezichtsveld dat 100 keer groter is dan dat van Hubble. Het zal twee wetenschappelijke instrumenten bevatten: het Wide Field Instrument (WFI) en een coronagraaf instrument. Hij wordt ook uitgerust met een 300 megapixel camera.
Hoewel het woord Infrarood in de naam van de telescoop staat, zal het ook in zichtbaar licht waarnemen. Een NASA-persbericht zegt dat WFIRST in staat zal zijn om "... zwakke infraroodsignalen uit de hele kosmos te detecteren en tegelijkertijd enorme panorama's van het universum te genereren ..." Het is gepland om ergens halverwege 2020 te lanceren.
Na onlangs een cruciale mijlpaal te hebben bereikt, gaf NASA WFIRST het startsein om te beginnen met het ontwikkelen en testen van hardware. Het ontwerp van WFIRST is al vergevorderd en de ruimtetelescoop gebruikt veel technologie die al volwassen is. Dat is een van de redenen waarom het project naar verwachting slechts ongeveer 3,2 miljard dollar kost, wat veel lager is dan het prijskaartje van JWST van ongeveer 10 miljard dollar.
Het ontwerp van WFIRST vereist veel technologie die al beproefd is, vooral telescoopcomponenten van Hubble-kwaliteit. NASA zegt ook dat veel van het ontwerp is gebaseerd op lessen die zijn geleerd op het moeilijke pad van James Webb naar voltooiing.
De volgende stap voor WFIRST is het finaliseren van het missieontwerp. NASA zal testunits en technische modellen bouwen om te zien of het ontwerp bestand is tegen zowel lancering als eventuele operaties in de ruimte. Na de lancering zal WFIRST een halo-baan binnengaan op het Sun-Earth LaGrange 2-punt, hetzelfde als de JWST.
"Met een ongekende combinatie van breedte en diepte, zal WFIRST een nieuw tijdperk openen in het bekijken van ons universum."
Uit de NASA-video 'Gesimuleerde afbeelding toont de kracht van NASA's WFIRST'.
WFIRST heeft echt interessante wetenschappelijke doelstellingen. Als infraroodtelescoop is hij geschikt om grotere vragen over het heelal te beantwoorden. Een van de doelen is het beantwoorden van enkele vragen over donkere energie, de kracht die de uitdijing van het heelal aandrijft. Kosmologen willen weten hoe donkere energie in de loop van de tijd is veranderd en hoe en waarom de uitdijing van het heelal versnelt.
De telescoop werkt ook op exoplaneten, een van de belangrijkste onderwerpen in de astronomie. We weten nog steeds niet hoe vaak zonnestelsels zoals de onze zijn en hoe de bewoonbaarheid wordt bepaald. WFIRST helpt astronomen deze vragen te beantwoorden.
Het maakt gebruik van de coronagraaf om grote exoplaneten rechtstreeks in beeld te brengen. Er zijn ook spectra van die planeten nodig om hun atmosferische samenstelling te bepalen, iets dat ons zal helpen biosignaturen te detecteren.
Een van de meest interessante doelstellingen van WFIRST is een exoplanet-telling. NASA is van plan het fenomeen microlensing te gebruiken om een statistische telling van exoplaneten in de Melkweg te voltooien. Microlensing is wanneer een onzichtbare planeet buiten ons eigen zonnestelsel voor een verre ster op de achtergrond beweegt. De zwaartekracht van de planeet werkt als een lens, vergroot het sterrenlicht en laat het er helderder uitzien. NASA verwacht dat WFIRST op deze manier duizenden exoplaneten zal ontdekken, en sommige documenten suggereren 70.000 exoplaneten.
De telescoop zal ook andere vragen beantwoorden zoals ze zijn bepaald. Ruimtewetenschap - en ruimtetelescopen - zitten vol verrassingen, dus er zullen waarschijnlijk ontdekkingen zijn die we van tevoren niet kunnen voorspellen, en enkele verrassende resultaten.
WFIRST biedt dezelfde afbeeldingen met hoge resolutie als de Hubble, maar met een veel groter gezichtsveld. Een paar maanden geleden heeft NASA een video uitgebracht die de kracht van WFIRST laat zien. Zoals de video laat zien, moesten er voor een Hubble-portret van het Andromedastelsel meer dan 400 afzonderlijke beelden worden vastgelegd en tot één worden samengesteld. Het kostte de Hubble ook 4 jaar om het te doen. De krachtige WFIRST kan een soortgelijk mozaïek maken met slechts twee afbeeldingen. En het duurt maar ongeveer 90 minuten om ze allebei vast te leggen.
Hoewel WFIRST een infraroodtelescoop is, verschilt deze op verschillende manieren van de JWST - die ook een infraroodbereik is. Terwijl WFIRST een panoramisch uitzicht op de kosmos biedt, is JWST veel gevoeliger in het infrarood. De gevoeligheid van JWST heeft echter een prijs. Het vereist extreme kou om die waarnemingen uit te voeren en de telescoop heeft een complex en kritisch zonnescherm om hem koel te houden. Dat zonnescherm moet worden opgevouwen en in de raket worden verpakt voor lancering en worden ingezet voordat de JWST begint te opereren.
WFIRST is ook een infraroodtelescoop, maar vereist niet dezelfde lage bedrijfstemperatuur. Het heeft nog steeds een koelsysteem nodig, maar geen log en technologisch complex zonnescherm. De bedrijfstemperatuur van JWST is 50 Kelvin (-223 ° C of -370 ° F). De bedrijfstemperatuur van WFIRST is nog niet definitief, maar volgens NASA-ontwerpdocumenten is deze ongeveer 200 Kelvin (-73 C of -100 F).
Zowel JWST als WFIRST zijn infraroodscopes en hun missies kunnen op een of andere manier overlappen. Wanneer WFIRST iets van bijzonder belang vindt, kan JWST dit met grotere infraroodgevoeligheid waarnemen. Dit type overlap is een bouwsteen van telescoopmissies en ontwerpen. Zo zal de aankomende Vera C. Rubin-sterrenwacht, die later dit jaar het eerste licht zou moeten zien, de lucht onderzoeken op voorbijgaande objecten. Wanneer zoiets als een supernova wordt opgemerkt, zullen andere telescopen de taak hebben om het van dichterbij te observeren.
Voorlopig wordt WFIRST alleen gefinancierd tot en met september 2020. NASA neemt die administratieve voorzorgsmaatregel omdat ze de James Webb willen afmaken en in werking willen stellen. Er zijn twee grote en complexe projecten tegelijkertijd gaande - beide ruimtetelescopen - die beide projecten ingewikkeld maken.
De voorlopige lanceringsdatum van WFIRST is ergens in het jaar 2025. De geplande missieduur is vijf jaar.
MEER:
- Persbericht: NASA keurt de ontwikkeling van een universum-onderzoekende, planeetzoekende missie goed
- NASA: Wide Field Infrared Space Telescope
- Technical Paper: The Wide Field Infrared Survey Telescope: 100 Hubbles voor de jaren 2020
- Space Magazine: WFIRST krijgt zijn coronagraaf om het licht van sterren te blokkeren en hun planeten te onthullen
