Ga over Kepler. NASA heeft onlangs twee nieuwe missies groen belicht als onderdeel van haar Astrophysics Explorer Program.
Deze zijn het resultaat van vier voorstellen die in 2012 zijn ingediend. De meest verwachte en spraakmakende missie is TESS, de Transiting Exoplanet Survey Satellite.
TESS is gepland voor lancering in 2017 en zal via de transitmethode naar exoplaneten zoeken, op zoek naar zwakke, veelbetekenende dalingen in helderheid terwijl de onzichtbare planeet voor zijn gastheerster voorbijgaat. Dit is dezelfde methode die momenteel wordt gebruikt door Kepler, gelanceerd in 2009. In tegenstelling tot Kepler, die continu naar een enkel deel van de hemel langs het galactische vlak staart in de richting van de sterrenbeelden Cygnus, Hercules en Lyra, is TESS de eerste toegewijde all-sky exoplanet jachtsatelliet.
De missie wordt een samenwerking van het Space Telescope Science Institute, het MIT Lincoln Laboratory, het NASA Goddard Spaceflight Center, Orbital Sciences Corporation, het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en het MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research (MKI).
TESS lanceert aan boord van een Orbital Sciences Pegasus XL-raket die is vrijgelaten uit de romp van een Lockheed L-1011-vliegtuig, hetzelfde systeem dat IBEX in 2008 en NuSTAR in 2012 heeft ingezet. NASA's Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) wordt ook gelanceerd met een Pegasus XL raket deze zomer in juni.
“TESS zal de eerste door de ruimte gedragen all-sky transit-survey uitvoeren, die 400 keer zoveel sky bestrijkt als elke vorige missie. Het zal duizenden nieuwe planeten in de zonnewijk identificeren, met een speciale focus op planeten die qua grootte vergelijkbaar zijn met de aarde, ”zegt George Riker, een senior onderzoeker van MKI.
TESS zal vier groothoektelescopen gebruiken om de klus te klaren. De effectieve afmetingen van de detectoren aan boord zijn 192 megapixels. TESS staat gepland voor een missie van twee jaar. In tegenstelling tot Kepler, die in een heliocentrische baan om de aarde zit, bevindt TESS zich in een elliptisch pad in Low Earth Orbit (LEO).
TESS zal ongeveer 2 miljoen sterren onderzoeken die helderder zijn dan 12th omvang inclusief 1.000 van de dichtstbijzijnde rode dwergen. TESS zal niet alleen de groeiende catalogus van exoplaneten uitbreiden, maar er wordt ook verwacht dat ze planeten zullen vinden met langere omloopperiodes.
Een dilemma bij de transitmethode is dat het de ontdekking bevordert van planeten met korte omloopperioden, waarvan het veel waarschijnlijker is dat ze hun gastster vanuit een bepaald gezichtspunt in de ruimte zien passeren.
TESS zal ook dienen als een logische stap van Kepler naar later voorgestelde exoplanet-zoekplatforms. TESS zal ook kandidaten ontdekken voor nader onderzoek door de James Webb-ruimtetelescoop die in 2018 wordt gelanceerd en de High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) -spectrometer op het La Silla-observatorium in Chili.
Ook op het bord voor lancering in 2017 is NICER, de Neutron Star Interior Composition Explorer die op de buitenkant van het internationale ruimtestation wordt geplaatst. NICER zal een reeks 56 telescopen gebruiken die röntgenstralen van neutronensterren zullen verzamelen en bestuderen. NICER zal zich specialiseren in de studie van een bepaalde subklasse van neutronensterren, bekend als milliseconde pulsars. De röntgentelescopen hebben een configuratie met een set geneste glazen schalen die eruit zien als de lagen van een ui.
Het observeren van pulsars in het röntgenbereik van het spectrum zal wetenschappers een geweldig inzicht geven in hun innerlijke werking en structuur. Het International Space Station biedt een uniek uitkijkpunt om dit soort wetenschap te doen. Net als de Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), dicteren de stroomvereisten van NICER dat het geen vrij vliegende satelliet kan zijn. Röntgenastronomie moet ook worden gedaan boven de hinderende effecten van de atmosfeer van de aarde.
NICER wordt ingezet als externe lading aan boord van een ISS ExPRESS Logistics Carrier. Dit zijn drukloze platforms die worden gebruikt voor experimenten die rechtstreeks aan de ruimte moeten worden blootgesteld.
Een ander fascinerend project dat samenwerkt met NICER is SEXTANT, de Station Explorer voor röntgentiming- en navigatietechnologie. Dit project heeft tot doel de nauwkeurigheid van milliseconde pulsars voor interplanetaire navigatie te testen.
"Ze (pulsars) zijn uiterst betrouwbare hemelklokken en kunnen een zeer nauwkeurige timing bieden, net als de atoomsignalen die worden geleverd via het 26-satelliet militair bediende Global Positioning System (GPS)", zegt NASA Goddard-wetenschapper Zaven Arzoumanian. Het grootste probleem bij het vertrouwen op dit systeem voor interplanetaire reizen is dat het signaal steeds zwakker wordt naarmate je verder van de aarde reist.
"Pulsars daarentegen zijn toegankelijk in vrijwel elk denkbaar vluchtregime, van LEO tot interplanetaire en diepste ruimte", zegt Keith Gendreau, NICER / SEXTANT-principeonderzoeker.
Zowel NICER als TESS volgen de lange traditie van NASA's Astrophysics Explorer Program, dat helemaal teruggaat tot de lancering van Explorer 1. Dit was de allereerste Amerikaanse satelliet die in 1958 werd gelanceerd. Explorer 1 ontdekte de Van Allen-stralingsgordels rond de aarde .
"Het Explorer-programma heeft een lange en geweldige geschiedenis van het inzetten van echt innovatieve missies om enkele van de meest opwindende vragen in de ruimtevaartwetenschap te bestuderen", zegt NASA-medewerker voor wetenschap John Grunsfeld. "Met deze missies zullen we de meest extreme toestanden van materie leren kennen door neutronensterren te bestuderen en we zullen veel nabijgelegen stersystemen met rotsachtige planeten in de bewoonbare zones identificeren voor verder onderzoek door telescopen zoals de James Webb Space Telescope."
Natuurlijk verwijst Grunsfeld naar planeten die rond rode dwergsterren draaien, waarop TESS het doelwit zal zijn. Deze hebben naar verwachting een bewoonbare zone die veel dichter bij hun primaire ster ligt dan onze eigen zon. MIT-wetenschappers hebben zelfs gesuggereerd dat de eerste exoplaneten die op een verre datum door mensen zijn bezocht, in eerste instantie door TESS zouden kunnen worden ontdekt. Het ruimtevaartuig kan ook toekomstige doelen ontdekken voor follow-up spectroscopische analyse, de beste kans om buitenaards leven te ontdekken op een exoplaneet in de komende 50 jaar. Men kan zich de opwinding voorstellen die een positieve detectie van een chemische stof exclusief voor het leven zoals we die kennen, zoals chlorofyl in de spectra van een verre wereld zou genereren. Nog onheilspellender zou de detectie van dergelijke synthetische elementen als plutonium in de atmosfeer van een exoplaneet kunnen suggereren dat we ze hebben gevonden ... maar helaas, te laat.
Maar wat nog leuker is, het zullen opwindende tijden zijn voor ruimteverkenning om te zien dat beide projecten van start gaan. Misschien zullen menselijke ontdekkingsreizigers op een dag inderdaad de door TESS ontdekte werelden bezoeken ... en navigatietechnieken gebruiken die door SEXTANT zijn ontwikkeld.
