Project Blue:το κυνήγι της αδερφής της Γης

Χριστούγεννα, 1968. Τρεις άντρες βρίσκονταν σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη, τόσο μακριά από τη Γη όσο κανένας είχε πάει ποτέ. Νόμιζαν ότι η υπέροχη ερημιά του σεληνιακού τοπίου ήταν το πιο εκπληκτικό πράγμα που επρόκειτο να δουν κατά τη διάρκεια της αποστολής τους. Αλλά έκαναν λάθος.

Στην τέταρτη τροχιά τους, ο αστροναύτης Μπιλ Άντερς είδε τη Γη να ανεβαίνει πάνω από τον ορίζοντα της Σελήνης. Φωτογράφισε τη στιγμή και χάρισε στον κόσμο μια από τις πιο εμβληματικές εικόνες της διαστημικής εποχής. Αυτή η εικόνα του φαινομενικά εύθραυστου μπλε πλανήτη Γη έγινε στη συνέχεια σύμβολο που αντιπροσωπεύει τόσο την περιβαλλοντική κίνηση όσο και τα θαύματα της εξερεύνησης του διαστήματος. Τώρα, μια ομάδα αστρονόμων και μηχανικών με ιδιωτική χρηματοδότηση θέλει να αναδημιουργήσει αυτή την πράξη τραβώντας μια νέα φωτογραφία ενός άλλου μπλε πλανήτη – ο ένας γύρω από ένα άλλο αστέρι.

Σκέψη μπλε ουρανού

Με την ονομασία Project Blue, η αποστολή στοχεύει να κατασκευάσει και να εκτοξεύσει ένα διαστημικό τηλεσκόπιο με έναν μόνο στόχο:την απεικόνιση τυχόν πλανητών στις κατοικήσιμες ζώνες των πλησιέστερων αστεριών που μοιάζουν με τον Ήλιο. Εάν τέτοιοι πλανήτες είχαν μέγεθος της Γης με ωκεανούς και ατμόσφαιρες, τότε θα μπορούσαν να «δουν το Μπλε», τον όρο του Project Blue για την εύρεση ενός δυνητικά κατοικήσιμου πλανήτη.

Η αποστολή είναι το πνευματικό τέκνο του Ινστιτούτου BoldlyGo. Αυτός ο μη κερδοσκοπικός οργανισμός ιδρύθηκε από τον Δρ Jon Morse, έναν πρώην επιστήμονα της NASA και σύμβουλο επιστήμης του Λευκού Οίκου, για να διερευνήσει εξαιρετικά συναρπαστικά επιστημονικά ερωτήματα χρησιμοποιώντας ιδιωτικά χρήματα από δωρητές και πρωτοβουλίες crowd-funding. Και υπάρχουν λίγα ερωτήματα πιο συναρπαστικά από το αν υπάρχουν άλλοι πλανήτες σαν τη Γη γύρω από άλλα αστέρια.

Η αναζήτηση για εύρεση αναλόγων της Γης, όπως είναι γνωστοί αυτοί οι πλανήτες, ξεκίνησε σοβαρά το 1995 όταν ένα ζευγάρι Ελβετών αστρονόμων ανακάλυψε το 51 Pegasi b – τον ​​πρώτο εξωηλιακό πλανήτη (ή εξωπλανήτη) που βρέθηκε γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με Ήλιο. Είχε το μέγεθος του Δία και δεν έμοιαζε καθόλου με τη Γη, αλλά απέδειξε ότι οι πλανήτες ήταν πλέον κοντά στις τεχνολογικές μας ικανότητες.

Τις δεκαετίες από τότε, περισσότεροι από 4.000 άλλοι εξωπλανήτες έχουν εντοπιστεί, αλλά σχεδόν κανένας δεν έχει φωτογραφηθεί. Το πρόβλημα είναι ότι οι πλανήτες δεν παράγουν κανένα δικό τους φως και απλώς αντανακλούν το φως του αστεριού τους. Αυτό τους κάνει περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο φορές πιο αχνά από το μητρικό τους αστέρι. Τα τηλεσκόπια μέχρι σήμερα μπόρεσαν να τραβήξουν μερικές αναλαμπές μεγάλων πλανητών, αλλά πλανήτες στο μέγεθος της Γης παρέμειναν αδύνατο να απεικονιστούν. Αντίθετα, οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει έμμεσες παρατηρήσεις για να συμπεράνουν την ύπαρξη των εξωπλανητών.

Οι περισσότεροι από τους εξωπλανήτες που βρέθηκαν μέχρι στιγμής εντοπίστηκαν χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA. Ο Κέπλερ παρακολούθησε τη φωτεινότητα ενός αστεριού, αναζητώντας την πτώση που προκλήθηκε όταν ένας πλανήτης διέσχισε μπροστά του. Τα όργανά του ήταν αρκετά ακριβή ώστε μπορούσε να δει μικρότερους βραχώδεις (επίσης αποκαλούμενους επίγειους) πλανήτες, αλλά κανένας από αυτούς δεν έχει αποδειχθεί δίδυμος με τη Γη. Μολονότι ορισμένοι έχουν γίνει πρωτοσέλιδα σε όλο τον κόσμο επειδή είναι όμοιοι, μέχρι σήμερα δεν έχουμε βρει ένα αληθινό δίδυμο της Γης με την έννοια ότι είναι ένας κόσμος στο μέγεθος της Γης σε μια τροχιά στο μέγεθος της Γης γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ήλιο.

Ωστόσο, η τύχη θα το είχε, το πλησιέστερο αστρικό σύστημα στον Ήλιο περιέχει δύο αστέρια που θα μπορούσαν να είναι εξαιρετικά ικανοποιητικά μέρη για να κοιτάξετε.

Κυνήγι πλανητών

Το Alpha Centauri αποτελείται από τρία αστέρια σε αμοιβαία τροχιά το ένα γύρω από το άλλο. Ένα από αυτά, γνωστό ως Proxima Centauri, είναι ένα αστέρι κόκκινος νάνος και επομένως πολύ μικρότερο και ψυχρότερο από τον Ήλιο. Από τα άλλα, το Alpha Centauri B είναι παρόμοιο με τον Ήλιο και το Alpha Centauri A είναι σχεδόν πανομοιότυπο. Αυτά είναι τα αστέρια που θα στοχεύσει το Project Blue.

Οι υπάρχουσες μελέτες αυτών των δύο αστεριών δείχνουν ότι μεγάλοι πλανήτες όπως ο Δίας δεν υπάρχουν. Έτσι, αν υπάρχουν πλανήτες εκεί, το μόνο που μπορεί να είναι είναι κόσμοι στο μέγεθος της Γης σε τροχιές σαν τη Γη. «Αυτό θα δοκιμάσουμε», λέει ο Μορς.

Το έργο προτείνει ένα μικρό διαστημικό τηλεσκόπιο. Ο καθρέφτης του έχει διάμετρο μόλις 0,5 μέτρα, που τον κάνει περίπου το μισό του μεγέθους του Kepler. Ωστόσο, αυτό θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο ώστε το Project Blue να τραβήξει απευθείας φωτογραφίες οποιωνδήποτε πλανητών καθώς κινούνται γύρω από το αστέρι τους, επειδή το διαστημόπλοιο θα χρησιμοποιήσει ένα όργανο που ονομάζεται στεφανογράφος. Θα μπλοκάρει το φως από το κεντρικό αστέρι, επιτρέποντας στον πολύ πιο αμυδρό πλανήτη να φανεί.

Μην περιμένετε τίποτα θεαματικό, όμως. Οποιοσδήποτε πλανήτης δεν θα εμφανίζεται ως τίποτα περισσότερο από ένα εικονοστοιχείο φωτός, παρόμοια με την εικόνα της Γης που τραβήχτηκε το 1990 από το διαστημόπλοιο Voyager 1 από απόσταση τεσσάρων δισεκατομμυρίων μιλίων. Παρά την έλλειψη αισθητικής ομορφιάς, θα επέτρεπε στους επιστήμονες πρόσβαση σε πρωτοφανείς πληροφορίες για τον πλανήτη.

«Η παρακολούθηση της φωτεινότητας και του χρώματος των πλανητών με την πάροδο του χρόνου είναι αυτό που σας επιτρέπει να κάνετε χάρτες της επιφάνειας», λέει η Δρ Margaret Turnbull του Κέντρου Έρευνας Carl Sagan στο Ινστιτούτο SETI, Καλιφόρνια, και μέλος της ομάδας Project Blue. «Υπάρχουν ωκεανοί; Υπάρχουν ήπειροι; Υπάρχουν μοτίβα σύννεφων; Πρότυπα καιρού; Εποχές? Εάν υπάρχουν, όλα αυτά τα πράγματα θα πρέπει να αντικατοπτρίζονται –κυριολεκτικά– στα δεδομένα χρώματος και στη φωτεινότητα του πλανήτη με την πάροδο του χρόνου.”

Η Γη, για παράδειγμα, φαίνεται πιο μπλε όταν κοιτάμε έναν ωκεανό παρά μια ήπειρο και είναι πιο φωτεινή όταν κοιτάμε την Ανταρκτική.

Τεχνολογία τηλεσκοπίου

Η απλότητα με την οποία μπορεί να δηλωθεί η αποστολή διαψεύδει την τεχνική πρόκληση. Κανείς δεν έχει ακόμη πετάξει κορωνογράφο σχεδιασμένο για λήψη φωτογραφιών πλανητών που μοιάζουν με τη Γη. Το Project Blue συνεργάζεται στενά με τη NASA, η οποία σχεδιάζει μια πολύ μεγαλύτερη αποστολή που ονομάζεται WFIRST (το Τηλεσκόπιο Υπέρυθρων Ευρευμένου Πεδίου). Είναι σχεδιασμένο να έχει την ευαισθησία του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble αλλά με οπτικό πεδίο 100 φορές μεγαλύτερο και θα περιλαμβάνει έναν στεφανογράφο στον οποίο εργαζόταν ο Turnbull. Το Project Blue θα χρησιμοποιήσει πολλές από τις ιδέες και την τεχνολογία που αναπτύσσεται για το WFIRST για να παρέχει μια τροχιακή δοκιμή του τρόπου χρήσης ενός τέτοιου οργάνου για την ανίχνευση πλανητών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι τόσο σημαντικό να αφιερώσουμε ολόκληρη την αποστολή στην εξερεύνηση ενός συστήματος αστεριών.

«Το να έχεις συνεχή κάλυψη είναι μεγάλη υπόθεση», λέει ο Turnbull. "Κατενάζοντας τον ίδιο χώρο για μήνες ή χρόνια κάθε φορά, τότε μπορείτε να είστε σίγουροι ότι θα ανιχνεύσετε οποιονδήποτε πλανήτη εντός αυτής της τροχιακής περιοχής."

Φαίνεται τόσο προφανές να κάνουμε ότι το ερώτημα γιατί η NASA δεν σχεδιάζει ήδη τη δική της δοκιμαστική αποστολή είναι φυσικό. Όπως εξηγεί ο Μορς, όλα καταλήγουν στα χρήματα. Από το 2007 έως το 2011, ήταν διευθυντής του τμήματος αστροφυσικής της NASA και προς το τέλος αυτής της θητείας, παρατήρησε μια ανησυχητική τάση. "Αν κοιτάξετε την ιστορία του προϋπολογισμού της αστροφυσικής στη NASA, υπάρχει μια μεγάλη πτώση στις αρχές της δεκαετίας του 2010", λέει.

Αυτό επρόκειτο σαφώς να επηρεάσει τον αριθμό των αποστολών που θα μπορούσε να κατασκευάσει η μεραρχία. Ωστόσο, την ίδια στιγμή, επίγεια παρατηρητήρια, όπως τα τηλεσκόπια Keck και το επερχόμενο Μεγάλο Συνοπτικό Τηλεσκόπιο Επιθεώρησης (LSST) προχωρούσαν, χάρη στα χρήματα από ιδιώτες επενδυτές. Και τα δύο αυτά τηλεσκόπια είναι παρατηρητήρια γενικής χρήσης που εκτελούν μεγάλη ποικιλία παρατηρήσεων. Ωστόσο, τα χρηματικά ποσά που εμπλέκονταν άνοιξαν τα μάτια του Μορς.

«Αυτά τα έργα είναι σε επίπεδο προϋπολογισμού που είναι στο ίδιο επίπεδο με εξελιγμένους δορυφόρους», λέει. Έτσι, δημιούργησε το Ινστιτούτο BoldlyGo ως όχημα για την προσέλκυση ιδιωτικών χρημάτων για την εκτόξευση περισσότερων διαστημικών αποστολών.

Το Project Blue ταιριάζει απόλυτα σε αυτό το όραμα. Ο Μορς ελπίζει ότι το διαστημόπλοιο μπορεί να κατασκευαστεί για περίπου 50 εκατομμύρια δολάρια και να εκτοξευτεί κάποια στιγμή στις αρχές της δεκαετίας του 2020 για περίπου 10 εκατομμύρια δολάρια. Αν τα καταφέρει, το κόστος από μόνο του θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι. Ο πρώτος ανιχνευτής πλανητών της NASA, ο Κέπλερ, κόστισε 550 εκατομμύρια δολάρια. Το κόστος εκτόξευσης μόνο για τον τελευταίο του ανιχνευτή πλανητών, την αποστολή Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), που εκτοξεύτηκε τον Απρίλιο, ήταν 87 εκατομμύρια δολάρια. Ωστόσο, σύμφωνα με τους ανθρώπους πίσω από το Project Blue, ο πιθανός αντίκτυπος της αποστολής εκτείνεται πέρα ​​από τους απλούς προϋπολογισμούς. Εκτείνεται ακόμη και πέρα ​​από την επιστήμη.

Ηλικία εξερεύνησης

Το Project Blue μιλάει για το τι σημαίνει να είσαι άνθρωπος, σε εκείνο το κομμάτι του εαυτού μας που είναι ανήσυχα περίεργο να εξερευνήσει. «Το Project Blue είναι καθαρή εξερεύνηση. Πηγαίνουμε στο άγνωστο. Κοιτάμε τι υπάρχει», λέει ο Turnbull. «Μου αρέσει η ιδέα να εξερευνώ απλώς και να πηγαίνω να δω τι υπάρχει εκεί».

Ο Μορς απηχεί αυτά τα συναισθήματα. «Κοιτάζει στο μακρινό μέλλον», λέει. «Αν πάμε ποτέ στα αστέρια, θα πάμε πρώτα στο πιο κοντινό μέρος». Και αυτό σημαίνει το σύστημα Άλφα Κενταύρου. Το Project Blue κυριολεκτικά αναζητά τους στόχους που οι μεγάλοι μας κ.λπ. τα εγγόνια μπορεί μια μέρα να δουν με τα μάτια τους.

• Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά τον Απρίλιο του 2018.

Πώς λειτουργεί:κορωνογράφος

Το Project Blue θα χρησιμοποιήσει μια συσκευή που ονομάζεται κορωνογράφος για να τραβήξει φωτογραφίες οποιωνδήποτε πλανητών γύρω από τον Άλφα Κενταύρου. Ο στεφανογράφος είναι μια συσκευή που εμποδίζει το έντονο φως από ένα κεντρικό αντικείμενο, αλλά επιτρέπει στο αχνό φως από το περιβάλλον του να εισέλθει στο τηλεσκόπιο.

Εφευρέθηκε τη δεκαετία του 1930 από τον Γάλλο αστρονόμο Bernard Lyot. Ήθελε να μελετήσει την αμυδρή εξωτερική ατμόσφαιρα του Ήλιου που έγινε ορατή μόνο κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης όταν η Σελήνη εμπόδισε τον φωτεινό δίσκο του Ήλιου, έτσι σχεδίασε και κατασκεύασε μια συσκευή που θα μπορούσε να μιμηθεί τη δράση της Σελήνης και να δημιουργήσει μια τεχνητή έκλειψη μέσα στο τηλεσκόπιό του. Δεδομένου ότι η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ήλιου ονομάζεται στέμμα, η συσκευή του Lyot βαφτίστηκε στεφανογράφος.

Η αναζήτηση εξωπλανητών είναι ένα άλλο καλό παράδειγμα του να θέλεις να δεις κάτι αχνό δίπλα σε κάτι φωτεινό. Οι πλανήτες δεν παράγουν το δικό τους φως, αντίθετα απλώς αντανακλούν αυτό που δίνουν τα μητρικά τους αστέρια. Έχει συγκριθεί με την προσπάθεια να δεις μια πυγολαμπίδα στο χείλος ενός προβολέα.

Στο διάστημα, οι κορωνογράφοι έχουν χρησιμοποιηθεί κυρίως για την προβολή του Ήλιου με διαστημόπλοια, όπως η αποστολή Ηλιακού και Ηλιοσφαιρικού Παρατηρητηρίου (SOHO) της NASA-ESA. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble περιέλαβε έναν στεφανογράφο στην κάμερα κοντά στο υπέρυθρο και το φασματόμετρο πολλαπλών αντικειμένων (NICMOS). Το 2011, χρησιμοποιήθηκε από αστρονόμους για να τραβήξουν μια εικόνα των τεσσάρων εξωπλανητών γύρω από το αστέρι HR 8799. Η λήψη επαναλαμβανόμενων εικόνων πλανητών επιτρέπει την ορατότητα της κίνησής τους γύρω από το αστέρι τους.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA θα περιλαμβάνει επίσης έναν στεφανογράφο σε αυτό Κάμερα Κοντά στην Υπέρυθρη Κάμερα (NIRCam).

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard