Миссия Pandora расширит исследования чужих миров

В поисках пригодных для жизни планет за пределами Солнечной системы НАСА изучает концепцию миссии под названием Pandora, которая в конечном итоге может помочь расшифровать атмосферные загадки далеких миров в нашей галактике. Одна из четырех недорогих астрофизических миссий, выбранных для дальнейшей разработки концепции в рамках новой программы NASA Pioneers , Pandora будет изучать около 20 звезд и экзопланет — планет за пределами нашей солнечной системы — для обеспечения точных измерений экзопланетных атмосфер.

Эта миссия будет стремиться определить состав атмосферы, наблюдая планеты и их звезды одновременно в видимом и инфракрасном свете в течение длительных периодов времени. В частности, Пандора будет исследовать, как вариации света родительской звезды влияют на измерения экзопланет. Это остается серьезной проблемой при определении состава атмосферы планет, вращающихся вокруг звезд, покрытых звездными пятнами, которые могут вызывать колебания яркости при вращении звезды.

Миссия Pandora
На этой иллюстрации показано, как Пандора использует транзитную спектроскопию для надежной идентификации атмосферного состава экзопланеты, когда она проходит перед своей звездой.
Источники: Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса и Центр космических полетов Годдарда НАСА.

Pandora — это миссия небольшого спутника, известная как SmallSat, одна из трех таких орбитальных миссий, получившая зеленый свет от НАСА для перехода к следующему этапу разработки программы Pioneers. SmallSats — это недорогие космические полеты, которые позволяют агентству продвигать научные исследования и расширять доступ к космосу. Пандора будет работать на солнечно-синхронной низкой околоземной орбите, которая всегда держит Солнце прямо за спутником. Эта орбита сводит к минимуму световые изменения на спутнике и позволяет Pandora получать данные за длительные периоды времени. Из концепций SmallSat, выбранных для дальнейшего изучения, Pandora — единственная, ориентированная на экзопланеты.

«Экзопланетная наука переходит от эпохи открытия планет к эпохе определения характеристик атмосферы, — заявила Элиза Кинтана, астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и главный исследователь Пандоры. — Пандора сосредоточена на попытке понять, как звездная активность влияет на наши измерения атмосфер экзопланет, что заложит основу для будущих миссий экзопланет, направленных на поиск планет с атмосферой, подобной Земле».

Максимальное использование научного потенциала

Пандора концентрируется на изучении экзопланетной и звездной атмосферы, наблюдая за планетами, когда они пересекаются перед своими звездами или проходят мимо них. Для этого Пандора воспользуется проверенным методом, называемым транзитной спектроскопией, который включает в себя измерение количества звездного света, фильтрующего атмосферу планеты, и разделение его на цветные полосы, известные как спектр. Эти цвета кодируют информацию, которая помогает ученым идентифицировать газы, присутствующие в атмосфере планеты, и может помочь определить, является ли планета каменистой с тонкой атмосферой, такой как Земля, или толстой газовой оболочкой, такой как Нептун.

Однако эта миссия продвинет транзитную спектроскопию еще дальше. Pandora призвана смягчить один из самых серьезных недостатков этой техники: звездное загрязнение.

«У звезд есть атмосфера и изменяющиеся особенности поверхности, такие как пятна, которые влияют на наши измерения, — сказала Джесси Кристиансен, заместитель научного руководителя Архива экзопланет НАСА в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, Калифорния, и соисследователь Пандоры. — Чтобы убедиться, что мы действительно наблюдаем атмосферу экзопланеты, нам нужно распутать вариации планеты и звезды».

Пандора будет разделять звездные и экзопланетные сигналы, наблюдая их одновременно в инфракрасном и видимом свете. Загрязнение звезд легче обнаружить в более коротких длинах волн видимого света, поэтому получение данных об атмосфере как в инфракрасном, так и в видимом свете позволит ученым лучше различать наблюдения, исходящие от атмосфер экзопланет и звезд.

«Звездное загрязнение является камнем преткновения, затрудняющим точные наблюдения за экзопланетами, — отметил Бенджамин Рэкхэм, научный сотрудник Массачусетского технологического института в Кембридже и соисследователь Пандоры. — Pandora поможет создать необходимые инструменты для разделения звездных и планетных сигналов, что позволит нам лучше изучать свойства как звездных пятен, так и экзопланетных атмосфер».

Синергия в космосе

Объединив усилия с более крупными миссиями НАСА, Pandora будет работать одновременно с космическим телескопом Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на конец этого года. Уэбб предоставит возможность изучать атмосферы малых экзопланет размером, как Земля, с беспрецедентной точностью, а Пандора будет стремиться расширить исследования и результаты телескопа, наблюдая за звездами-хозяевами ранее идентифицированных планет в течение более длительных периодов времени.

Такие миссии, как спутник для исследования транзитных экзопланет НАСА (TESS), космический телескоп Хаббл и вышедшие на пенсию космические аппараты Кеплера и Спитцера, дали ученым удивительные взгляды на эти далекие миры и заложили прочную основу в экзопланетных знаниях. Эти миссии, однако, еще не полностью решают проблему звездного загрязнения, масштабы которого не определены в предыдущих исследованиях экзопланетных атмосфер. Pandora стремится заполнить эти критические пробелы в понимании планетных атмосфер и расширить возможности исследования экзопланет.

«Пандора — это правильная миссия в нужное время, потому что тысячи экзопланет уже открыты, и мы знаем атмосферные характеристики многих, вращающихся вокруг малых активных звезд, — сказала Джесси Дотсон, астрофизик из Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнии и заместитель главного исследователя Pandora. — Следующий рубеж — понять атмосферы этих планет, и Пандора сыграет ключевую роль в раскрытии того, как звездная активность влияет на нашу способность характеризовать атмосферы. Это было бы отличным дополнением к миссии Уэбба».

Стартовая площадка для исследования

Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (LLNL) в Ливерморе, Калифорния, совместно с Центром космических полетов имени Годдарда НАСА возглавляет миссию Пандора. LLNL будет управлять миссией и использовать возможности, разработанные для других правительственных агентств, включая недорогой подход к проектированию и изготовлению телескопов, которые позволят осуществить эту революционную науку о экзопланетах с платформы SmallSat.

Программа NASA Pioneers, которая включает в себя малые спутники, полезную нагрузку, прикрепленную к Международной космической станции, и научные эксперименты с воздушными шарами, способствует инновационным космическим и суборбитальным экспериментам для исследователей в начале и середине карьеры с помощью недорогих небольших аппаратных миссий. В рамках этой новой программы Pandora будет работать в течение пяти лет с ограничением бюджета в 20 миллионов долларов.

Несмотря на жесткие ограничения, программа Pioneers позволяет Pandora сосредоточиться на конкретном исследовательском вопросе, привлекая разнообразную команду студентов и молодых ученых из более чем десятка университетов и исследовательских институтов. Эта платформа SmallSat создает отличный план для небольших миссий, чтобы оказать влияние на астрофизическое сообщество.

«Длительные наблюдения Пандоры в видимом и инфракрасном свете уникальны и хорошо подходят для малых спутников, — добавила Кинтана. — Мы рады, что Пандора сыграет решающую роль в поисках НАСА других миров, которые потенциально могут быть обитаемы».

Читайте обзоры:

-->