Římský vesmírný teleskop Nancy Grace - Nancy Grace Roman Space Telescope

Římský vesmírný teleskop Nancy Grace
Wfirst beauty1 prores 1920x1080.mov .00 00 17 16.still003 crop.jpg
Tavený model římského vesmírného dalekohledu v květnu 2020
Jména Roman
Roman Space Telescope
Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST)
Joint Dark Energy Mission (JDEM)
Typ mise Infračervený vesmírný dalekohled
Operátor NASA  / JPL  / GSFC
webová stránka http://roman.gsfc.nasa.gov/
Délka mise 5 let (plánováno)
Vlastnosti kosmických lodí
Výrobce Centrum vesmírných letů NASA Goddard
Spustit hmotu 4166 kg (9184 liber)
Suchá hmota 4059 kg (8949 liber)
Užitečná hmotnost 2191 kg (4830 liber)
Napájení 2500 wattů
Začátek mise
Datum spuštění Nejpozději do května 2027
Raketa Komerční nosná raketa
Spusťte web Mys Canaveral
Orbitální parametry
Referenční systém Oběžná dráha Slunce – Země L 2
Režim Halo oběžná dráha
Nadmořská výška 188 420 km (117 080 mi)
Apogee výška 806 756 km (501 295 mi)
Hlavní dalekohled
Typ Anastigmat se třemi zrcadly
Průměr 2,4 m (7 ft 10 v)
Ohniskový poměr f / 7,9
Vlnové délky V blízké infračervené oblasti , viditelné světlo
Transpondéry
Kapela Pásmo S (podpora TT&C)
Pásmo Ka (sběr dat)
Šířka pásma Několik kbit/s duplex (pásmo S)
290 Mbit/s (pásmo Ka)
Nástroje
Wide-Field Instrument (WFI)
Coronagraph Instrument (CGI)
 
Tato vizualizace sleduje římský vesmírný teleskop na jeho trajektorii k bodu Lagrange Slunce – Země Lag2 .

Nancy Milost Roman Space Telescope (zkráceno jako Roman nebo římské Space Telescope a dříve známého jako Wide-Field Infrared Survey Telescope nebo WFIRST ) je NASA infračervený kosmický teleskop v současné době ve vývoji. Romana v roce 2010 doporučil výbor Decadal Survey Spojených států pro národní výzkumnou radu jako nejvyšší prioritu pro příští desetiletí astronomie. Dne 17. února 2016 byl WFIRST schválen pro vývoj a spuštění.

Římská Space Telescope je založen na existující 2,4 m širokou zorném poli primárního zrcadla a bude nést dva vědecké přístroje. Wide-Field Instrument (WFI) je 300,8 megapixelová vícepásmová viditelná a blízká infračervená kamera, která poskytuje ostrost snímků srovnatelnou s ostrostí dosaženou Hubbleovým vesmírným teleskopem (HST) v zorném poli 0,28 čtverečních stupňů, 100 krát větší než zobrazovací kamery na HST. Coronagraphic nástroj (CGI) je vysoce kontrastní, malé zorné pole kamery a spektrometru pokrývající viditelné a blízké infračervené oblasti vlnových délek pomocí nové hvězd-potlačení technologie.

Konstrukce římského vesmírného teleskopu má původ v různých navrhovaných návrzích pro Joint Dark Energy Mission (JDEM) mezi NASA a Department of Energy (DOE). Roman přidává k původním návrhům JDEM několik dalších možností, včetně hledání mimoslunních planet pomocí gravitační mikročočky . Ve své současné inkarnaci (2015) bude velká část její primární mise zaměřena na zkoumání historie expanze vesmíru a růstu kosmické struktury pomocí několika metod v překrývajících se rozsazích červeného posuvu, s cílem přesně změřit efekty temnoty energie , konzistence obecné relativity a zakřivení časoprostoru .

V letech 2018 a 2020 se Trumpova administrativa a NASA pokusily snížit nebo ukončit rozpočet WFIRST, částečně kvůli překročení nákladů vesmírného teleskopu Jamese Webba . Kongres však zahrnoval určité financování. Dne 2.

Dne 20. května 2020, NASA administrátor Jim Bridenstine oznámil, že mise bude jmenován Nancy Milosti Roman Space Telescope v uznání bývalý šéf NASA astronomie je foundational roli v oblasti kosmické astronomie .

Dne 31. března 2021 se NASA Office generálního inspektora (OIG) vydala zprávu, která uvedla, že vývoj Nancy Milost římské Space Telescope byl ovlivněn COVID-19 pandemie , která zasáhla USA během obzvláště důležitý čas v vývoj dalekohledu. NASA očekává celkový dopad 400 milionů USD v důsledku pandemie a jejího vlivu na subdodavatele projektu. Dne 29. září 2021 NASA oznámila, že Roman prošel kritickou revizí designu (CDR) a že s předpokládanými dopady narušení COVID-19 nebude datum startu nejpozději do května 2027.

Vývoj mise

Originální konstrukce Roman, nazvaný WFIRST design Referenční Mise 1, byl studován v letech 2011-2012, představovat 1,3 m (4 ft 3 v) průměr bez překážek tři zrcadlový Anastigmat dalekohled. Obsahoval jeden nástroj, viditelný až téměř infračervený zobrazovač/hranatý spektrometr bez štěrbin.

V roce 2012 se objevila další možnost: NASA by mohla použít použitý teleskop National Reconnaissance Office (NRO) vyrobený společností Harris Corporation k splnění mise, jako byla ta plánovaná pro Romana. NRO nabídl darovat dva dalekohledy , stejné velikosti jako Hubbleův vesmírný dalekohled, ale s kratší ohniskovou vzdáleností a tím i širším zorným polem . To poskytlo projektu důležitou politickou dynamiku, přestože dalekohled představuje pouze mírný zlomek nákladů na misi a okrajové podmínky z návrhu NRO mohou tlačit celkové náklady nad náklady na nový design. Tento koncept mise, nazvaný WFIRST-AFTA (Astrophysics Focused Telescope Assets), byl zralý vědeckým a technickým týmem; tato mise je nyní jediným současným plánem NASA pro použití dalekohledů NRO. Římská Základní provedení obsahuje koronograf umožňující přímé zobrazování z exoplanet .

Bylo studováno několik implementací WFIRST/Roman (včetně konfigurace Joint Dark Energy Mission -Omega, Interim Design Reference Mission představující 1,3 m dalekohled, Design Reference Mission 1 s 1,3 m dalekohledem, Design Reference Mission 2, s 1,1 m dalekohledem a několik iterací konfigurace AFTA 2,4 m). V nejnovější zprávě byl Roman zvažován jak pro geosynchronní, tak pro oběžné dráhy L2 . Příloha C dokumentuje nevýhodu L2 oproti geosynchronní v rychlosti přenosu dat a hnacím plynu, ale výhody pro zlepšená pozorovací omezení, lepší tepelnou stabilitu a příznivější radiační prostředí na L2. Některé vědecké případy (jako například exoplanetová mikročočková paralaxa) jsou vylepšeny na L2 a možnost robotického servisu na kterémkoli z míst vyžaduje další studium.

Projekt je veden týmem v Goddardově vesmírném letovém středisku NASA v Greenbeltu v Marylandu . Vědec projektu pro Romana od jeho vzniku až do své smrti v roce 2017 byl Neil Gehrels , kterého vystřídal Jeffrey Kruk, v srpnu 2020 pak Julie McEnery . Vedoucím projektu je Jamie Dunn, který na konci roku 2018 vystřídal Kevina Gradyho. Vědec programu je Dominic Benford a vedoucí programu je John Gagosian. Pracovní skupině pro formulační vědu předsedá vědecký pracovník projektu a místopředsedové David Spergel a Jeremy Kasdin .

Dne 30. listopadu 2018 NASA oznámila, že zadala zakázku na dalekohled. Jednalo se o část nazvanou Sestava optického teleskopu nebo OTA a probíhá do roku 2025. To je ve spojení s Goddardovým vesmírným letovým střediskem, pro které je OTA plánována jako součást této smlouvy.

Popis schopností mise z února 2019 je k dispozici v bílé knize vydané členy římského týmu.

Vědecké cíle

Prezentace římského vesmírného dalekohledu Jasona Rhodese na konferenci Americké astronomické společnosti 2020

Vědecké cíle Romana se zaměřují na řešení špičkových otázek v kosmologii a výzkumu exoplanet , včetně:

  • Odpovědi na základní otázky o temné energii , doplňkové k misi EUCLID Evropské vesmírné agentury (ESA) , včetně: Je kosmické zrychlení způsobeno novou energetickou složkou nebo rozpadem obecné relativity na kosmologických stupnicích? Pokud je příčinou nová energetická složka, je její energetická hustota v prostoru a čase konstantní, nebo se vyvinula v průběhu historie vesmíru ? Roman použije tři nezávislé techniky k průzkumu temné energie: baryonové akustické oscilace , pozorování vzdálených supernov , slabé gravitační čočky .
  • Dokončení sčítání exoplanet, které by pomohlo odpovědět na nové otázky o potenciálu života ve vesmíru : Jak časté jsou sluneční systémy jako naše? Jaké druhy planet existují v chladných vnějších oblastech planetárních systémů? -Co určuje obyvatelnost světů podobných Zemi? Toto sčítání využívá techniku, která dokáže najít exoplanety až na hmotnost jen několikrát větší než Měsíc: gravitační mikročočky . Sčítání by zahrnovalo také vzorek volně plovoucích planet s hmotností pravděpodobně až do hmotnosti Marsu .
  • Zřízení režimu hostujícího vyšetřovatele, který umožní průzkumným vyšetřováním odpovědět na různé otázky o naší galaxii a vesmíru.
  • Poskytnutí koronografu pro přímé zobrazování exoplanet, který poskytne první přímé snímky a spektra planet kolem našich nejbližších sousedů podobných našim vlastním obřím planetám.

Roman bude mít dva nástroje:

  • Wide-Field Instrument (WFI) je 300,8 megapixelový fotoaparát poskytující vícepásmové viditelné blízké infračervené (0,48 až 2,0 mikrometry) zobrazování pomocí jednoho širokopásmového a šesti úzkopásmových filtrů. HgCdTe založené štěrbinová array zachycuje 0,28 čtvereční stupeň zorné pole s pixelů měřítku 110 milliarcseconds. Pole detektorů se skládá z 18 detektorů H4RG-10 poskytovaných společností Teledyne . To také nese jak vysoce disperzní grism, tak nízko disperzní hranolové sestavy pro spektroskopii bez štěrbin s širokým polem .
  • Druhým nástrojem je koronograf s vysokým kontrastem pokrývající kratší vlnové délky (0,5 až 0,8 mikrometru) pomocí technologie dvojitého deformovatelného zrcadlového potlačení světla hvězd. Je zamýšleno dosáhnout potlačení hvězdného světla v částech za miliardu, což umožní detekci a spektroskopii planet tak blízko, jako 0,15 úhlové vteřiny od jejich hostitelských hvězd.

Historie a stav financování

Shawn Domagal-Goldman s prezentací týkající se římského vesmírného teleskopu.

Ve fiskálním roce 2014 Kongres poskytl Romanovi 56 milionů USD a v roce 2015 Kongres poskytl 50 milionů USD. Účetní výdaje za fiskální rok 2016 poskytly Romanovi 90 milionů USD, což je mnohem více než požadavek NASA ve výši 14 milionů USD, což umožnilo misi vstoupit do „fáze přípravy“ v únoru 2016. Dne 18. února 2016 NASA oznámila, že se Roman formálně stal projektem (na rozdíl od studie), což znamená, že agentura má v úmyslu provést misi tak, jak byla stanovena; v té době byla část názvu „AFTA“ vypuštěna, protože se uplatňuje pouze tento přístup. Roman plánuje spuštění v polovině roku 2020. Celkové náklady na Romana v tom okamžiku byly očekávány na více než 2 miliardy USD; Odhad rozpočtu NASA na rok 2015 byl kolem 2,0 miliardy USD v dolarech 2010, což odpovídá přibližně 2,7 miliardy USD v reálném roce (očištěno o inflaci). V dubnu 2017 zadala NASA nezávislou revizi projektu, aby zajistila porozumění a sladění rozsahu mise a nákladů. Přezkum uznal, že Roman nabízí „průkopnické a bezprecedentní možnosti průzkumu temné energie , exoplanety a obecné astrofyziky “, ale nařídil misi „snížit náklady a složitost natolik, aby byl odhad nákladů konzistentní s nákladovým cílem 3,2 miliardy USD stanoveným na začátek fáze B “. NASA oznámila snížení přijatá v reakci na toto doporučení a Roman pokračuje v přezkoumání návrhu mise v únoru 2018 a zahájí fázi B do dubna 2018. NASA potvrdila, že změny provedené v projektu snížily odhadované náklady na životní cyklus USA 3,2 miliardy $ a rozhodnutí fáze B bylo na dobré cestě k zahájení 11. dubna 2018.

The Trump administrativy navrhovaný rozpočet FY2019 by zpozdily financování římské (pak volal WFIRST) s odvoláním na vyšší priority v rámci NASA a zvyšující se náklady na tohoto teleskopu. Navrhované financování projektu se setkalo s kritikou profesionálních astronomů, kteří poznamenali, že americká astronomická komunita ohodnotila Romana jako nejvyšší vesmírnou misi pro rok 2020 v Dekadálním průzkumu 2010 . American Astronomical Society vyjádřil „vážné znepokojení“ o navrhované defunding a poznamenali, že odhadované náklady životního cyklu za Roman nezměnily v posledních dvou letech. Ve dnech 22. a 23. března 2018 však Kongres schválil římský rozpočet za rozpočtový rok 18, který převyšoval rozpočtový požadavek administrativy na daný rok, a uvedl, že Kongres „odmítá zrušení vědeckých priorit doporučených procesem dekadického průzkumu Národní akademie věd“ a další nařídil NASA, aby vyvinula nové odhady celkových a ročních nákladů na vývoj Romana. Později prezident oznámil, že návrh zákona podepsal dne 23. března 2018. NASA byla financována prostřednictvím účtu za prostředky za FY2019 dne 15. února 2019, 312 milionů USD pro Romana, zamítnutí prezidentova rozpočtového požadavku a opětovné potvrzení touhy po dokončení projektu Roman s plánovací rozpočet 3,2 miliardy USD.

Trumpova administrativa opět navrhla ve svém návrhu rozpočtu FY2020 Kongresu financovat Romana (tehdy nazývaného WFIRST). Ve výpovědi ze dne 27. března 2019 správce NASA Jim Bridenstine naznačil, že NASA bude pokračovat v Romanu po vesmírném teleskopu Jamese Webba , přičemž uvedl „WFIRST bude kritickou misí, když bude James Webb na oběžné dráze“. V 26. března 2019, prezentaci před Výborem národních akademií pro astronomii a astrofyziku, ředitel divize astrofyziky NASA Paul Hertz uvedl, že Roman „zatím udržuje náklady ve výši 3,2 miliardy USD ... Potřebujeme 542 milionů USD v roce 2020, abychom zůstali na dráha". V té době bylo uvedeno, že Roman uspořádá svůj předběžný přezkum návrhu (PDR) pro celkovou misi v říjnu 2019, po kterém bude následovat formální potvrzení mise na začátku roku 2020.

NASA oznámila dokončení předběžného přezkoumání návrhu (PDR) 1. listopadu 2019, ale varovala, že ačkoli mise zůstala na cestě k datu zahájení roku 2025, nedostatky v návrhu rozpočtu Senátu na rok FY2020 pro Romana hrozily jeho dalším zpožděním.

Dne 2.

Dne 20. května 2020, NASA administrátor Jim Bridenstine oznámil, že mise bude jmenován Nancy Milosti Roman Space Telescope v uznání bývalý šéf NASA astronomie je foundational roli v oblasti kosmické astronomie .

Dne 29. září 2021 NASA oznámila, že Roman úspěšně prošel kritickou revizí designu (CDR), a že s výrobou letového hardwaru dokončenou do roku 2024 následovanou integrací mise bude datum zahájení nejpozději do května 2027.

Instituce, partnerství a smlouvy

Římská projektová kancelář se nachází v Goddardově vesmírném letovém středisku NASA v Greenbeltu v Marylandu a nese odpovědnost za celkové řízení projektu. GSFC také vede vývoj širokoúhlého nástroje, kosmické lodi a dalekohledu. Koronografický nástroj je vyvíjen v Jet Propulsion Laboratory NASA v Pasadeně v Kalifornii . Činnosti podpory vědy pro Romana jsou sdíleny mezi Space Telescope Science Institute ( Baltimore, Maryland ), což je Centrum vědeckých operací; Infrared Processing a Analysis Center , Pasadena, Kalifornie; a GSFC .

Čtyři mezinárodní vesmírné agentury, jmenovitě francouzská vesmírná agentura CNES , German Aerospace Center (DLR), European Space Agency (ESA) a Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), v současné době jednají s NASA, aby Romanovi poskytly různé komponenty a vědeckou podporu. NASA projevila zájem o příspěvky ESA na podporu kosmických lodí, koronografů a pozemních stanic. U nástroje pro koronograf jsou diskutovány příspěvky z Evropy a Japonska . Příspěvek z Německa ‚s Institutu Maxe Plancka pro astronomii je v úvahu, jmenovitě filtrační kola pro hvězda blokování masky uvnitř koronografu. Japonská vesmírná agentura JAXA navrhuje přidat polarizační modul pro koronograf, plus kompenzátor polarizace. Přesná polarimetrická schopnost Romana může posílit vědecký případ exoplanet a planetárních disků , který ukazuje polarizaci. Kromě těchto potenciálních partnerství Austrálie nabídla pro misi příspěvky pozemních stanic .

V květnu 2018 NASA udělila víceletou smlouvu společnosti Ball Aerospace na poskytnutí klíčových komponent (opto-mechanická sestava WFI) pro širokoúhlý přístroj na Roman. V červnu 2018 NASA zadala zakázku společnosti Teledyne Scientific and Imaging na dodávku infračervených detektorů pro širokoúhlý přístroj. Dne 30. listopadu 2018 NASA oznámila, že zadala zakázku na sestavu optického dalekohledu společnosti Harris Corporation z Rochesteru v New Yorku .

Viz také

Reference

externí odkazy