Artemis misyonları Ay’a en güçlü görüntüleme teleskobunu yerleştirebilir

Dünya’daki yer tabanlı interferometri, birkaç teleskoptan gelen ışığı tek bir büyük teleskop gibi hareket edecek şekilde birleştirerek bilim yürütmek için başarılı bir yöntem olduğunu kanıtladı. Peki, Ay’daki bir ultraviyole (UV)/optik interferometre teleskopu gelişmiş bilim nasıl sunabilir ve Artemis görevleri bunu gerçeğe dönüştürmeye yardımcı olabilir mi?

Bu ne bir yakın zamanda sunulan çalışma SPIE Astronomik Teleskoplar + Enstrümantasyon 2024 konferansı, bir araştırmacı ekibinin, adından da anlaşılacağı gibi, potansiyel olarak NASA’nın yaklaşan Artemis misyonları aracılığıyla ay yüzeyine ulaştırılabilecek Artemis destekli Yıldız Görüntüleyici’yi (AeSI) önermesiyle ele almayı umuyor. Çalışma şu adreste yayınlanmıştır: arXiv ön baskı sunucusu.

Bu öneri yakın zamanda NASA’nın Yenilikçi İleri Konseptler (NIAC) programı kapsamında 1. Faz çalışması olarak kabul edildi ve diğer gezegen gövdeleri üzerinde bilimsel çalışmalar yürütmenin devrim niteliğinde, son derece yüksek açılı çözünürlüklü bir yolunu geliştirme ve aynı zamanda diğer görevlere de katkıda bulunma potansiyeli taşıyor.

Burada, Universe Today, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde Astrofizikçi ve NSF’de Program Direktörü olan Dr. Gioia Rau ile bu inanılmaz araştırmayı, bu çalışmanın arkasındaki motivasyon, bu çalışmadan elde edilen önemli çıkarımlar, bu Faz 1’i geçerse atılacak sonraki adımlar, ay yüzeyi konumlarına ilişkin uzun vadeli hedefler ve AeSI’nin dış gezegen yaşanabilirliğine ilişkin anlayışımızı nasıl ilerletebileceği hakkında tartışıyor. Bu nedenle, bu çalışmanın arkasındaki motivasyon neydi?

Dr. Rau, Universe Today’e şunları söyledi: “Bu çalışmanın arkasındaki motivasyon, insan Artemis Programı ile işbirliği yaparak, ay yüzeyinde büyük, seyrek açıklıklı bir gözlemevi (interferometre) inşa edip çalıştırabileceğimizi değerlendirmek ve bunun daha önce geliştirilmiş serbest uçuş seçeneğiyle rekabet edip edemeyeceğini belirlemektir.

“Nihai hedef, evrenimizin HST’nin açısal çözünürlüğünün yaklaşık 200 katı olan ultraviyole ve optik dalga boylarında Ultra Yüksek Çözünürlükte incelenmesini sağlamaktır! Ultraviyole gözlemleri, üstteki atmosfer nedeniyle Dünya yüzeyinden elde edilemez ve görünürde bile Dünya atmosferi, yer tabanlı interferometrelerle elde edilebilecek nihai çözünürlüğü sınırlar.”

Araştırmacılar, çalışma için uzun zamandır var olan UV/optik interferometreleri uzaya yerleştirme önerilerini temel aldılar; ancak ay yüzeyinde altyapı eksikliği nedeniyle bilim insanları, araştırmacıların “serbest uçanlar” olarak adlandırdığı uyduları ve yörünge araçlarını kullanmayı tercih ettiler.

Araştırmacılar, AeSI için NASA’nın Artemis Programı kapsamında Ay’a getirilen altyapıyı kullanarak bir ay interferometresi inşa etmeyi öneriyorlar. Bu sayede yıldızların yüzeyleri, iç yapıları, manyetik alanları, uzay hava durumu ve gezegen dışı yaşama elverişliliği gibi gezegen dışı sistemlerle ilgili ileri düzey bilimsel veriler elde edilebiliyor.

Bunu başarmak için AeSI, Artemis Programı’nın, özellikle Artemis III’ün iniş bölgesi olan Ay’ın güney kutbuna yakın 1 kilometrelik bir temel UV/optik görüntüleme interferometresinden oluşacak.

Ekip, geliştirilmiş bilimin yanı sıra projenin ölçeklenebilirliğini de teşvik ediyor ve potansiyel olarak tek bir interferometre olarak hizmet etmek için 30 veya daha fazla eleman kadar büyük olabileceğini belirtiyor. Ayrıca ekip, bu çaba sırasında ortaya çıkabilecek ay tozu, sismik aktivite ve inşaat için yardımcı destek olarak robotik yardımcıların kullanımı gibi çeşitli sorunları ele alıyor. Bu nedenle, bu çalışmadan elde edilen en önemli çıkarımlar nelerdir?

Dr. Rau, “Bu çalışmadan çıkarılacak en önemli sonuçlar, projenin uygulanabilir olması ve PI’miz Dr. Kenneth Carpenter’ın (NASA/Goddard Uzay Uçuş Merkezi) vizyoner fikrinin gerçekçi bir şekilde geliştirilebileceğini göstermesidir. Çalışma, projeyi ilerletmek ve ihtiyaç duyulan herhangi bir teknik zorluğun ve daha fazla teknoloji geliştirmenin üstesinden gelmek için çok önemli olacak daha fazla araştırma ve teknoloji geliştirme için önemli öneriler sunmaktadır.” diyor.

Belirtildiği üzere, AeSI, NASA’nın Yenilikçi Gelişmiş Konseptler (NIAC) programı aracılığıyla bir Faz 1 çalışması için onaylandı (%4’ten az başarı oranı!) ve NIAC, 1998’den beri havacılık endüstrisindeki teknolojinin ilerlemesine başarıyla yardımcı oldu; orijinal adı, 2007’de kapatılıncaya kadar NASA Gelişmiş Konseptler Enstitüsü idi.

Sadece iki yıl sonra Kongre, Ulusal Bilimler Akademisi’nden neden kapatıldığını incelemesini istedi ve bu da ileriye dönük önerilerde bulundu ve bunun sonucunda 2011’de mevcut NIAC programı ortaya çıktı.

O zamandan beri NIAC, nanosatellitler, gezegen keşfi, gezegen dışı spektroskopisi, astrofizik, kozmoloji, güneş bilimi, insan uzay keşfi ve daha birçok alanda teknolojik ilerlemelere katkıda bulunmuştur. Bu öneriler üç aşamadan geçer ve her aşama proje için daha fazla fon ve zaman sağlar. Bu nedenle, AeSI bir Aşama 1 çalışması olduğu göz önüne alındığında, ilerleme için onaylanması durumunda sonraki adımlar nelerdir?

Dr. Rau, “Bir sonraki adımlar, NIAC’tan Faz 2 desteği aramayı ve ek fon ve kaynakları keşfetmeyi içerecek. Faz 2, Faz 1’de yaptığımız ilk 9 aylık çalışmayı daha da geliştirmeye ve iyileştirmeye odaklanacak.” diyor.

“Vizyoner konseptimizin bilimsel araştırmalarda devrim yaratma ve ay yüzeyinde teknoloji gösterimi için önemli bir fırsat sağlama potansiyeline sahip olduğuna inanıyoruz, bu nedenle daha fazla destek alacağımızı içtenlikle umuyoruz…”

AeSI için uzun vadeli hedefler konusunda Dr. Rau, “Ay yüzeyinde, özellikle optik ve UV olanlarda, interferometrelerin konumlandırılmasında birden fazla kısıtlama var! Bunu, kamuya açık olacak ve gelecek yılın başlarında yayınlanacak olan NIAC Faz 1 çalışmasının nihai raporunda daha ayrıntılı olarak açıklıyoruz.

“Projemizin şu anda 1 km’lik ana eksene sahip eliptik dizilimli 15 geziciden oluşan 1. aşamayla başlaması planlanıyor. Gözlemevi, daha sonraki aşamalarda daha fazla geziciden gelen ışınları birleştirmek için geliştirilmiş bir merkeze sahip ~30 geziciden oluşan bir diziye (ayna istasyonları) dönüşecek ve uzak güneş benzeri yıldızlar, Aktif Galaktik Çekirdekler (AGN), ötegezegenler, soğuk evrimleşmiş yıldızlar ve daha fazlası gibi gök cisimlerinin son derece yüksek açısal çözünürlüğünü sağlayacak.”

Belirtildiği üzere, yıldızlar üzerinde yürütülen gelişmiş bilimin yanı sıra, AeSI’nin bilimsel hedeflerinden biri de, NASA’nın Samanyolu galaksimizde 5.700’den fazla dış gezegenin varlığını doğrulamasının ardından, dış gezegenlerin yaşanabilirliğini tespit etmek olacak.

Bunlardan yaklaşık 70’i şu anda ana yıldızlarının “yaşanabilir bölgesinde” yer alıyor ve bunlardan 29’unun potansiyel olarak karasal (kayalık) dünyalar, kalan 41’inin ise potansiyel olarak “su dünyaları” veya mini-Neptünler olması bekleniyor.

Bu potansiyel olarak yaşanabilir dünyaların yaşanabilir bölgenin içinde ve dışında yörüngede olduğu, bazılarının yörüngelerinin onları bir yörünge sırasında hem yaşanabilir bölgenin içinde hem de dışında tuttuğu bulundu. Bu nedenle, AeSI dış gezegen yaşanabilirliği anlayışımızı nasıl ilerletebilir?

Dr. Rau, “AeSI, uzak ötegezegen sistemlerindeki ana yıldızların özelliklerine dair daha derin bir anlayış sağlayacaktır. Bu yıldızları daha kapsamlı bir şekilde analiz ederek, yörüngedeki gezegenlerinin yaşanabilirliğini etkileyen koşullar hakkında daha iyi bir anlayış kazanabiliriz. Bu, gezegenler ve yıldızları arasındaki etkileşimleri incelemeyi içerir ve bu etkileşimler, bu ötegezegenlerdeki yaşam potansiyelini önemli ölçüde etkileyebilir.” diyor.

NASA, Artemis Programı ile 1972’den bu yana ilk kez insanları tekrar Ay’a göndermeye hazırlanırken, Artemis tarafından kurulan altyapı ile gerçekleştirilebilecek inanılmaz bilimsel sonuçlara dikkat çekmek önemlidir.

Dolayısıyla, Dünya’dan yer tabanlı interferometri uzun zamandır yerleşik ve başarılı bir bilimsel alan olup radyo astronomisi, güneş fiziği, bulutsular, galaksiler ve dış gezegenlerin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunmuştur. AeSI, diğer gezegen gövdeleri üzerinde en yüksek açısal çözünürlükte uzak yıldızların görüntülerini elde etmek ve aynı zamanda yeni teknolojileri test etmek için devrim niteliğinde bir bilim yürütmek adına eşsiz bir fırsat sunmaktadır.

Dr. Rau, “AeSI, evrenin ultraviyole (UV) olarak ilk ultra yüksek açısal çözünürlüklü görüntülerini sağlayacak” diyerek sözlerini tamamlıyor. Bu, yıldızlardaki manyetik aktiviteyi ve çevredeki gezegenler üzerindeki etkisini anlamaktan, ötegezegenlerin, uzay havasının, AGN’nin, yıldız astrofiziğinin ve daha fazlasının detaylı çalışmalarına kadar astrofiziğin birçok yönü için büyük bir sıçramadır.

“AeSI’nin yüksek açılı çözünürlüklü ultraviyole ve optik gözlemleri astrofizikte yeni ufuklar açacak, evrenin en enerjik ve gizemli bileşenlerinin daha zengin ve daha ayrıntılı bir resmini sunacak.”