Wie 'Starshades' die Suche nach dem Alien-Leben unterstützen könnte

Der nächste Schritt in der Exoplaneten-Revolution könnte ein "Raumschatten" im Weltraum sein, der außerirdische Welten aus einem blendenden Blick heraustreten lässt.

Forscher testen Designs für einen Sternenschirm, der in Formation mit einem zukünftigen Weltraumteleskop fliegen würde. Der Sternenschatten, der auch als "äußerer Verstopfter" bekannt ist, würde das Licht eines Sterns blockieren und gleichzeitig die Möglichkeit bieten, Emissionen von viel schwächeren Planeten im Orbit zu erkennen.

Wissenschaftler führen Wüstenversuche der Technologie auf der Erde durch. Sie verwenden das McMath-Pierce-Sonnenteleskop am Kitt Peak National Observatory in Arizona, um die Fähigkeit eines Sternenschattens zu modellieren, damit zukünftige Instrumente felsige, erdähnliche Alienwelten finden und charakterisieren können. [10 Exoplaneten, die außerirdisches Leben hosten könnten]

Ein Sternenschirm könnte für das NASA-Potenzialfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop (WFIRST) verwendet werden, ein weltraumbasiertes Instrument mit einem 2,4 Meter breiten Hauptspiegel, der genauso groß ist wie das ikonische Hubble-Weltraumteleskop der Behörde.

Vor einigen Jahren spendete das US-amerikanische National Reconnaissance Office (NRO) der NASA zwei Weltraumteleskope. Im Jahr 2013 kündigte die Weltraumbehörde an, dass sie einen dieser Bereiche für WFIRST nutzen wolle. Dieser Schritt beschleunigte die Vorfreude in der astronomischen Gemeinschaft der USA auf die Aufnahme von Hubble-Qualität über ein Himmelsareal, das 100-mal größer war als das von Hubble. Diese Version der Mission heißt WFIRST-AFTA (für "Astrophysics-Focused Telescope Assets").

Die WFIRST-AFTA-Mission würde Exoplanetenexploration, Dunkelenergieforschung sowie galaktische und extragalaktische Untersuchungen durchführen.

Wüsten- und Gipfeltest

Kleinere Versionen von Sternenschirmen wurden in der Wüste in Nevada und Kalifornien und in jüngerer Zeit am McMath-Pierce-Sonnenteleskop getestet.

Die Websites, die für die Bewertung von Sternenschirmdesigns ausgewählt wurden, haben Vor- und Nachteile, aber die Bewertungen ergänzen sich zusammen und helfen, die optische Modellierung der Idee zu validieren, sagte Steve Warwick, Programmleiter von Starshade bei Northrop Grumman Aerospace Systems.

"Wir können nicht alles, was wir im Weltraum tun können, in Bezug auf Optik tun, aber die Tests geben viel Zuversicht darüber, wie der Sternenschirm im Orbit funktionieren wird", sagte Warwick zu ProfoundSpace.org.

McMath-Betreiber sagten, das Testen von Sharshades mit dem Teleskop, das 1962 eingeweiht wurde, sei der verrückteste Weg, den irgendjemand bisher benutzt hatte, sagte Warwick.

"Sie waren sehr hilfreich und aufgeregt, um zu sehen, was wir mit ihrer Einrichtung machen können", sagte Warwick über das McMath-Team. Am Ende des Monats März und dann im Juni wurden bereits zwei Mal am Standort Arizona Tests durchgeführt.

Die Hoffnung ist, zu diesem Ort in der Zeit von November bis Dezember zurückzukehren; Das genaue Timing wird teilweise von den Terminen anderer McMath-Benutzer abhängen, sagte Warwick.

Ein Mix aus NASA-Finanzierung und Northrop Grumman-Finanzierung hat das Sternenschattentestprogramm vorangebracht.

Planet Licht

Was ist also die große Sache mit Sternenschirmen?

Die Technologie - ein blütenförmiger Bildschirm, der in beträchtlicher Entfernung von einem Weltraumteleskop fliegt - blockiert Sternenlicht, um einen kontrastreichen Schatten zu erzeugen. Dieser Schatten ist so dunkel, dass nur das Licht des Planeten in ein Weltraumteleskop eindringt, um es von Bordinstrumenten zu untersuchen.

Du kannst es dir so vorstellen, dass dein großer Daumen lodernde Lichtstrahlen von der Sonne blendet.

Technologie-Lücken schließen

Aber ein Sternenschatten im Weltraum hat sozusagen noch nie das Licht der Welt erblickt. Während die StarShade-Ingenieure auf eine erfolgreiche Erfolgsbilanz bei der Aufstellung großer, einsetzbarer Antennen im Weltraum zurückgreifen, müssen sie auch die so genannten "Schlüsseltechnolo- gielücken" überwinden, so Warwick.

"Damit ein Sternenschirmstart mit jedem Teleskop möglich ist", sagte Warwick, "brauchen wir natürlich viel Vertrauen, dass wir die Wissenschaft bekommen, die wir bekommen wollen."

Sowohl die Wüstenversuche als auch McMath-Tests auf Berggipfeln adressieren eine wichtige technologische Lücke - "dass die optischen Modelle vertrauenswürdig sind ... dass die Modelle mit dem, was wir messen, übereinstimmen", sagte Warwick. Er fügte hinzu, dass er denkt, dass diese Lücken relativ bald gefüllt werden können.

"Für mich, wo ich sitze, reizt mich die Idee, mit WFIRST mitzufliegen", fügte er hinzu.

Angesichts der möglichen Einführung dieses Instruments in den Jahren 2024-2025 könnte eine Entscheidung darüber, ob ein Sternenschirm in die Mission aufgenommen werden soll, in den nächsten zwei bis drei Jahren kommen, so Warwick.

Es gibt auch andere Möglichkeiten jenseits von WFIRST. Zum Beispiel könnten das vorgeschlagene 10 m große LUVOIR-Teleskop (Large Ultraviolet Optical Infrared) und der projizierte Habitable Planet Explorer, kurz HabEx, auch Sternenschirme enthalten, so Warwick. [Weltraumteleskope der nächsten Generation könnten nach Außerirdischen suchen (Video)]

Snagging-Spektren

Es gibt eine wachsende allgemeine Unterstützung für WFIRST, um Technologiedemonstrationen sowohl eines Koronagraphen (ein Lichtsperrinstrument, das in das Weltraumteleskop eingebaut ist) als auch eines Sternenschirms (der separat fliegt) zu umfassen, sagte Warwick.

"Aus unserer Sicht ist das eine sehr aufregende Gelegenheit", sagte Warwick. Eine solche Technologie könnte es ermöglichen, Spektren einiger Planeten zu untersuchen, die sich in der "bewohnbaren Zone" um ihre Sterne befinden, wo flüssiges Wasser auf der Erdoberfläche existieren könnte.

"Ein Sternenschirm mit WFIRST könnte uns Hinweise auf bewohnbare Planeten geben ... aber es gibt einen großen Unterschied zwischen, bewohnbar 'und, bewohnt'", warnte Warwick.

Ein größeres Teleskop mit einem größeren Schirm könnte Wissenschaftler über Biosignaturen von Exoplaneten informieren, sagte Warwick, "und das würde uns einen Hinweis auf bewohnte Planeten geben."

Aber wieder, Warwick sagte, jede nachgewiesene Biosignaturen würden nicht unbedingt intelligentes außerirdisches Leben identifizieren. Vielmehr würden solche Anzeichen auf eine Art biologischer Aktivität hinweisen, die die Atmosphäre des Planeten verändert hat.

Als er über das größere kosmische Bild nachdachte, sagte Warwick, dass er einen Sternenschatten oder etwas Ähnliches sieht, das enthüllt, dass das Erdenleben nicht allein im Universum ist.

"Ich gehe davon aus, dass wir Zeichen des Lebens außerhalb unseres Sonnensystems finden werden, bevor wir es in unserem Sonnensystem finden", schloss Warwick.

Leonard David berichtet seit mehr als fünf Jahrzehnten über die Weltraumindustrie. Er ist ehemaliger Forschungsdirektor der National Commission on Space und Co-Autor von Buzz Aldrins 2013 erschienenem Buch "Mission to Mars - Meine Vision für die Weltraumforschung", veröffentlicht von National Geographic mit einer neuen, aktualisierten Taschenbuchversion im Mai 2015. Folgen Sie uns , oder . Ursprünglich veröffentlicht am