องค์การนาซ่าได้หันหัวหลายครั้งในไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยแนวคิด New Worlds Mission - aka Starshade ยานอวกาศที่นำเสนอนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำไปใช้กับกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (โดยส่วนใหญ่จะเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์) จากนั้นจะปิดกั้นแสงจ้าของดาวฤกษ์ห่างไกลสร้างสุริยุปราคาเพื่อให้ง่ายต่อการตรวจจับและศึกษาดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่
ปัญหาเดียวก็คือแนวคิดนี้คาดว่าจะมีค่าใช้จ่ายเงินสวย - ประมาณ $ 750,000,000 ถึง $ 3 พันล้าน ณ จุดนี้! ดังนั้นทำไม Stanford Professor Simone D 'Amico (ด้วยความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญของดาวเคราะห์นอกระบบ Bruce Macintosh) จึงเสนอแนวคิดในการลดขนาดเพื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพ ที่รู้จักกันในชื่อ mDot, Occulter นี้จะทำงานเหมือนกัน แต่ด้วยต้นทุนเพียงเล็กน้อย
จุดประสงค์ด้านหลังของเครื่องบดเคี้ยวนั้นง่าย เมื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบนักดาราศาสตร์ถูกบังคับให้พึ่งพาวิธีทางอ้อมซึ่งส่วนใหญ่เป็นวิธีการผ่านที่พบบ่อยที่สุด เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบดาวเพื่อลดความส่องสว่างซึ่งเกิดจากดาวเคราะห์ผ่านระหว่างพวกเขากับผู้สังเกตการณ์ นักดาราศาสตร์สามารถกำหนดขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบและช่วงเวลาการโคจรของพวกมันได้
ในฐานะที่เป็น Simone D 'Amico ซึ่งห้องปฏิบัติการกำลังทำงานกับระบบ eclipsing นี้ได้อธิบายไว้ในแถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด:
“ ด้วยการวัดทางอ้อมคุณสามารถตรวจจับวัตถุที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์หนึ่งและหาระยะเวลาการโคจรและระยะทางจากดาวฤกษ์ของพวกมันได้. นี่คือข้อมูลที่สำคัญทั้งหมด แต่ด้วยการสังเกตโดยตรงคุณสามารถจำแนกองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์และสังเกตสัญญาณของกิจกรรมทางชีวภาพ - ชีวิต "
อย่างไรก็ตามวิธีนี้ยังได้รับผลกระทบจากอัตราการปลอมแปลงที่มากและโดยทั่วไปต้องการส่วนหนึ่งของวงโคจรของดาวเคราะห์ที่ตัดกันเป็นแนวสายตาระหว่างดาวฤกษ์แม่กับโลก การศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบด้วยตัวเองก็ค่อนข้างยากเนื่องจากแสงที่มาจากดาวน่าจะสว่างกว่าแสงที่สะท้อนจากดาวเคราะห์ออกไปหลายล้านเท่า
ความสามารถในการศึกษาแสงสะท้อนนี้เป็นที่สนใจเป็นพิเศษเนื่องจากมันจะให้ข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ ดังนั้นเทคโนโลยีที่สำคัญหลายอย่างกำลังได้รับการพัฒนาเพื่อป้องกันแสงรบกวนจากดวงดาว ยานอวกาศที่มีเครื่องบดขยี้เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีดังกล่าว จับคู่กับกล้องโทรทรรศน์อวกาศยานอวกาศนี้จะสร้างคราสเทียมที่อยู่ด้านหน้าของดาวเพื่อที่จะเห็นวัตถุรอบ ๆ (เช่นดาวเคราะห์นอกระบบ) ได้อย่างชัดเจน
แต่นอกเหนือจากค่าใช้จ่ายในการสร้างที่สำคัญแล้วยังมีปัญหาเรื่องขนาดและการใช้งานอีกด้วย สำหรับภารกิจดังกล่าวในการทำงานตัวไสยศาสตร์จะต้องมีขนาดเท่ากับเพชรเบสบอล - เส้นผ่านศูนย์กลาง 27.5 เมตร (90 ฟุต) มันจะต้องถูกแยกออกจากกล้องโทรทรรศน์ด้วยระยะทางเท่ากับโลกหลายเส้นผ่านศูนย์กลางและจะต้องนำไปใช้นอกวงโคจรของโลก ทั้งหมดนี้รวมกันเป็นภารกิจที่ค่อนข้างแพง!
เช่น D'Amico - ผู้ช่วยศาสตราจารย์และหัวหน้า Space Rendezvous Laboratory (SRL) ที่ Stanford - และ Bruce Macintosh (ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ Stanford) ร่วมมือกันเพื่อสร้างเวอร์ชั่นย่อยที่เรียกว่า Miniaturized Distributed Occulter / Telescope ( โอที) วัตถุประสงค์หลักของ mDOT คือการสาธิตการบินราคาประหยัดของเทคโนโลยีโดยหวังว่าจะเพิ่มความมั่นใจในภารกิจเต็มรูปแบบ
ในฐานะที่เป็น Adam Koenig นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ SRL อธิบาย:
“ จนถึงตอนนี้ยังไม่มีภารกิจใดที่บินได้ด้วยระดับของความซับซ้อนที่จะต้องใช้สำหรับหนึ่งในหอสังเกตการณ์การถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ เมื่อคุณขอให้สำนักงานใหญ่สักสองสามพันล้านดอลลาร์ทำสิ่งนี้มันจะเหมาะที่จะบอกว่าเราเคยบินมาก่อนแล้ว อันนี้ใหญ่กว่า”
ประกอบด้วยสองส่วนระบบ mDOT ใช้ประโยชน์จากการพัฒนาล่าสุดใน miniaturization และเทคโนโลยีดาวเทียมขนาดเล็ก (smallsat) แรกคือ microsat ดาวเทียม 100 กิโลกรัมที่มีดาวตกเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตร ประการที่สองคือ nanosat ดาวเทียมขนาด 10 กิโลกรัมที่มีกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. (3.937 นิ้ว) ส่วนประกอบทั้งสองจะถูกนำไปใช้ในวงโคจรของโลกสูงด้วยการแยกน้อยกว่า 1,000 กิโลเมตร (621 ไมล์)
ด้วยความช่วยเหลือของเพื่อนร่วมงานจาก SRL รูปร่างของแสงดาวของ mDOT ได้รับการปรับรูปแบบใหม่เพื่อให้เหมาะสมกับข้อ จำกัด ของยานอวกาศขนาดเล็กกว่ามาก ดังที่นิกอธิบายว่าการลดขนาดและดาวกระจายที่ออกแบบมาเป็นพิเศษนี้จะสามารถทำงานเช่นเดียวกับรุ่นขนาดใหญ่รูปดอกไม้ - และในราคาประหยัด!
“ ด้วยรูปทรงเรขาคณิตพิเศษนี้คุณสามารถทำให้แสงกระจายไปรอบ ๆ แสงดาวเพื่อที่จะตัดตัวเองออกไป” เขากล่าว “ จากนั้นคุณจะได้เงาที่ลึกมากตรงกลาง เงานั้นลึกพอที่แสงจากดาวจะไม่รบกวนการสำรวจดาวเคราะห์ใกล้เคียง”
อย่างไรก็ตามเนื่องจากเงาที่เกิดจากดาวกระจายของ mDOT นั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงสิบเซ็นติเมตรนาโนสเกลเทลเลตต์จะมีการหลบหลีกอย่างระมัดระวังเพื่ออยู่ภายใน เพื่อจุดประสงค์นี้ D’Amico และ SRL ยังออกแบบระบบอัตโนมัติสำหรับ nanosatellite ซึ่งจะช่วยให้มันสามารถจัดการกับการก่อตัวดาวตกด้วยดวงดาวการก่อตัวแตกเมื่อจำเป็นและพบกันอีกครั้งในภายหลัง
ข้อ จำกัด ที่น่าเสียดายสำหรับเทคโนโลยีคือความจริงที่ว่ามันจะไม่สามารถแก้ไขดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ดาว M-type (ดาวแคระแดง) เกี่ยวข้องดาวเคราะห์เหล่านี้น่าจะโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่มากเกินไปที่จะสังเกตได้อย่างชัดเจน อย่างไรก็ตามมันจะสามารถแก้ไขยักษ์ก๊าซขนาดใหญ่ของดาวพฤหัสและช่วยจำแนกลักษณะของความเข้มข้นของฝุ่นจากภายนอกที่อยู่รอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง
ในขณะเดียวกัน D’Amico และเพื่อนร่วมงานของเขาจะใช้ Testbed for Rendezvous และ Optical Navigation (TRON) เพื่อทดสอบแนวคิด mDOT สิ่งอำนวยความสะดวกนี้ถูกสร้างขึ้นเป็นพิเศษโดย D’Amico เพื่อทำซ้ำประเภทของสภาพแสงที่ซับซ้อนและไม่ซ้ำใครที่พบโดยเซ็นเซอร์ในอวกาศ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเขาและทีมของเขาจะทำงานเพื่อให้แน่ใจว่าระบบจะทำงานก่อนที่จะสร้างต้นแบบในที่สุด
อย่างที่อามิโกพูดถึงงานนี้เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาที่ SNL ทำงาน:
“ ฉันกระตือรือร้นเกี่ยวกับโครงการวิจัยของฉันที่สแตนฟอร์ดเพราะเรากำลังจัดการกับความท้าทายที่สำคัญ ฉันต้องการช่วยตอบคำถามพื้นฐานและถ้าคุณมองไปในทิศทางปัจจุบันของวิทยาศาสตร์อวกาศและการสำรวจไม่ว่าเราจะพยายามสังเกตดาวเคราะห์นอกระบบเรียนรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของจักรวาลประกอบโครงสร้างในอวกาศหรือเข้าใจโลกของเรา - การก่อตัวของดาวเทียม - การบินเป็นตัวเปิดกุญแจ”
โครงการอื่น ๆ ที่ D’Amico และ SNL มีส่วนร่วมนั้นรวมถึงการพัฒนายานอวกาศขนาดเล็กที่มีขนาดใหญ่ขึ้น (aka.“ swarm satellites”) ในอดีต D'Amico ยังได้ร่วมมือกับ NASA ในโครงการต่าง ๆ เช่น GRACE ซึ่งเป็นภารกิจที่แมปการเปลี่ยนแปลงในสนามแรงโน้มถ่วงของโลกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมนำทางวิทยาศาสตร์ระบบโลกของนาซา (ESSP) และ TanDEM-X ซึ่งเป็นผู้สนับสนุนทางทะเล ภารกิจที่ให้แผนที่ 3 มิติของโลก
โครงการเหล่านี้และโครงการอื่น ๆ ที่พยายามจะใช้ประโยชน์จากการย่อส่วนเพื่อการสำรวจอวกาศเป็นสิ่งยืนยันถึงยุคใหม่ของต้นทุนที่ต่ำลงและการเข้าถึงได้มากขึ้น ด้วยแอพพลิเคชั่นตั้งแต่ฝูงวิจัยขนาดเล็กและดาวเทียมสื่อสารไปจนถึงนาโนคอมโพสิตที่สามารถเดินทางไปสู่ Alpha Centauri ด้วยความเร็วที่สัมพันธ์กัน (Breakthrough Starshot) อนาคตของอวกาศดูสดใส
อย่าลืมแวะชมวิดีโอของศูนย์ TRON นี้ด้วยความอนุเคราะห์จาก Standford University:
