Η NASA ξεκίνησε την δύσκολη προσπάθεια της επιλογής του νέου διαστημικού τηλεσκοπίου που αναμένεται να χρησιμοποιήσουν οι αστρονόμοι από τα μέσα της δεκαετίας του 2030.

Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από την επιλογή του τηλεσκοπίου και τον αρχικό σχεδιασμό του μέχρι την κατασκευή του ίσως φαίνεται μεγάλο. Είναι γεγονός πάντως ότι η έρευνα και η ανάπτυξη των Μεγάλων Τροχιακών Αστεροσκοπείων της NASA κατά το παρελθόν απαίτησε αντίστοιχα μεγάλο χρονικό διάστημα.

Αυτού του είδους ο μακροπρόθεσμος σχεδιασμός είναι απαραίτητος για κάθε ερευνητικό πρόγραμμα μεγάλης κλίμακας.

Δεδομένου ότι οι επιστήμονες της NASA θα πρέπει να προβλέψουν ποιες θα είναι οι ανάγκες της αστρονομικής έρευνας σε δύο δεκαετίες και με βάση αυτές να προτείνουν την κατασκευή ενός τηλεσκοπίου για αυτό το αβέβαιο μέλλον, λαμβάνοντας υπόψη και την τεχνολογική πρόοδο που θα έχει ως τότε συντελεστεί, το έργο τους προμηνύεται δύσκολο.

Τα Μεγάλα Τροχιακά Αστεροσκοπεία της NASA είναι τέσσερα διαστημικά τηλεσκόπια (από τα οποία εξακολουθούν να λειτουργούν τρία), σχεδιασμένα να πραγματοποιούν μελέτες σε διαφορετικά μήκη κύματος και συγκεκριμένα στο ορατό, στο υπέρυθρο, στις ακτίνες Χ και στις ακτίνες γ. Το πρώτο και αναμφίβολα το γνωστότερο απ’ αυτά είναι το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το οποίο συνέβαλλε εντυπωσιακά στην διεύρυνση των αστρονομικών μας γνώσεων για την γένεση και τον θάνατο των άστρων, την δομή των νεφελωμάτων και την εξέλιξη των γαλαξιών.

Το αστεροσκοπείο ακτίνων γ Compton, που εκτοξεύθηκε τον Απρίλιο του 1991 και λειτούργησε μέχρι το 2000, συνέλεξε δεδομένα για ορισμένα από τα πλέον ενεργητικά φαινόμενα που μπορούμε να παρατηρήσουμε στο Σύμπαν, ενώ το αστεροσκοπείο ακτίνων Χ Chandra χρησιμοποιήθηκε από τους αστρονόμους για την διερεύνηση φαινομένων που σχετίζονται με τις μαύρες τρύπες, τα κβάζαρ, τις εκρήξεις σουπερνόβα, καθώς και την σκοτεινή ύλη και ενέργεια.

Το τηλεσκόπιο Spitzer, τέλος, που εκτοξεύθηκε το 2003, ανιχνεύει την υπέρυθρη ακτινοβολία και χρησιμοποιείται για την μελέτη των ψυχρών αντικειμένων του σύμπαντος, καθώς και για ορισμένους από τους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες.

Οι διεργασίες για την επιλογή του Μεγάλου Τροχιακού Αστεροσκοπείου του μέλλοντος έχει ήδη ξεκινήσει. Για τον σκοπό αυτό η NASA έχει συγκροτήσει 4 διεθνείς ομάδες έρευνας, ανάπτυξης και αξιολόγησης, κάθε μία απ’ τις οποίες έχει αναλάβει το δύσκολο έργο της σύνταξης ενός πορίσματος που θα στηρίζει την υλοποίηση ενός διαφορετικού τηλεσκοπίου.

Το 2019, οι ομάδες αυτές θα παραδώσουν τις μελέτες τους σε μια ειδική και ανεξάρτητη επιτροπή της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ, η οποία συμβουλεύει την NASA για το ποιες μελλοντικές διαστημικές αποστολές θα πρέπει να υλοποιηθούν κατά προτεραιότητα.

Το πρώτο από τα 4 διαστημικά τηλεσκόπια που θα αξιολογηθούν κατ’ αυτόν τον τρόπο είναι το LUVOIR (Large Ultraviolet-Optical-Infrared Surveyor) που θα έχει την δυνατότητα να ανιχνεύει τα οπτικά, υπεριώδη και υπέρυθρα μήκη κύματος, δηλαδή τα ίδια μήκη κύματος που ανιχνεύει και το Hubble.

Εξοπλισμένο με κάτοπτρο διαμέτρου 8-16m, δηλαδή τουλάχιστον τριπλάσιο απ’ αυτό του γερασμένου Hubble, το LUVOIR θα έχει την δυνατότητα να αποτυπώνει τις ίδιες εντυπωσιακές εικόνες, αλλά με ασύγκριτα υψηλότερη ανάλυση.

Δεδομένου ότι είναι σχεδόν αδύνατο να κατασκευαστεί ένα μονοκόμματο κάτοπτρο τέτοιου μεγέθους με την ακρίβεια που απαιτείται, το πιθανότερο είναι ότι το κάτοπτρο του LUVOIR θα συναρμολογηθεί από μικρότερα τμήματα.

Εκτός, όμως από τις παρατηρήσεις άστρων, αστρικών λειψάνων, νεφελωμάτων και γαλαξιών, το LUVOIR θα μπορεί να μελετά και εξωπλανήτες, δηλαδή πλανήτες εκτός του Ηλιακού μας συστήματος, καθώς και να εντοπίσει τους πλησιέστερους απ’ αυτούς που μοιάζουν με την Γη μας. 

Το δεύτερο υπό μελέτη τηλεσκόπιο είναι ο κυνηγός εξωπλανητών HabEx (Habitable-Exoplanet Imaging Mission). Όπως και το LUVOIR, το HabEx θα έχει την δυνατότητα να συμβάλλει στην μελέτη πολλαπλών αστρονομικών φαινομένων.

Η κύρια αποστολή του, όμως, θα είναι η ανακάλυψη και μελέτη εξωπλανητών, κυρίως όμως εκείνων που έχουν μέγεθος παραπλήσιο μ’ αυτό του πλανήτη μας και βρίσκονται σε τέτοιες αποστάσεις από το άστρο τους, ώστε το νερό στην επιφάνειά τους να διατηρείται σε υγρή κατάσταση.
  
Σε αντίθεση με τα δύο διαστημικά τηλεσκόπια που μόλις αναφέραμε, το Far-Infrared Surveyor, το τρίτο υπό μελέτη τηλεσκόπιο θα έχει την δυνατότητα να καταγράφει τα μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο άπω υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Το τηλεσκόπιο αυτό θα βοηθήσει τους αστρονόμους να μελετήσουν αντικείμενα που περιβάλλονται από σκόνη, όπως άστρα και πλανήτες στα πρώτα στάδια του σχηματισμού τους, καθώς και πολύ ψυχρά αντικείμενα, όπως οι καφέ νάνοι, αντικείμενα δηλαδή που γι’ αυτούς τους λόγους είναι αδύνατον να μελετηθούν με οπτικά τηλεσκόπια.

Κυρίως, όμως, με το νέο αυτό τηλεσκόπιο οι επιστήμονες θα μπορούν να μελετήσουν ορισμένους από τους πλέον αρχέγονους και απομακρυσμένους γαλαξίες, το φως των οποίων  έχει «ξεχειλώσει» εξαιτίας της διαστολής του Σύμπαντος προς τα υπέρυθρα μήκη κύματος.

Το X-Ray Surveyor, το τελευταίο υπό μελέτη τηλεσκόπιο, θα μπορεί να «βλέπει» στα μήκη κύματος που αντιστοιχούν στις ακτίνες Χ, δηλαδή στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με την υψηλότερη ενέργεια, εξαιρουμένων των ακτίνων γ φυσικά.

Ένα τέτοιο διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ θα συμβάλλει στην έρευνα ορισμένων από τα πλέον θεμελιώδη ερωτήματα που απασχολούν την σύγχρονη αστροφυσική και κοσμολογία, όπως εκείνα που σχετίζονται με τις μαύρες τρύπες και τον σχηματισμό των δομών μεγάλης κλίμακας. 

Οι επιστήμονες που απαρτίζουν την ομάδα μελέτης αυτού του τηλεσκοπίου ευελπιστούν ότι θα καταφέρουν να σχεδιάσουν ένα τηλεσκόπιο που θα είναι 50 φορές πιο ευαίσθητο από το διαστημικό τηλεσκόπιο Chandra, το σπουδαιότερο τηλεσκόπιο ακτίνων Χ της εποχής μας.

Ποιο εντέλει από τα τηλεσκόπια αυτά θα περάσει από τον διεξοδικό έλεγχο της επιτροπής αξιολόγησης; Σε περίπου 3 χρόνια θα το γνωρίζουμε. 

[Η εικόνα που παραθέτουμε ελήφθη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και απεικονίζει τους Πυλώνες της Δημιουργίας, μια περιοχή αστρογένεσης στο Νεφέλωμα Αετός, περίπου 6.500 έτη φωτός μακριά, ενώ δόθηκε στην δημοσιότητα τον Ιανουάριο του 2015, με αφορμή την 25η επέτειο της εκτόξευσης του  θρυλικού τηλεσκοπίου  (φωτογρ. NASA, ESA/Hubble and the Hubble Heritage Team).]

π