סיקור מקיף

איך למצוא עוד כדור ארץ

מסך שירחף מול הטלסקופ הגדול הבא של נאס"א יוכל לאפשר צילום של עולמות שייתכנו בהם חיים עשרות שנים לפני המועד המתוכנן

הדמייה של מסך הכוכבים (starshade). מקור: נאס"א.
הדמייה של מסך הכוכבים (starshade). מקור: נאס"א.

מאת לי בִּילִינְגְסהכתבה מתפרסמת באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל ורשת אורט ישראל 07.08.2016

האם יוכל טלסקופ החלל העתידי של סוכנות החלל האמריקנית, נאס"א, לצלם כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ? אסטרונומים תמיד חלמו על תמונות כאלה שיאפשרו להם לחקור עולמות מחוץ למערכת השמש שלנו ולחפש בהם סימני חיים, או לפחות סימנים לתנאים היכולים לאפשר חיים. אבל מאז ומתמיד היה נראה שהטכנולוגיה שתאפשר זאת רחוקה עשרות שנים. אלא שכעת, הולך וגדל מספר המומחים הסבורים שהטלסקופ הסורק רחב־השדה באינפרה־אדום, WFIRST, שנאס"א מפתחת, יהיה מסוגל לצלם תמונות של כוכבי לכת דומים לשלנו כבר בעתיד הקרוב. הסוכנות התחילה את עבודתה על הטלסקופ באופן רשמי בפברואר 2016 והיא מתכננת לשגר אותו ב-2025.

כשישוגר-WFIRST הוא יהיה מצויד במראה בקוטר 2.4 מטר המבטיחה שדה ראייה פנורמי של השמים. הוא ישתמש בעין הרחבה הזאת לחקר האנרגיה האפלה – הכוח המסתורי האחראי להאצת התפשטותו של היקום. אבל נושא בוער אחר – החיפוש הקיומי לדעת אם אנו לבדנו ביקום – משפיע כבר עכשיו על המשימה.

חוקרים כבר גילו יותר מ-3,000 כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים והם מצפים למצוא עוד עשרות אלפי כוכבי לכת נוספים במהלך העשור הקרוב. לפי חישובים סטטיסטיים גסים, כל כוכב בשמים מלווה לפחות בכוכב לכת אחד, וייתכן שסביב חמישית מן הכוכבים הדומים לשמש שלנו חג כוכב לכת סלעי באזור נוח לקיומם של חיים, אזור לא חם מדי ולא קר מדי המאפשר למים להתקיים במצב נוזלי. הדרך הטובה ביותר ללמוד אם עולמות כאלה דומים לכדור הארץ שלנו היא פשוט לראות אותם. אבל לצלם כוכבי לכת כאלה, ממרחק שנות אור, זאת משימה קשה. כוכב לכת כזה, שייתכנו עליו חיים, ייראה ממרחק כזה כנקודה רפה שכמעט נבלעת בבוהק האור הזוהר של הכוכב הסמוך והבהיר ממנה פי עשרה מיליארד.

צילום כוכבי לכת עמומים כאלה באמצעות טלסקופים הניצבים על הקרקע קשה שבעתיים משום שהאטמוספרה הסוערת של כדור הארץ מטשטשת את אור הכוכבים. רוב המומחים מסכימים אפוא שהפתרון הוא להשתמש בטלסקופים בחלל. אבל לטלסקופ החלל האבל של נאס"א, כמו גם ליורשו הענק, טלסקופ החלל ג'יימס ווב, שאמור להיות משוגר ב-2018, חסרה רמת הניגודיות הנחוצה לשם כך; הם אפילו אינם מתקרבים לרמה הנדרשת. כדי לעזור ל-WFIRST להשיג תמונות של כוכבי לכת הוא יצויד בקוֹרוֹנָגְרָף מתקדם לצילום כוכבי לכת – מתקן פנימי שיסנן את אור הכוכבים באמצעות מערך מורכב של מסכות, מראות ועדשות. אבל הקוֹרוֹנָגְרָף הוא תוספת מאוחרת לפרויקט WFIRST, והטלסקופ לא תוכנן במיוחד לעבודה עמו. כתוצאה מכך צופים מומחים שהקוֹרוֹנָגְרָף המיועד להיות מותקן בטלסקופ לא יצליח להשיג את רמת הניגודיות המתאימה להשגת תמונות של כוכבי לכת אחרים הדומים לכדור הארץ. צילום תמונות כאלה הוא משימה מאתגרת כל כך עד שתכניות העבודה העכשוויות של נאס"א נוטות לדחות את הרעיון למשך כעשרים שנה נוספות שבמהלכן תפתח הסוכנות את הטכנולוגיה ותשיג את אורך הנשימה התקציבי לבניית טלסקופ חלל חדש לגמרי אחרי WFIRST.

רצף התמונות, בתמונה הזאת ובבאות שאחריה, מראה כיצד יכול מסך כוכבים להיפרס מול טלסקופ חלל עתידי: מסך הכוכבים ישוגר לחלל כשהוא מקופל. (כל התמונות באדיבות נאס"א/JPL-CALTECH)
התמונה הזאת והבאה אחריה, מראות כיצד יכול מסך כוכבים להיפרס מול טלסקופ חלל עתידי: מסך הכוכבים ישוגר לחלל כשהוא מקופל. (כל התמונות באדיבות נאס"א/JPL-CALTECH)
לאחר היפרדותו ייפרס מסך הכוכבים ויתחיל להתרחק מן הטלסקופ.
לאחר היפרדותו ייפרס מסך הכוכבים ויתחיל להתרחק מן הטלסקופ.

מתקן ששמו "מסך כוכבים" (starshade) עשוי לקצר את הדרך. המתקן כולל מסך דק כנייר, בצורת פרח חמנייה ובגודל חצי מגרש כדורגל, שירחף עשרות אלפי קילומטרים בדיוק מול WFIRST ויחסום את האור מכוכב המטרה כפי שאנו יכולים לחסום את אור השמש בשמים באמצעות הושטת אגודל. מסכי כוכבים יכולים לעבוד עם טלסקופים מכל סוג. על ידי הטלת צל עמוק יותר יוכל מסך הכוכבים לאפשר ל-WFIRST לראות כוכבי לכת עמומים יותר מאלה שיהיה אפשר לראות באמצעות הקורונגרף. אם מסך הכוכבים והטלסקופ יעבדו יחד הם יוכלו להשיג תמונות של כ-40 כוכבי לכת, ביניהם כוכבי לכת הדומים בגודלם ובמסלולם לכדור הארץ. "אם יהיה ל-WFIRST מסך כוכבים, ורק אם יהיה לו מסך כזה, הוא יוכל לתת לנו תמונות של כמה כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ הכחול שלנו לקראת סוף העשור הבא במקום לחכות עוד עשרים שנה," אומר ג'רמי קָסְדִין, פרופסור באוניברסיטת פרינסטון והמדען הראשי של פרויקט הקורונגרף של WFIRST. "זאת הזדמנות אמיתית למצוא כדור ארץ נוסף מוקדם יותר, ובעלות נמוכה יותר, לפני שמשקיעים הון עתק בטלסקופ החלל הענק הבא של נאס"א."

אף על פי ש-WFIRST ישוגר רק בעוד כעשר שנים, ההחלטה אם להתקדם בהכנות לשילוב מסך כוכבים בתכנית חייבת להתקבל בקרוב מכיוון שיהיה צריך לבצע התאמות קטנות ב-WFIRST כדי לאפשר לו לעבוד בתיאום עם מסך שיוצב במרחק של אלפי קילומטרים ממנו בחלל הריק. בפועל, מסך הכוכבים עדיין אינו קיים כמשימה רשמית. פול הרץ, מנהל חטיבת האסטרופיזיקה בנאס"א, אומר שכעת הסוכנות עומדת במצב של "אי פסילת מסך כוכבים". בינתיים, אי פסילה היא מצב שנראה דומה מאוד למאמץ מתואם לבנות מסך כוכבים. כשנאס"א הכריזה הכרזה רשמית על תחילת פרויקט WFIRST היא גם אישרה שהטלסקופ ישוגר למסלול במרחק 1.5 מיליוני קילומטרים מכדור הארץ, אזור שליו דיו כדי לאפשר את פעילותו של מסך כוכבים. בנוסף הקימה הסוכנות לאחרונה "קבוצת עבודה למוּכָנוּת לקראת מסך כוכבים" (SSWG) וסיווגה באופן רשמי את מסך הכוכבים כ"פעילות פיתוח טכנולוגיה". המהלכים האלה עשויים להאיץ את התקדמות הסוכנות בפיתוח מסך הכוכבים.

קָסְדִין עובד כבר היום על מתקן ניסוי במרתף מעבדת הכימיה הגדולה על שם פריק באוניברסיטת פרינסטון. זהו צינור שקוטרו מטר אחד ואורכו 75 מטר שבצִדו האחד מצלמה, בצִדו האחר לייזר, וביניהם דגם מוקטן של מסך כוכבים. הוא צופה שעד סוף קיץ 2016 יראה מתקן הניסוי מהו יחס הניגודיות שיאפשר בהגדלה לממדי אמת לצלם כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ. בינתיים בדקה חברת טכנולוגיית החלל נורת'רופ גרומן מסכי כוכבים ממוזערים בקרקעית אגם יבש בנבדה ובטלסקופ שמש ענק באריזונה, ואילו במעבדה להנעה סילונית של נאס"א (JPL) חוקרים מדגימים דרכים לייצר את עלי הכותרת העדינים של מסך כוכבים בקנה מידה גדול יותר, לקפל את המבנה כולו כדי להכניס אותו לתוך טיל, להציב אותו בחלל ולפרוס אותו שם לממדי מגרש בייסבול.

לא כל המכשולים בדרך לבניית מסך כוכבים הם טכנולוגיים. עלותו של מסך כוכבים ל-WFIRST יכולה להגיע בקלות למיליארד דולר – הרבה מעבר לגבולות התקציב שהוקצה לטלסקופ. לכן הוא חייב תחילה לעבור תהליך של הצעה ואישור כפרויקט עצמאי בעל תקציב משלו בנאס"א. זהו מכשול רציני בדרכה של טכנולוגיה המצויה רק בשלבי פיתוח ראשוניים. אבל השקעה בפרויקט כזה יכולה להניב תוצאות בעלות חשיבות היסטורית של ממש: השגת התמונה הראשונה של כדור ארץ רחוק וזר תהיה אירוע היסטורי חד־פעמי. האם עלינו לנסות לעשות זאת במהירות האפשרית או להתעכב עוד עשרות שנים? נאס"א והקהילה האסטרונומית חייבות להחליט בקרוב.

טוב לדעת

הנפשה של פריסת "מסך הכוכבים"

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן