|
Разрабывают интерферометр для исследований экзопланет
|
|
|
|
Поиск внеземной жизни и исследование «другой Земли» — вечная тема для человечества, вдохновляющая поколения ученых-планетологов. Он не только улучшает наши представления о формировании и эволюции планет при формировании звездной системы, но и помогает ученым исследовать возможные условия и критерии существования жизни. За последние 30 лет ученые открыли более 4000 экзопланет, но исследованиям еще предстоит пройти долгий путь. Из-за большого расстояния поиск экзопланет требует высокой чувствительности и высокого разрешения. Телескоп космического базирования может устранить помехи атмосферы Земли при наблюдениях и стал тенденцией в исследовании экзопланет. Ожидается, что в качестве конфигурации телескопа следующего поколения массивный телескоп реализует перекрестное поколение системы телескопов, чтобы можно было обнаружить и охарактеризовать экзопланету, подобную Земле, рядом с звездой, подобной Солнцу, с помощью прямого изображения.
|
|
|
|
В исследовательской статье, недавно опубликованной в журнале «Космос: наука и технологии», Сяньюй Ли из Пекинского технологического института фокусируется на космической миссии по исследованию экзопланет и анализирует ее научную основу, профиль миссии, метод проектирования траектории и технику обслуживания орбиты, в которой используется несколько спутники для формирования системы интерферометра с синтетической апертурой в космосе, чтобы помочь обнаружить экзопланеты. Сначала автор предложил четыре требования к телескопу, которые необходимы для поиска и описания обитаемых экзопланет у соседей нашей Солнечной системы (в пределах 65 световых лет).
|
|
|
- Высокое пространственное разрешение. Угловое расстояние между звездой и планетой составляет более 0,01 угловой секунды в 65 световых годах от Солнца.
|
|
- Высокий контраст. Яркость планет и звезд различается не менее чем на 7 порядков в среднем инфракрасном диапазоне.
|
|
- Высокая чувствительность. Яркость планеты в доминирующей полосе сигнала составляет менее 3 фотонов/сек/м2.
|
|
- Широкий спектральный диапазон. Косвенное наблюдение в ближнем инфракрасном диапазоне от 1 до 5 мкм и прямое наблюдение в ближнем инфракрасном диапазоне от 1 до 13 мкм.
|
|
|
|
Впоследствии были введены принципы двухэлементного нуль-интерферометра и четырехэлементного нуль-интерферометра соответственно. Основываясь на характеристиках требований наблюдения и принципе интерферометрии, были сделаны выводы об общих требованиях к системе матричных телескопов для проектирования траектории. Затем были предложены методы выбора орбиты полета и проектирования траектории перелета. Гало-орбита Солнце-Земля L2 выбрана в качестве орбиты миссии по двум основным причинам. С одной стороны, идеальная орбита миссии должна быть защищена от электромагнитных помех Земли. С другой стороны, требуется относительно чистая динамическая среда, чтобы уменьшить величину и частоту обслуживания орбиты. На основе выбранной периодической орбиты устойчивые инвариантные многообразия периодических орбит использовались для поиска возможности низкоэнергетического переноса. Траектория передачи была разработана с помощью трехэтапной процедуры. Сначала на основе круговой ограниченной задачи трех тел были построены устойчивые многообразия целевой орбиты миссии при различных фазовых углах и выбрана ветвь, приближающаяся к Земле.
|
|
|
|
Во-вторых, карта Пуанкаре была выбрана в соответствии с ограничением состояния перигея. В-третьих, соответствующее многообразие, удовлетворяющее ограничению высоты парковочной орбиты, было выбрано в качестве начального приближения траектории перелета. Для поддержания конфигурации пласта вокруг точки либрации существовало ограничение максимальной границы ошибки дрейфа и был предложен закон управления, основанный на методе тангенциального наведения, чтобы максимизировать время, находящееся в пределах ошибки между маневрами. Наконец, численное моделирование было реализовано для проверки эффективности предложенного метода. Два основных вывода заслуживают упоминания. Было обнаружено, что на этапе орбитального перехода несколько перигеев коллектора сокращают общее время перехода до полутора лет, и для каждого перехода требуется только приращение скорости менее 10 м / с для достижения выхода на гало-орбиту. . На этапе поддержания орбиты КА может удовлетворять ограничениям относительной устойчивости положения при частоте поддержания примерно один раз в двое суток, при этом полные приращения скорости каждого КА не превышают 5x10-4 м/с при границе ошибки составляет 0,1 м.
|
|
|
|
Источник
|
