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Project Blue:地球の姉妹の捜索

1968 年のクリスマス。3 人の男性が月の周りを周回していましたが、地球からかつてないほど遠く離れていました。彼らは、月の風景の壮大な荒廃が、ミッション中に目にする最も素晴らしいものだと考えました.しかし、彼らは間違っていました.

4 回目の軌道で、宇宙飛行士のビル アンダースは地球が月の地平線から昇るのを見ました。彼はその瞬間を撮影し、宇宙時代の最も象徴的なイメージの 1 つを世界に与えました。一見壊れやすい青い惑星地球のこの写真は、その後、環境運動と宇宙探査の驚異の両方を表すシンボルになりました.現在、民間資金による天文学者とエンジニアのグループが、別の星の周りにある別の青い惑星の新しい写真を撮ることで、その行為を再現したいと考えています.

青空思考

Project Blue と名付けられたこのミッションは、最も近い太陽のような星のハビタブル ゾーンにある惑星を撮影するという 1 つの目標を念頭に置いて、宇宙望遠鏡を構築して打ち上げることを目的としています。そのような惑星が海と大気を含む地球サイズである場合、彼らは「ブルーを見る」ことさえできます.

この使命は、BoldlyGo Institute の発案によるものです。この非営利団体は、NASA の元科学者でありホワイトハウスの科学顧問であったジョン モース博士によって設立され、寄付者からの私費やクラウドファンディング イニシアチブを使用して、非常に説得力のある科学的問題を調査しています。そして、他の星の周りに地球に似た惑星が他にあるかどうかよりも説得力のある質問はほとんどありません.

これらの惑星が知られているように、地球類似物を見つける探求は、スイスの天文学者のペアが太陽のような星の周りに発見された最初の太陽系外惑星 (または太陽系外惑星) である 51 ペガスス座 b を発見した 1995 年に本格的に始まりました。それは木星ほどの大きさで、地球とはまったく似ていませんでしたが、惑星が今や私たちの技術的能力の範囲内にあることを証明しました.

それから数十年の間に、4,000 を超える他の系外惑星が検出されましたが、写真が撮られたものはほとんどありませんでした。問題は、惑星が独自の光を生成せず、代わりに星の光を単に反射することです。これにより、親星よりも 10 億倍以上暗いものになります。これまでの望遠鏡は、大きな惑星を垣間見ることができましたが、地球サイズの惑星を画像化することは依然として不可能でした.代わりに、天文学者は間接的な観測を使用して系外惑星の存在を推測しています。

これまでに発見された系外惑星のほとんどは、NASA のケプラー宇宙望遠鏡を使用して検出されました。ケプラーは星の明るさを追跡し、惑星が星の前を横切ったときに生じるくぼみを探しました。その計器は、より小さな岩石の(地球とも呼ばれる)惑星を見ることができるほど正確でしたが、地球との双子であると証明されたものはありませんでした。似ているとして世界中の見出しをつかんだ人もいますが、今日まで、太陽のような星の周りの地球の大きさの軌道にある地球の大きさの世界であるという意味で、真の地球と双子を発見していません.

運が良ければ、太陽に最も近い星系には 2 つの星があり、見る価値のある場所になる可能性があります。

プラネット ハント

アルファ ケンタウリは、互いの周りを公転する 3 つの星で構成されています。そのうちの 1 つはプロキシマ ケンタウリとして知られている赤色矮星で、太陽よりかなり小さくて温度が低いです。他の中で、アルファ ケンタウリ B は太陽に似ており、アルファ ケンタウリ A は実質的に同一です。これらは、Project Blue がターゲットにする星です。

これらの 2 つの星の既存の研究は、木星のような大きな惑星が存在しないことを示しています。したがって、そこに惑星があるとすれば、それらは地球のような軌道にある地球サイズの世界だけです。 「それが私たちがテストしようとしているものです」と Morse は言います。

このプロジェクトは、小さな宇宙望遠鏡を提案しています。鏡の直径はわずか 0.5 メートルで、ケプラーの約半分の大きさです。しかし、探査機はコロナグラフと呼ばれる機器を使用するため、これは Project Blue が星の周りを移動する惑星の直接写真を撮るのに十分な大きさです。中心の星からの光を遮り、はるかに暗い惑星が見えるようになります.

ただし、壮観なものは期待しないでください。どの惑星も、1990 年に探査機ボイジャー 1 号が 40 億マイルの距離から撮影した地球の画像に似た、1 ピクセルの光にすぎないように見えます。美的美しさの欠如にもかかわらず、科学者は地球に関する前例のない情報にアクセスできるようになります.

「惑星の明るさと色を経時的に監視することで、表面の地図を作成できます」と、カリフォルニア州 SETI 研究所のカール セーガン研究センターのマーガレット ターンブル博士は言います。 「海はありますか?大陸はありますか?雲模様はありますか?気象パターン?季節?あるとすれば、それらすべてが、文字どおり、カラー データと時間の経過に伴う惑星の明るさに反映されるはずです。」

たとえば、地球は大陸よりも海を見ているときの方が青く見え、南極を見ているときはより明るく見えます。

望遠鏡技術

使命を明言できる単純さは、技術的な課題を裏切っています。地球に似た惑星の写真を撮るために設計されたコロナグラフを飛ばした人はまだいません。 Project Blue は NASA と緊密に連携しており、NASA は WFIRST (広視野赤外線調査望遠鏡) と呼ばれるより大きなミッションを計画しています。ハッブル宇宙望遠鏡の感度を持つように設計されていますが、視野は 100 倍の大きさで、ターンブルが取り組んできたコロナグラフが含まれます。 Project Blue は、WFIRST のために開発されている多くのアイデアと技術を使用して、そのような機器を使用して惑星を検出する方法の軌道テストを提供します。これが、ミッション全体を 1 つの星系だけを探索することに専念させることが非常に重要である理由です。

「継続的なカバレッジを持つことは非常に重要です」と Turnbull 氏は言います。 「一度に何ヶ月も何年も同じ空間を見つめていれば、その軌道範囲内にある惑星を確実に見つけることができます。」

NASA がまだ独自のテスト ミッションを計画していない理由は当然のことです。モース氏が説明するように、すべてはお金にかかっています。 2007 年から 2011 年まで、彼は NASA の天体物理学部門のディレクターを務めていましたが、その任期の終わりに向かって、懸念すべき傾向に気づきました。 「NASA​​ の天体物理学の予算履歴を見ると、2010 年代初頭に大幅な落ち込みがあります」と彼は言います。

これは明らかに、師団が構築できるミッションの数に影響を与えることになりました。しかし同時に、民間投資家からの資金のおかげで、ケック望遠鏡や近々登場する大型シノプティック サーベイ テレスコープ (LSST) などの地上観測所が前進していました。どちらの望遠鏡も、さまざまな観測を行う汎用天文台です。それにもかかわらず、関係する金額はモースの目を開いた.

「これらのプロジェクトは、高度な衛星と同等の予算レベルです」と彼は言います。そこで彼は、より多くの宇宙ミッションを開始するための民間資金を集めるための手段として、BoldlyGo Institute を設立しました。

Project Blue はそのビジョンに完全に適合します。モース氏は、宇宙船が約 5,000 万ドルで製造され、2020 年代初頭に約 1,000 万ドルで打ち上げられることを望んでいます。彼がそれをやり遂げれば、コストだけでゲームチェンジャーになる可能性があります. NASA の最初の惑星探査機であるケプラーの費用は 5 億 5000 万ドルでした。 4月に打ち上げられた最新の惑星探査機であるTransiting Exoplanet Survey Satellite(TESS)ミッションの打ち上げ費用だけでも、8700万ドルでした。しかし、Project Blue の背後にいる人々によると、ミッションの潜在的な影響は単なる予算にとどまりません。それは科学を行うことさえも超えています。

探検の時代

Project Blue は、人間であることの意味、探求することに絶え間なく好奇心を抱く私たちの一部に語りかけます。 「Project Blue は純粋な探検です。私たちは未知の世界に入ります。そこにあるものを見ています」とターンブルは言います。 「そこにあるものを単純に探索して見に行くというアイデアが大好きです。」

モールスはこれらの感情を反映しています。 「それは遠い未来に見えます」と彼は言います。 「星に行くなら、まず一番近い場所に行きます。」それがアルファ・ケンタウリ星系です。 Project Blue は文字通り、私たちの偉人などのターゲットを探しています。孫がいつか自分の目で見るかもしれません。

  • この記事は 2018 年 4 月に初めて公開されました。

仕組み:コロナグラフ

Project Blue は、コロナグラフと呼ばれる装置を使用して、アルファ ケンタウリの周りの惑星の写真を撮ります。コロナグラフは、中心の天体からの明るい光を遮り、周囲からのかすかな光を望遠鏡に入れる装置です。

1930年代にフランスの天文学者ベルナール・リオによって発明されました。彼は、月が太陽の明るい円盤を遮る皆既食の間にのみ見えるようになる太陽のかすかな外気を研究したかったので、彼は月の動きを模倣し、望遠鏡の中で人工的な日食を作り出すことができる装置を設計し、構築しました。太陽の外層大気はコロナと呼ばれるため、リオの装置はコロナグラフと名付けられました。

太陽系外惑星を探すことは、明るいものの隣にあるかすかなものを見たいという別の良い例です。惑星は自分自身で光を生成するのではなく、親星から与えられた光を反射するだけです。これは、サーチライトの縁にホタルを見ようとすることに例えられています。

宇宙では、コロナグラフは主に、NASA-ESA の太陽および太陽圏天文台 (SOHO) ミッションなどの宇宙船で太陽を見るために使用されてきました。ハッブル宇宙望遠鏡には、近赤外線カメラと多天体分光計 (NICMOS) にコロナグラフが含まれていました。 2011 年には、天文学者が星 HR 8799 の周りにある 4 つの太陽系外惑星の画像を撮影するために使用しました。惑星の画像を繰り返し撮影することで、星の周りの動きを見ることができます。

NASA ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡には、近赤外線カメラ (NIRCam) にコロナグラフも含まれます。

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