ดาราศาสตร์

เหตุใดเราจึงสร้างกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่ใหญ่ขึ้นแทนที่จะส่งกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ขึ้นสู่อวกาศ

เหตุใดเราจึงสร้างกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่ใหญ่ขึ้นแทนที่จะส่งกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ขึ้นสู่อวกาศ


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

คำถามนี้เป็นการติดตามผลการทำกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่กว่าให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าหรือไม่?

กระจกเงาบนพื้นดินต้องมีขนาดใหญ่กว่าเท่าใดเพื่อให้ตรงกับสิ่งที่กระจกที่ใช้พื้นที่สามารถทำได้? ฉันเดาว่าฉันขอแสงที่มองเห็นเป็นหลัก แต่ฉันสนใจเรื่องทั่วไปด้วย

ฉันเดาว่าบนพื้น คุณปลอดภัยจากอุกกาบาตขนาดเล็ก ดังนั้นมันอาจจะอยู่ได้นานขึ้น การสร้างกล้องโทรทรรศน์บนดวงจันทร์หรืออะไรนั้นถูกกว่ากัน?


มันถูกกว่า

(1) ด้วยเลนส์แบบปรับได้ คุณจะได้รับความละเอียด 0.1 arc วินาทีบนพื้นดิน (เฉพาะบนยอดเขาที่มีการไหลของอากาศที่ดีเป็นพิเศษ แต่ยังคง!) สิ่งนี้ช่วยขจัดข้อดีหลักประการหนึ่งของพื้นที่จนกว่าคุณจะได้รับเส้นผ่านศูนย์กลางกระจกสูงกว่าหลายเมตร

(2) Rocket fairings คือ shrouds ที่ทำหน้าที่ปกป้อง payloads ระหว่างความเร็ว supersonic ของบรรยากาศที่ไปถึงในระหว่างการปล่อยตัว แฟริ่งขนาด 5 เมตรเป็นแฟริ่งที่ใหญ่ที่สุดที่สามารถบินได้ ซึ่งจำกัดขนาดของกระจกแบบชิ้นเดียวที่เปิดตัวได้ (กระจกของกล้องโทรทรรศน์เวบบ์น่ากลัวเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยซึ่งจะประกอบตัวเองในอวกาศ -- a มาก น่ากลัวและ มาก ดีไซน์ราคาแพง)

(3) การให้บริการกล้องโทรทรรศน์บนยอดเขาเมานาเคอาหรือบนเทือกเขาแอนดีสชิลีนั้นเป็นกระบวนการที่ยากและมีราคาแพง การให้บริการกล้องโทรทรรศน์ในวงโคจรทำให้ดูเหมือนมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย (ต้นทุนเทียบได้กับต้นทุนของ อาคาร ขอบเขตขนาดยักษ์ใหม่บนโลก) และการบริการในวงโคจรไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันยกเว้นในวงโคจรต่ำ

(4) แม้ว่าความละเอียดสูงจะเป็นพรมแดนทางดาราศาสตร์ แต่การลงลึกก็เป็นอีกเรื่องหนึ่ง และการลงลึกก็ต้อง ใหญ่ กระจก กระจก 30 เมตรบนโลกรวบรวมแสงได้มากกว่ากระจก 5 เมตรในอวกาศ กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินขนาดยักษ์ทำหน้าที่ได้ดีกว่าในการเป็นถังขนาดเล็กสำหรับสเปกโทรสโกปี มากกว่าสิ่งที่เราสามารถทำได้ในอวกาศ

สิ่งสำคัญที่สุดคือด้วยการพัฒนาเลนส์ปรับแสง กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีขนาดที่สร้างได้และเปิดใช้ได้ในปัจจุบันสูญเสียข้อได้เปรียบหลักเหนือกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน และเนื่องจากมีค่าใช้จ่าย 10x ถึง 100x จึงไม่คุ้มค่าที่จะสร้างเพื่อวัตถุประสงค์หลายอย่าง

กล้องโทรทรรศน์อวกาศยังคงมีขอบที่สำคัญในส่วนของสเปกตรัมที่ถูกบล็อกโดยบรรยากาศเช่น UV และ IR (Webb) และสำหรับงานบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการวัดแสงที่มีความแม่นยำสูงในระยะยาว (Kepler) และ astrometry (Gaia) แต่สำหรับการใช้งานทั่วไป ความสมดุลของกล้องดูดาวขนาดใหญ่จะอยู่ที่ด้านข้างของพื้นอย่างแน่นหนา

สิ่งนี้จะเปลี่ยนไปหากเที่ยวบินในอวกาศมีราคาถูกลง ตัวอย่างเช่น SpaceX BFR ด้วยแฟริ่ง 9 เมตรและค่าใช้จ่ายในการเปิดตัวที่ต่ำลงอย่างมาก ให้ความหวังอย่างมากสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศ


ตอบคำถามย่อยของคุณเกี่ยวกับการสร้างบนดวงจันทร์: สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับค่าใช้จ่ายในการเปิดตัวและข้อจำกัดเช่นเดียวกับ 'ขอบเขตตามอวกาศ บวกกับคุณต้องจัดการกับการลงจอดและแรงโน้มถ่วงที่ลดลง ดังนั้น อย่างแรกที่คุณต้องมีคือฐานดวงจันทร์ที่ทำงานได้ ซึ่งสามารถผลิตส่วนประกอบทั้งหมดจากวัตถุดิบในท้องถิ่นได้ เมื่อเข้าที่แล้ว (ใส่เสียงหัวเราะขนาดใหญ่ที่นี่) คุณยังต้องใช้เลนส์แบบปรับได้ (เช่นเดียวกับขอบเขตหลายองค์ประกอบ เช่น JWebb) สำหรับการจัดตำแหน่งและการชดเชยการหย่อนของแรงโน้มถ่วง แต่เนื่องจากเป็นแบบคงที่ คุณจึงไม่ต้องการความถี่สูง การตอบสนองที่จำเป็นต่อโลกเพื่อจัดการกับความคลาดเคลื่อนของบรรยากาศ คุณจะต้องสร้างบน "ด้านมืด" เพื่อที่แสง Terran จะไม่ทำให้ทุกอย่างเสียหาย


นอกจากคำตอบที่ดีของมาร์ค…

เหตุใดเราจึงสร้างกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่ใหญ่ขึ้นแทนที่จะส่งกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ขึ้นสู่อวกาศ

หากคุณมีเงินสำหรับบ้านสองหลัง บ้านหนึ่งหลังใกล้ที่ทำงานและมี 'กระท่อมฤดูร้อน' อยู่ในป่า คุณจะแบ่งงบประมาณอย่างไร?

คำถามนี้เป็นการติดตามผลการทำกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่กว่าให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าหรือไม่?

ใช่และฉันไม่ใช่แฟนของคำตอบเหล่านั้น บางที @MarkOlson ก็ไม่ประทับใจเช่นกัน

คำตอบเหล่านั้น นางสาว เลนส์ปรับแสง (ราคาแพงและไม่มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะ) และความสามารถในการ อย่างง่ายดาย อัพเกรดทุกอย่างยกเว้นขนาดของอาคารและกระจกหลัก

กระจกเงาบนพื้นดินต้องมีขนาดใหญ่กว่าเท่าใดเพื่อให้เข้ากับสิ่งที่กระจกที่ใช้พื้นที่สามารถทำได้? ฉันเดาว่าฉันขอแสงที่มองเห็นเป็นหลัก แต่ฉันสนใจเรื่องทั่วไปด้วย

มันไม่ได้ "ใหญ่แค่ไหน" มากนัก แต่เป็น "ทำการตลาดให้กับความคิดของคุณอย่างมีประสิทธิภาพ จัดหาเงินทุนให้ได้มากที่สุด และสร้างอาคารที่ใหญ่ที่สุดด้วยกระจกเงาที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้" เจาะลึกและสร้างสิ่งที่คุณทำได้ ไม่ต้องอัปเกรดให้ใหญ่เท่าที่คุณจะทำได้ เซ็นเซอร์และซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถแก้ไขปัญหาที่เหลือได้

ฉันเดาว่าบนพื้น คุณปลอดภัยจากอุกกาบาตขนาดเล็ก ดังนั้นมันอาจจะอยู่ได้นานขึ้น การสร้างกล้องโทรทรรศน์บนดวงจันทร์หรืออะไรนั้นถูกกว่ากัน?

กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและอวกาศมีประโยชน์ แต่อาศัยดวงจันทร์น้อยกว่า

เมื่อเรามี "The Acme Telescope Company" เปิดร้านแรกบนดวงจันทร์ ราคาที่จะซื้อจะลดลง จนกว่า Earth และ Space-based จะถูกกว่า เมื่อใช้พื้นที่เป็นหลัก การซ่อมแซมจะพบคุณได้ครึ่งทาง โดยมีสถานที่ซ่อมบนพื้นดิน (แม้จะอยู่บนยอดเขา) ซึ่งมักจะอยู่ใกล้แค่เอื้อม

ที่พารานัล อาคารซ่อมบำรุงกระจกตั้งอยู่บนยอดเขา ใกล้กับกระจกเงา

บทความ Scientific America: กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ "ใหญ่เกินกว่าจะล้มเหลวหรือไม่" อธิบายว่า:

“สมมติว่าเราไปถึงวิถีการฉีดไปยัง Earth-Sun L2 แน่นอนว่าสิ่งที่เสี่ยงที่สุดรองลงมาคือการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ เราไม่สามารถออกไปแก้ไขมันได้ ซึ่งต่างจากฮับเบิล แม้แต่หุ่นยนต์ก็ไม่สามารถออกไปแก้ไขได้ ดังนั้นเราจึงเสี่ยงมาก แต่เพื่อผลตอบแทนที่ดี” กรุนส์เฟลด์กล่าว

อย่างไรก็ตาม มี มีความพยายามเล็กน้อยในการทำให้ JWST “สามารถให้บริการได้” เช่นฮับเบิล ตามที่ Scott Willoughby ผู้จัดการโครงการของ JWST ที่ Northrop Grumman Aerospace Systems ใน Redondo Beach รัฐแคลิฟอร์เนียกล่าว บริษัทการบินและอวกาศเป็นผู้รับเหมาหลักของ NASA ในการพัฒนาและบูรณาการ JWST และได้รับมอบหมายให้จัดเตรียม "วงแหวนเชื่อมต่อยานยนต์" บนกล้องโทรทรรศน์ที่อาจ "จับได้" ไม่ว่าจะเป็นมนุษย์อวกาศหรือหุ่นยนต์ที่ทำงานจากระยะไกล Willoughby กล่าว หากยานอวกาศถูกส่งไปยัง L2 เพื่อเทียบท่ากับ JWST ยานอวกาศนั้นก็สามารถพยายามซ่อมแซม หรือหากหอดูดาวทำงานได้ดี ก็เพียงแค่ปิดถังเชื้อเพลิงเพื่อยืดอายุการใช้งาน แต่ปัจจุบันยังไม่มีงบประมาณสำหรับวีรบุรุษดังกล่าว ในกรณีที่ JWST ต้องทนทุกข์ทรมานกับสิ่งที่ผู้ที่อยู่ในอวกาศเรียกว่า "วันที่เลวร้าย" ไม่ว่าจะเกิดจากความผิดพลาดของจรวดหรือความผิดพลาดในการติดตั้งหรือสิ่งที่ไม่คาดฝัน Grunsfeld กล่าวว่าในปัจจุบันมีกลุ่มหอดูดาวในอวกาศรวมทั้งฮับเบิลและกำลังขยายตัวขึ้นเรื่อย ๆ คอลเล็กชั่นกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินอันทรงพลังที่จะชดเชยความโชคร้ายดังกล่าว

เปิดตัวการตีขึ้นรูปวงแหวนเชื่อมต่อยานพาหนะ (LVIR) (2)

อ้างจากเว็บไซต์ "กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์" (JWST):

กระจกหลักที่สร้างเสร็จแล้วจะมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของกระจกเงาหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล 2.5 เท่า ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 เมตร แต่จะมีน้ำหนักประมาณครึ่งหนึ่ง

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จะเก็บแสงได้เร็วกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลประมาณ 9 เท่า เมื่อพิจารณาถึงรายละเอียดของขนาด รูปทรง และลักษณะเฉพาะของกระจกที่สัมพันธ์กันในแต่ละการออกแบบ" เอริค สมิธ นักวิทยาศาสตร์โครงการ JWST ที่สำนักงานใหญ่ของ NASA กล่าว วอชิงตัน ความไวที่เพิ่มขึ้นจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองย้อนกลับไปเมื่อกาแลคซีแรกก่อตัวขึ้นหลัง Big Bang กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่จะมีข้อดีสำหรับทุกด้านของดาราศาสตร์และจะปฏิวัติการศึกษาว่าดาวและระบบดาวเคราะห์ก่อตัวและวิวัฒนาการอย่างไร

ดูเพิ่มเติม: "เวบบ์กับกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล":

… วัตถุที่อยู่ไกลออกไปจะถูกเปลี่ยนสีแดงให้สูงขึ้น และแสงของพวกมันจะถูกผลักจากรังสียูวีและออปติคัลไปสู่อินฟราเรดใกล้ ดังนั้นการสังเกตการณ์วัตถุที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้ (เช่น ดาราจักรแรกที่ก่อตัวในเอกภพ เป็นต้น) จำเป็นต้องใช้กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด

นี่เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ Webb ไม่ได้มาแทนที่ฮับเบิลเพราะความสามารถของมันไม่เหมือนกัน เว็บบ์จะมองที่จักรวาลเป็นหลักในอินฟราเรด ในขณะที่ฮับเบิลศึกษามันที่ความยาวคลื่นแสงและรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นหลัก (แม้ว่าจะมีความสามารถด้านอินฟราเรดอยู่บ้าง) เว็บบ์ยังมีกระจกเงาที่ใหญ่กว่าฮับเบิลมาก พื้นที่เก็บแสงขนาดใหญ่นี้หมายความว่า Webb สามารถย้อนเวลากลับไปได้ไกลกว่าฮับเบิลที่สามารถทำได้ ฮับเบิลอยู่ในวงโคจรใกล้โลกมาก ในขณะที่เวบบ์จะอยู่ห่างออกไป 1.5 ล้านกิโลเมตร (กม.) ที่จุดลากรองจ์ (L2) ที่สอง

เวบบ์จะมองเห็นได้ไกลแค่ไหน?

เนื่องจากเวลาที่แสงเดินทาง ยิ่งวัตถุอยู่ไกลเท่าไหร่ เราก็ยิ่งย้อนเวลากลับไปในอดีตมากขึ้นเท่านั้น

ภาพประกอบนี้เปรียบเทียบกล้องโทรทรรศน์ต่างๆ และมองเห็นได้ไกลแค่ไหน โดยพื้นฐานแล้ว ฮับเบิล [HST] สามารถเห็น "ดาราจักรเด็กวัยหัดเดิน" และกล้องโทรทรรศน์เวบบ์ [JWST] จะสามารถมองเห็น "ดาราจักรทารก" ได้ เหตุผลหนึ่งที่เวบบ์จะสามารถเห็นดาราจักรกลุ่มแรกได้ก็เพราะว่าเป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด จักรวาล (และกาแล็กซีในนั้น) กำลังขยายตัว เมื่อเราพูดถึงวัตถุที่อยู่ไกลที่สุด นายพลของไอน์สไตน์ก็เข้ามามีบทบาทจริงๆ มันบอกเราว่าการขยายตัวของเอกภพหมายความว่ามันเป็นช่องว่างระหว่างวัตถุที่ยืดออกจริง ๆ ทำให้วัตถุ (กาแล็กซี่) เคลื่อนออกจากกัน นอกจากนี้ แสงใดๆ ในพื้นที่นั้นก็จะยืดออกเช่นกัน โดยเปลี่ยนความยาวคลื่นของแสงนั้นเป็นความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น สิ่งนี้สามารถทำให้วัตถุที่อยู่ห่างไกลสลัวมาก (หรือมองไม่เห็น) ที่ความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได้ เนื่องจากแสงนั้นมาถึงเราเป็นแสงอินฟราเรด กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด เช่น เวบบ์ เหมาะสำหรับการสังเกตกาแลคซียุคแรกๆ เหล่านี้

การอัปเดตเทคนิคเกี่ยวกับแสงแบบปรับได้กำลังดำเนินอยู่ โปรดดู: "Fast Coherent Differential Imaging on Ground-Based Telescopes using the Self-Coherent Camera" (7 มิ.ย. 2018) โดย Benjamin L. Gerard, Christian Marois และ Raphaël Galicher:

"เราพัฒนากรอบการทำงานสำหรับวิธีการดังกล่าวโดยใช้กล้องที่เชื่อมโยงตัวเอง (SCC) เพื่อนำไปใช้กับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่เรียกว่าเทคนิค Fast Atmospheric SCC (FAST) เราแสดงให้เห็นว่าด้วยการใช้ coronagraph ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษและสอดคล้องกัน อัลกอริธึมการถ่ายภาพแบบดิฟเฟอเรนเชียลการบันทึกภาพทุก ๆ สองสามมิลลิวินาทีช่วยให้สามารถลบจุดบรรยากาศและจุดคงที่ในขณะที่รักษาปริมาณงานของดาวเคราะห์นอกระบบอัลกอริธึมที่ใกล้เคียงกัน ใกล้ขีดจำกัดเสียงโฟตอนหลังจาก 30 วินาทีสำหรับแบนด์พาส 1% ในย่านความถี่ H บนดาวทั้งขนาด 0 และ 5 สำหรับกรณีขนาดที่ 5 สิ่งนี้ดีกว่าประมาณ 110 เท่าในทางตรงกันข้ามดิบกว่าที่ได้รับจากเครื่องมือ ExAO หากเราคาดการณ์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงของการสังเกตแสดงให้เห็นว่าการปรับปรุงความไวจากวิธีนี้อาจมีบทบาทสำคัญในการตรวจหาและกำหนดลักษณะเฉพาะของดาวเคราะห์นอกระบบที่มีมวลต่ำในอนาคต"

ในระยะสั้นบางครั้งพวกเขาสามารถกำจัดชั้นบรรยากาศได้อย่างสมบูรณ์ การปรับปรุงกำลังมา

ESO 4LGSF - Laser Guide Stars Facility - ใช้เลเซอร์สี่ตัวเพื่อสร้างดาวนำทางสำหรับ AO


ตอบกล้องโทรทรรศน์บนดวงจันทร์ การอยู่บนพื้นผิวดวงจันทร์สร้างปัญหาได้เมื่อเทียบกับการลอยอย่างอิสระในอวกาศซึ่งห่างไกลจากดาวเคราะห์/ดวงจันทร์ใดๆ แรงโน้มถ่วงทำให้กระจก/กลไกบิดเบี้ยว ต้องใช้วิศวกรรมพิเศษเพื่อรองรับน้ำหนัก ท้องฟ้าครึ่งหนึ่งถูกดวงจันทร์บดบังเมื่อใดก็ได้ การปล่อยความร้อนจากพื้นดิน อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามวัฏจักรกลางวัน-กลางคืน ฝุ่น...

ด้านไกลของดวงจันทร์จะเป็นสถานที่ที่ดีที่สุดในการสำรวจคลื่นความถี่ต่ำ ดวงจันทร์ปิดกั้นการปล่อยมลพิษทั้งหมดจากโลก


เบื้องหลังการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของทั้งหมด

แนวคิดของศิลปิน (2015) ว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์จะมีลักษณะอย่างไรเมื่อสร้างเสร็จแล้ว [+] และปรับใช้ได้สำเร็จ เครดิตภาพ: Northrop Grumman

คุณต้องการที่จะเห็นกลับเข้าไปในจักรวาลได้ไกลกว่าที่เคย? หากต้องการค้นพบวิธีที่มันเติบโตขึ้นมาในการวัดดาวฤกษ์และกาแล็กซีกลุ่มแรกเพื่อดูในรูปแบบใหม่และแม่นยำยิ่งขึ้นกว่าเดิม? โดยหลักการแล้ว มันเป็นความท้าทายที่ตรงไปตรงมา เพียงสร้างกระจกหลักที่ใหญ่ขึ้นเพื่อรวบรวมแสงมากกว่าที่เคย ไวต่อความยาวคลื่นของแสงที่ยาวกว่าฮับเบิล เพื่อดูแสงแรกสุดที่แผ่ขยายออกไปโดยจักรวาลที่กำลังขยายตัว พร้อมชุดเครื่องมือขั้นสูงเพื่อเพิ่มข้อมูลที่รวบรวมจากแสงให้สูงสุด เย็นลง จนถึงอุณหภูมิที่เย็นจัดเพื่อลดการปนเปื้อน โอ้ และทำทุกอย่างในอวกาศ ในระดับที่คุณไม่เคยทำมาก่อน ไม่ใช่แค่วิทยาศาสตร์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่จะพาคุณไปที่นั่น แต่เป็นเรื่องราวทางวิศวกรรมที่น่าทึ่งของวิธีคาดการณ์สิ่งที่ไม่รู้จักและก้าวไปสู่ความท้าทาย เพื่อไปถึงจุดนั้น คุณต้องมองสิ่งต่าง ๆ แตกต่างไปจากที่แม้แต่นักวิทยาศาสตร์จะมองพวกมัน ฉันมีโอกาสได้นั่งคุยกับ Jon Arenberg หัวหน้าวิศวกรของ James Webb Space Telescope ของ Northrup Grummon และได้รับคำใบ้ว่าสิ่งนี้ทำงานผ่านสายตาของเขาอย่างไร

การเปิดตัว STS-93 กระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี 2542 เครดิตภาพ: NASA

ดูภาพด้านบนแล้วคุณเห็นอะไร? บางทีคุณอาจเห็นกระสวยอวกาศ บางทีคุณอาจเห็นกระสวยอวกาศโคลัมเบียเปิดตัวในเวลากลางคืน แต่สำหรับจอน เขามองเห็นอย่างอื่น: กระสวยอวกาศที่ปล่อยดาวเทียมของเขาบนยาน ก่อนที่เขาจะเริ่มงานกับ James Webb จอนช่วยสร้างหอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์ Chandra ซึ่งประสบความสำเร็จในการดำเนินงานมาตลอด 18 ปีที่ผ่านมา ความท้าทายอย่างหนึ่งที่คุณนึกไม่ถึงเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศก็คือต้องติดตั้งกล้องส่องทางไกลเข้าไปในยานปล่อย ซึ่งวางข้อจำกัดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิต การติดตั้ง การออกแบบเปลือกหุ้ม และการออกแบบระบบเครื่องกลไฟฟ้าของทุกสิ่งบนเครื่องบิน คุณต้องวางแผนสำหรับทุกขั้นตอน - การออกแบบที่เก็บไว้ การเปิดตัว การบีบอัด การปรับใช้ การสัมผัสกับสุญญากาศของพื้นที่ และอายุการใช้งานของการดำเนินงาน - ตั้งแต่เริ่มต้น และทุกโครงการก็มีความท้าทายที่แตกต่างกันออกไป

ช่างเทคนิคและนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบกระจกส่องการบินสองดวงแรกของกล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ในไฟล์ . [+] ห้องสะอาดที่ Goddard Space Flight Center ของ NASA เครดิตภาพ: NASA / Chris Gunn

สำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ดูเหมือนว่าทุกความท้าทายจะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว สถาปัตยกรรมของกล้องโทรทรรศน์เป็นสิ่งใหม่ทั้งหมดสำหรับการบินในอวกาศ สถาปัตยกรรมแบบเปิดสำหรับการระบายความร้อน โดยที่ยานได้รับการระบายความร้อนแบบพาสซีฟและป้องกันจากดวงอาทิตย์นั้นเป็นสิ่งใหม่ ที่บังแดดห้าชั้นเป็นของใหม่และต้องออกแบบใหม่ตั้งแต่ต้น นี่เป็นมิเรอร์แบบหลายเซกเมนต์แรกในอวกาศ ซึ่งหมายความว่าการออกแบบไม่เพียงแต่มีเอกลักษณ์เท่านั้น แต่ยังต้องมีการออกแบบใหม่ทั้งหมดอีกด้วย และการทำงานของกล้องดูดาว – ลำดับการเผยแผ่ – เป็นความมหัศจรรย์ของวิศวกรรม

การออกแบบและสร้างกล้องโทรทรรศน์เช่นนี้ เต็มไปด้วยความท้าทายใหม่ๆ ที่มนุษย์ไม่เคยเผชิญมาก่อน เป็นความท้าทายที่มากกว่าแค่ความรู้สึกทางวิศวกรรม คุณต้องประมาณการเวลา เงิน และทรัพยากรที่คุณต้องการในการสร้าง คุณไม่สามารถวางใจได้ว่าสิ่งต่าง ๆ จะทำงานตามแบบที่คุณออกแบบในครั้งแรก คุณไม่สามารถวางใจได้ว่างานแรกของคุณผ่านการทดสอบความเครียดทั้งหมดที่คุณไม่สามารถวางใจได้ในการผสานรวมกับระบบที่ยังไม่ได้ออกแบบอย่างราบรื่น คุณต้องประมาณการ "สิ่งที่ไม่รู้จัก" เมื่อคุณออกแบบงบประมาณในครั้งแรก และคุณต้องสร้างทีมที่ไม่เพียงแต่เก่งในสิ่งที่ทำเท่านั้น แต่ยังเก่งในการระบุและแก้ปัญหาที่พวกเขาคาดไม่ถึงด้วย .

เครื่องมือวิทยาศาสตร์บนโมดูล ISIM ถูกลดระดับและติดตั้งลงในชุดประกอบหลักของ . [+] JWST ในปี 2559 เครดิตภาพ: NASA/Chris Gunn

นอกจากนี้ ส่วนประกอบต่าง ๆ ทั้งหมดยังถึงขั้นทำให้เสร็จในเวลาที่ต่างกัน เครื่องมือวิทยาศาสตร์หลักสี่ชิ้นถูกสร้างขึ้นโดยอิสระ โดยพันธมิตรชาวอเมริกัน แคนาดา ยุโรป และนานาชาติอื่นๆ โมดูล ISIM สร้างขึ้นที่ Goddard และรวมเครื่องมือทั้งหมดเข้ากับยานอวกาศที่เหลือ ความโปรดปรานทางวิทยาศาสตร์ในอินฟราเรดใกล้ในสเปกโตรสโคปีในความสามารถในการชี้ที่ดีขึ้นกว่าเดิม (ดีกว่าหนึ่งในล้านขององศา) และความไวจะไม่มีใครเทียบได้ แต่ส่วนประกอบอื่นๆ เช่น กระจก ที่บังแดด และส่วนประกอบ ล้วนมีความท้าทายที่ไม่เหมือนใครเช่นกัน ซึ่งคุณอาจไม่เคยคิดว่าจะต้องเผชิญหน้า

การติดตั้งส่วนที่ 18 และส่วนสุดท้ายของมิเรอร์หลัก JWST ฝาครอบสีดำปกป้อง. [+] ส่วนกระจกเคลือบทอง เครดิตภาพ: NASA/Chris Gunn

กระจก. เมื่อคุณผลิตกระจกกล้องโทรทรรศน์บนโลก คุณสามารถสร้างมันขึ้นมาได้ภายใต้สภาวะเดียวกันกับที่คุณจะใช้ แต่ในอวกาศ ที่ความยาวคลื่นอินฟราเรด คุณต้องสร้างโครงสร้างแบบแบ่งส่วนซึ่งทำหน้าที่เหมือนพื้นผิวเรียบเดียวจนถึงระดับความคลาดเคลื่อน 20 นาโนเมตร ต้องมีน้ำหนักเบาสำหรับการเปิดตัว และต้องมีโครงสร้างเสียงที่ดี ในการทำกระจกเหล่านี้ พวกเขาสร้างพื้นผิวเรียบที่อุณหภูมิห้อง แต่ออกแบบให้มีคุณสมบัติที่จำเป็นที่อุณหภูมิต่ำกว่าของเหลวไนโตรเจน พวกเขาผลิตมันภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก แต่ในระดับเหล่านี้ แม้แต่การเสียรูปของแรงโน้มถ่วงก็สำคัญ กระจกจะทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ของอวกาศ พวกเขาสร้างพื้นผิวที่เรียบ ขัดมัน และเคลือบที่ด้านหน้า แต่ตัดเฉือนด้านหลังออก 92% สร้างพื้นผิวขนาด 25 ตารางเมตร ด้วยวัสดุเพียง 6.25 เมตริกตัน ซึ่งใหญ่กว่าฮับเบิลถึงเจ็ดเท่า แต่มีเพียง 55% ของฮับเบิล มวล. ความท้าทายพื้นฐานคือคุณสามารถวัดได้ในสภาพแวดล้อมและทิศทางที่คุณควบคุมเท่านั้น แต่คุณต้องผลิตกระจกเพื่อทำงานภายใต้สภาวะการบินในอวกาศ เมื่อคุณสร้างมิเรอร์ที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก - อันที่ผ่านการทดสอบทั้งหมดภายใต้สภาวะการทำงาน - กระจกจะหลุดออกมาด้วยความสม่ำเสมอที่น่าอัศจรรย์

การทดสอบแฉที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกของทั้งห้าชั้นได้ดำเนินการในปี 2014 และให้ค่า. [+] บทเรียนที่ช่วยรับรองความสำเร็จของ JWST ระหว่างการเปิดตัวและการปรับใช้ เครดิตภาพ: Northrop Grumman/Alex Evers

ที่บังแดด. การพัฒนาองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมที่แปลกใหม่เป็นสิ่งที่ท้าทายอยู่เสมอ จนถึง JWST กล้องโทรทรรศน์อวกาศอินฟราเรดทั้งหมดได้รับการระบายความร้อนอย่างแข็งขัน: คุณนำสารหล่อเย็นขึ้นมาและใส่กล้องโทรทรรศน์ของคุณในเครื่องทำความเย็นแบบแช่แข็ง แต่กล้องโทรทรรศน์นี้ใหญ่เกินไปสำหรับสิ่งนั้น! ดังนั้นพวกเขาจึงออกแบบและสร้างชุดเกราะป้องกันหลายชั้นเพื่อป้องกันกล้องโทรทรรศน์จากดวงอาทิตย์อย่างถาวร: JWST จะมี "ด้านดวงอาทิตย์" ที่แผงบังแดดและแผงโซลาร์เซลล์หันหน้าเข้าหากัน และ "ด้านที่บังแสง" ที่เก็บเครื่องมือและกระจกทั้งหมด ด้านร้อนของด้านที่ร้อนคือ 350º C (662º F) หรือร้อนพอที่จะละลายตะกั่ว ในขณะที่ด้านที่เย็น ที่ปลายอีกด้านของห้าชั้นจะต้องเย็นกว่าไนโตรเจนเหลว (77 K) ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ ได้แก่ วิธีระบายความร้อน (จากด้านข้าง) วิธีการอพยพอากาศทั้งหมดในระหว่างการปล่อยโดยไม่ต้องฉีกเกราะ วิธีทำรูที่เรียงตัวกันในขณะที่เก็บไว้แต่ไม่ทับซ้อนกันขณะวางกำลัง และวิธีพับ ที่บังแดดเพื่อขจัดความเป็นไปได้ของอุปสรรค์ระหว่างการติดตั้งการออกแบบที่ประสบความสำเร็จในท้ายที่สุดคือจุดสูงสุดและการผสมผสานระหว่างการจำลอง/การคำนวณสมัยใหม่ และเทคนิคการทำแพทเทิร์น/การแล่นเรือ/การแต่งกายที่ล้าสมัย เป็นการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างเทคโนโลยีและศิลปะที่ล้ำสมัย ในท้ายที่สุด มันเป็นพลาสติกเคลือบเพียง 5 ชั้น แต่ถ้าทำงานตามที่ออกแบบไว้ จะทำให้ James Webb ใช้งานได้ยาวนานกว่าอายุการใช้งานห้าปีที่ออกแบบไว้

หม้อน้ำ ISIM แบบตายตัวซึ่งเพิ่งสร้างเสร็จเมื่อปีที่แล้ว ระบายความร้อนออกจากโมดูลเครื่องมือ [+] (ISIM) เครื่องมือวิทยาศาสตร์ และสายรัดความร้อน เครดิตภาพ: NASA/Northrop Grumman

สมัชชา. นี่คือสิ่งที่คุณคิดว่าเป็นยานอวกาศ แอสเซมบลีรองรับหอดูดาวทั้งหมดเมื่อเปิดตัว โดยจะควบคุมและชี้เครื่องมือ กระจก เสาอากาศ และอื่นๆ ทั้งหมด มีหน้าที่รับผิดชอบข้อมูลที่รวบรวม รับ และส่ง มีหน้าที่ในการจัดการและชี้ยานอวกาศ แต่ความท้าทายที่ไม่เหมือนใครที่ต้องเผชิญก็คือการใช้กระแสไฟฟ้าผ่านการประกอบและการเคลื่อนส่วนต่างๆ ของยานอวกาศทำให้เกิดความร้อน และทำให้เกิดความร้อนที่ด้านที่ไม่ถูกต้องของแผงบังแดด! กล้องโทรทรรศน์หันออกจากดวงอาทิตย์ ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถทิ้งความร้อนเหลือทิ้งของคุณที่นั่นได้ ในขณะที่ด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์ไม่มีที่ร่ม (และไม่มีที่สำหรับระบายความร้อน) การแก้ปัญหานี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาชุดเฉดสีเพื่อปกป้องส่วนสำคัญของหอดูดาว ซึ่งเป็นส่วนที่ต้องรักษาความเย็นจากส่วนอื่นๆ ของยานอวกาศ ความสำเร็จในการค้นหา ออกแบบ และดำเนินการแก้ไขขั้นสุดท้ายเป็นหนึ่งในความตื่นเต้นที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่วิศวกรจะได้สัมผัสในอาชีพการงานของพวกเขา

สามารถเห็นกาแล็กซีสี สัณฐานวิทยา อายุ และจำนวนดาวฤกษ์โดยธรรมชาติได้หลากหลาย [+] ในภาพระยะลึกนี้ เครดิตภาพ: NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, M. Mechtley และ M. Rutkowski (มหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา, เทมพี), R. O'Connell (มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย), P. McCarthy (หอดูดาวคาร์เนกี), N. Hathi (มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์), R. Ryan (มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส), H. Yan (มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอ) และ A. Koekemoer (สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ)

ใช่ วิทยาศาสตร์จะเหลือเชื่อ ตามที่ Garth Illingsworth พูดเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์นี้ "เราจะเรียนรู้เพิ่มเติมในหนึ่งวันจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ มากกว่าที่มนุษย์จะรู้จักในปัจจุบัน" เกี่ยวกับกาแลคซีแห่งแรกในจักรวาล เช่นเดียวกับ "โครงการกุญแจฮับเบิล" ไม่ใช่แม้แต่การค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสร้างขึ้น บางทีด้วยความสามารถเฉพาะตัว JWST จะเปิดเผยความลับที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับจักรวาลมากกว่าสิ่งที่เรารู้เพื่อค้นหา ในเวลาน้อยกว่าสองปี เราจะเริ่มค้นพบ แต่ถ้าปราศจากทีมวิศวกรที่ออกแบบ สร้าง และดำเนินการทั้งหมดนี้ให้แม่นยำอย่างประณีต เราก็ไม่มีมันเลย และหลังจากเดือนตุลาคมปี 2018 Jon Arenberg และทุกคนที่ทำงานเกี่ยวกับ James Webb จะมีภาพใหม่มาแบ่งปัน

จรวด Ariane 5 บน Launchpad ก่อนการเปิดตัวในเดือนตุลาคม 2014 จะเป็นจรวดอย่างยิ่ง [+] คล้ายกับการเปิดตัวของ James Webb ในเดือนตุลาคม 2018 เครดิตภาพ: ESA/CNES/Arianespace – Optique Video du CSG – P. Piron

จรวด Ariane 5 ซึ่งเปิดตัวในยามรุ่งสาง จะนำ James Webb ไปสู่จุดหมายปลายทางด้วยแสงแดดจ้า นั่นคือจุด L2 Lagrange เหนือเงาของโลกและดวงจันทร์ ในเวลาเพียง 32 นาที เจมส์ เวบบ์จะอยู่ภายใต้พลังงานแบตเตอรี่หลังจากนั้น แผงโซลาร์เซลล์จะถูกปรับใช้และจะถูกแสงแดดส่องถึงโดยตรงตลอดไป ภารกิจในการเปิดเผยจักรวาลได้เริ่มขึ้นแล้ว และนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทุกคนที่ช่วยออกแบบและสร้างจักรวาลจะได้รับช่วงเวลาแห่งการเฉลิมฉลองตลอดชีวิต


สารบัญ

เมื่อวันที่ 26 เมษายน 2010 European Southern Observatory (ESO) Council ได้เลือก Cerro Armazones ประเทศชิลีเป็นพื้นที่พื้นฐานสำหรับ ELT ที่วางแผนไว้ [13] เว็บไซต์อื่นๆ ที่อยู่ระหว่างการสนทนา ได้แก่ Cerro Macon, Salta ใน Argentina Roque de los Muchachos Observatory บนหมู่เกาะคานารีและไซต์ในแอฟริกาเหนือ โมร็อกโก และแอนตาร์กติกา [14] [15]

การออกแบบในช่วงต้นรวมถึงกระจกหลักแบบแบ่งส่วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 42 เมตร (140 ฟุต) และพื้นที่ประมาณ 1,300 ม. 2 (14,000 ตารางฟุต) โดยมีกระจกรองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.9 ม. (19 ฟุต) อย่างไรก็ตาม ในปี 2011 ได้มีการเสนอข้อเสนอให้ลดขนาดลง 13% เป็น 978 ม. 2 สำหรับกระจกหลักที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 39.3 ม. (130 ฟุต) และกระจกรองเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.2 ม. (14 ฟุต) [1] ลดต้นทุนที่คาดการณ์ไว้จาก 1.275 พันล้านเป็น 1.055 พันล้านยูโร และน่าจะทำให้กล้องโทรทรรศน์เสร็จเร็วขึ้น ตัวรองที่มีขนาดเล็กกว่าคือการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญอย่างยิ่ง โดยมีความยาว 4.2 ม. (14 ฟุต) ทำให้อยู่ในความสามารถของผู้ผลิตหลายราย และชุดกระจกที่เบากว่านั้นหลีกเลี่ยงความต้องการวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงในสไปเดอร์รองกระจกรอง [16] : 15

ผู้อำนวยการทั่วไปของ ESO แสดงความคิดเห็นในการแถลงข่าวปี 2011 ว่า "ด้วยการออกแบบ E-ELT ใหม่ เรายังคงสามารถบรรลุเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ที่กล้าหาญได้ และยังมั่นใจได้ว่าการก่อสร้างจะแล้วเสร็จภายในเวลาเพียง 10-11 ปี" [18] สภา ESO รับรองการออกแบบพื้นฐานที่แก้ไขแล้วในเดือนมิถุนายน 2011 และคาดว่าจะมีข้อเสนอการก่อสร้างเพื่อขออนุมัติในเดือนธันวาคม 2011 [18] เงินทุนได้รวมอยู่ในงบประมาณ 2012 สำหรับการทำงานเบื้องต้นที่จะเริ่มในต้นปี 2012 [19] โครงการ ได้รับการอนุมัติเบื้องต้นในเดือนมิถุนายน 2555 [6] ESO อนุมัติให้เริ่มการก่อสร้างในเดือนธันวาคม 2557 โดยมีเงินทุนมากกว่า 90% ของงบประมาณที่ระบุ [8]

ขั้นตอนการออกแบบของ anastigmat 5 กระจกได้รับการสนับสนุนอย่างเต็มที่ภายในงบประมาณของ ESO ด้วยการเปลี่ยนแปลงการออกแบบพื้นฐานในปี 2011 (เช่น การลดขนาดของกระจกหลักจาก 42 ม. เป็น 39.3 ม.) ในปี 2560 ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างประมาณ 1.15 พันล้านยูโร (รวมถึงเครื่องมือรุ่นแรก) [20] [21] ในปี 2557 มีการวางแผนเริ่มดำเนินการในปี 2567 [10] เริ่มก่อสร้างจริงอย่างเป็นทางการในต้นปี 2560 [22]

ESO มุ่งเน้นไปที่การออกแบบในปัจจุบันหลังจากการศึกษาความเป็นไปได้สรุปว่ากล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ม. (328 ฟุต) ที่เสนอนั้นจะมีราคา 1.5 พันล้านยูโร (1 พันล้านปอนด์) และซับซ้อนเกินไป ทั้งเทคโนโลยีการผลิตในปัจจุบันและข้อจำกัดด้านการขนส่งทางถนนจำกัดกระจกเดี่ยวให้อยู่ที่ประมาณ 8 ม. (26 ฟุต) ต่อชิ้น กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดรองลงมาคือกล้องโทรทรรศน์ Keck, Gran Telescopio Canarias และกล้องโทรทัศน์ Southern African Large Telescope ซึ่งแต่ละกล้องใช้กระจกหกเหลี่ยมขนาดเล็กประกอบเข้าด้วยกันเพื่อสร้างกระจกคอมโพสิตที่มีความกว้างมากกว่า 10 ม. (33 ฟุต) เล็กน้อย ELT ใช้การออกแบบที่คล้ายคลึงกัน เช่นเดียวกับเทคนิคในการทำงานเกี่ยวกับการบิดเบือนบรรยากาศของแสงที่เข้ามา หรือที่เรียกว่าเลนส์ปรับแสง [23]

กระจกขนาด 40 เมตรจะช่วยให้สามารถศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบได้ [24] ELT เป็นลำดับความสำคัญสูงสุดในกิจกรรมการวางแผนของยุโรปสำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านการวิจัย เช่น Astronet Science Vision และ Infrastructure Roadmap และ ESFRI Roadmap [25] กล้องโทรทรรศน์ได้ทำการศึกษาระยะ B ในปี 2014 ซึ่งรวมถึง "การทำสัญญากับอุตสาหกรรมเพื่อออกแบบและผลิตต้นแบบขององค์ประกอบหลัก เช่น ส่วนกระจกหลัก กระจกที่สี่แบบปรับได้ หรือโครงสร้างทางกล (. ) [และ] การศึกษาแนวคิดสำหรับแปด เครื่องมือ". (26)

ELT จะใช้การออกแบบที่แปลกใหม่พร้อมกระจกทั้งหมดห้าบาน [27] กระจกสามบานแรกเป็นกระจกโค้ง (ไม่ใช่ทรงกลม) และสร้างการออกแบบอนาสติกแมตกระจกสามบานเพื่อคุณภาพของภาพที่ยอดเยี่ยมในมุมมองภาพ 10 นาทีอาร์ค (หนึ่งในสามของความกว้างของพระจันทร์เต็มดวง) กระจกบานที่สี่และที่ห้า (เกือบ) เรียบ และให้การแก้ไขออปติกแบบปรับได้สำหรับการบิดเบือนของบรรยากาศ (กระจก 4) และการแก้ไขการเอียงปลายเพื่อการป้องกันภาพสั่นไหว (กระจก 5) กระจกที่สี่และห้ายังส่งแสงไปทางด้านข้างไปยังสถานีโฟกัส Nasmyth แห่งใดแห่งหนึ่งที่ด้านใดด้านหนึ่งของโครงสร้างกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งเครื่องมือขนาดใหญ่หลายชิ้นพร้อมกันได้

สัญญากระจกและเซ็นเซอร์ ELT แก้ไข

แก้ไขมิเรอร์หลัก

พื้นผิวของกระจกเงาหลักสูง 39 เมตรจะประกอบด้วยส่วนหกเหลี่ยม 798 ชิ้น โดยแต่ละส่วนมีความกว้างประมาณ 1.4 เมตรและมีความหนา 50 มม. [29] ในแต่ละวันทำการ สองส่วนจะถูกเคลือบซ้ำและเปลี่ยนใหม่เพื่อให้แน่ใจว่ากระจกจะสะอาดและสะท้อนแสงสูงอยู่เสมอ

เซ็นเซอร์ขอบวัดตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนกระจกหลักและเพื่อนบ้านอย่างต่อเนื่อง ตัวกระตุ้นตำแหน่ง 2394 (3 สำหรับแต่ละเซกเมนต์) ใช้ข้อมูลนี้เพื่อสนับสนุนระบบ โดยรักษารูปร่างพื้นผิวโดยรวมไม่เปลี่ยนแปลงจากการเสียรูปที่เกิดจากปัจจัยภายนอก เช่น ลม การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หรือการสั่นสะเทือน [30]

ในเดือนมกราคม 2017 [31] ESO ได้ทำสัญญาสำหรับการผลิตเซ็นเซอร์ขอบ 4608 ให้กับกลุ่ม FAMES ซึ่งประกอบด้วย Fogale [32] และ Micro-Epsilon [33] เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถวัดตำแหน่งสัมพัทธ์กับความแม่นยำไม่กี่นาโนเมตร แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยใช้ในกล้องโทรทรรศน์

ในเดือนพฤษภาคม 2560 ESO ได้ทำสัญญาเพิ่มเติมสองฉบับ หนึ่งได้รับรางวัลจาก Schott AG ซึ่งจะทำการผลิตช่องว่างของ 798 เซ็กเมนต์ รวมทั้งอีก 133 เซ็กเมนต์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของชุดการซ่อมบำรุง เพื่อให้สามารถถอด เปลี่ยน และทำความสะอาดเซ็กเมนต์บนพื้นฐานการหมุนเวียนเมื่อ ELT เข้ามา การดำเนินงาน กระจกจะถูกหล่อจากเซรามิก Zerodur ที่มีการขยายตัวต่ำเช่นเดียวกับกระจก Very Large Telescope ที่มีอยู่ในชิลี

อีกสัญญาหนึ่งได้รับรางวัลจากบริษัทฝรั่งเศส Safran Reosc [35] บริษัทลูกของ Safran Electronics & Defense พวกเขาจะได้รับกระจกเงาจาก Schott และขัดเงากระจกหนึ่งส่วนต่อวันเพื่อให้ตรงตามเส้นตาย 7 ปี ในระหว่างกระบวนการนี้ แต่ละส่วนจะถูกขัดจนไม่มีความผิดปกติของพื้นผิวมากกว่า 7.5 nm RMS หลังจากนั้น Safran Reosc จะทำการติดตั้ง ทดสอบ และทำการทดสอบออปติคัลทั้งหมดให้เสร็จสิ้นก่อนส่งมอบ นี่เป็นสัญญาที่ใหญ่เป็นอันดับสองสำหรับการก่อสร้าง ELT และสัญญาที่ใหญ่เป็นอันดับสามที่ ESO เคยลงนาม

หน่วยระบบสนับสนุนเซ็กเมนต์สำหรับกระจกหลักได้รับการออกแบบและผลิตโดย CESA (สเปน) [36] และ VDL (เนเธอร์แลนด์) สัญญาที่ลงนามกับ ESO ยังรวมถึงการส่งมอบคำแนะนำโดยละเอียดและครบถ้วน รวมทั้งแบบทางวิศวกรรมสำหรับการผลิต นอกจากนี้ ยังรวมถึงการพัฒนาขั้นตอนที่จำเป็นในการรวมส่วนรองรับเข้ากับส่วนกระจก ELT เพื่อจัดการและขนส่งส่วนประกอบเซ็กเมนต์ และเพื่อดำเนินการและบำรุงรักษา [37]

กระจกรองแก้ไข Second

การทำกระจกรองเป็นความท้าทายที่สำคัญเนื่องจากกระจกนูนสูงและมีความโค้งมน นอกจากนี้ยังมีขนาดใหญ่มากที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 4.2 เมตร และหนัก 3.5 ตัน มันจะเป็นกระจกรองที่ใหญ่ที่สุดที่เคยใช้กับกล้องโทรทรรศน์และกระจกนูนที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยผลิตมา

ในเดือนมกราคม 2017 [31] ESO ได้ทำสัญญาจ้างกระจกเปล่าให้กับ Schott AG ซึ่งจะเป็นผู้ผลิต Zerodur

เซลล์รองรับที่ซับซ้อนยังมีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ากระจกเงาทุติยภูมิและตติยภูมิที่ยืดหยุ่นจะรักษารูปร่างและตำแหน่งที่ถูกต้องโดย SENER จะจัดหาเซลล์รองรับเหล่านี้ [39]

จากนั้นจึงทำการขัดเงากระจกรองแก้วเซรามิกที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้า และทดสอบโดย Safran Reosc [40] [41] กระจกจะมีรูปร่างและขัดเงาให้มีความแม่นยำ 15 นาโนเมตร (15 ล้านส่วนมิลลิเมตร) เหนือพื้นผิวออปติคัล

กระจกตติยภูมิ แก้ไข

กระจกระดับอุดมศึกษาเว้า 3.8 เมตร ซึ่งหล่อจาก Zerodur เช่นกัน จะเป็นลักษณะพิเศษที่ไม่ธรรมดาของกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ รวมถึง VLT และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA/ESA ใช้กระจกโค้งเพียงสองอันเพื่อสร้างภาพ ในกรณีเหล่านี้ บางครั้งอาจใช้กระจกระดับอุดมศึกษาแบนขนาดเล็กเพื่อเปลี่ยนทิศทางแสงไปยังจุดโฟกัสที่สะดวก อย่างไรก็ตาม ใน ELT กระจกระดับตติยภูมิก็มีพื้นผิวโค้งเช่นกัน เนื่องจากการใช้กระจกสามตัวทำให้ได้คุณภาพของภาพขั้นสุดท้ายที่ดีกว่าในขอบเขตการมองเห็นที่กว้างกว่าที่เป็นไปได้ด้วยการออกแบบสองกระจก [31]

กระจกควอเทอร์นารี แก้ไข

กระจกควอเทอร์นารี 2.4 เมตร เป็นกระจกปรับทิศทางได้แบบแบน และมีความหนาเพียง 2 มิลลิเมตร ด้วยแอคทูเอเตอร์มากถึง 8000 ตัว พื้นผิวสามารถปรับใหม่ได้ที่ความถี่เวลาที่สูงมาก [42] กระจกที่บิดเบี้ยวได้จะเป็นกระจกแบบปรับได้ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา [43] และประกอบด้วยกลีบดอกไม้หกส่วน ระบบควบคุม และตัวกระตุ้นวอยซ์คอยล์ ความผิดเพี้ยนของภาพที่เกิดจากความปั่นป่วนของชั้นบรรยากาศของโลกสามารถแก้ไขได้แบบเรียลไทม์ เช่นเดียวกับการเสียรูปที่เกิดจากลมบนกล้องโทรทรรศน์หลัก ระบบปรับแสงแบบปรับได้ของ ELT จะให้การปรับปรุงความละเอียดประมาณ 500 ตัว เมื่อเทียบกับสภาวะการมองเห็นที่ดีที่สุดที่ทำได้จนถึงตอนนี้โดยไม่ต้องใช้เลนส์แบบปรับได้ [43]

กลุ่ม AdOptica [44] ร่วมมือกับ INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) ในฐานะผู้รับเหมาช่วง รับผิดชอบในการออกแบบและผลิตกระจกสี่เหลี่ยม ซึ่งจะจัดส่งไปยังชิลีภายในสิ้นปี 2565 [45] Safran Reosc จะ ผลิตเปลือกกระจกและขัดมันด้วย [46]

โดมและโครงสร้าง ELT แก้ไข

แก้ไขการก่อสร้างโดม

โดม ELT จะมีความสูงเกือบ 74 เมตรจากพื้นดินและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 86 เมตร [47] ทำให้เป็นโดมที่ใหญ่ที่สุดที่เคยสร้างสำหรับกล้องโทรทรรศน์ โดมจะมีมวลรวมประมาณ 5,000 ตัน และโครงสร้างกล้องโทรทรรศน์และโครงสร้างท่อจะมีมวลเคลื่อนที่รวมประมาณ 3700 ตัน

สำหรับช่องสังเกตการณ์ อยู่ระหว่างการศึกษาการออกแบบหลักสองแบบ: แบบหนึ่งมีประตูซ้อนกันสองชุด และการออกแบบพื้นฐานในปัจจุบัน นั่นคือ ประตูบานเลื่อนขนาดใหญ่คู่เดียว ประตูคู่นี้มีความกว้างรวม 45.3 ม.

ESO ลงนามในสัญญาก่อสร้าง [48] พร้อมกับโครงสร้างหลักของกล้องโทรทรรศน์ กับ ACe Consortium ของอิตาลี ซึ่งประกอบด้วย Astaldi และ Cimolai [49] และผู้รับเหมาช่วงที่ได้รับการเสนอชื่อคือ EIE Group ของอิตาลี [50] พิธีลงนามจัดขึ้นเมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม 2559 [51] ที่สำนักงานใหญ่ของ ESO ในเมือง Garching bei München ประเทศเยอรมนี

โดมมีไว้เพื่อป้องกันกล้องโทรทรรศน์ที่จำเป็นในสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและในระหว่างวัน มีการประเมินแนวคิดจำนวนหนึ่งสำหรับโดม แนวคิดพื้นฐานสำหรับโดม ELT ระดับ 40 ม. คือโดมเกือบครึ่งซีกที่หมุนอยู่บนเสาคอนกรีต โดยมีประตูเปิดด้านข้างแบบโค้ง นี่คือการปรับให้เหมาะสมอีกครั้งจากการออกแบบก่อนหน้านี้โดยมุ่งเป้าไปที่การลดต้นทุน และกำลังได้รับการตรวจสอบอีกครั้งเพื่อให้พร้อมสำหรับการก่อสร้าง [52]

หนึ่งปีหลังจากลงนามในสัญญา และหลังจากพิธีวางศิลาฤกษ์ครั้งแรกในเดือนพฤษภาคม 2017 ไซต์ดังกล่าวก็ถูกส่งมอบให้กับ ACe ซึ่งหมายถึงการเริ่มต้นการก่อสร้างโครงสร้างหลักของโดม

การแสดงทางดาราศาสตร์ แก้ไข

ในแง่ของประสิทธิภาพทางดาราศาสตร์ โดมจะต้องสามารถติดตามตำแหน่งการหลีกเลี่ยงจุดสุดยอด 1 องศาและตั้งค่าล่วงหน้าไปยังเป้าหมายใหม่ภายใน 5 นาที ต้องใช้โดมเพื่อเร่งความเร็วและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงมุม 2 องศา/วินาที (ความเร็วเชิงเส้นประมาณ 5 กม./ชม.) [53]

โดมได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีอิสระอย่างเต็มที่ในกล้องโทรทรรศน์เพื่อให้สามารถวางตำแหน่งตัวเองได้ไม่ว่าจะเปิดหรือปิด นอกจากนี้ยังอนุญาตให้สังเกตจากจุดสุดยอดลงไป 20 องศาจากขอบฟ้า

แก้ไขกระจกหน้ารถ

ด้วยช่องเปิดขนาดใหญ่เช่นนี้ โดม ELT จึงจำเป็นต้องมีกระจกบังลมเพื่อปกป้องกระจกของกล้องโทรทรรศน์ (นอกเหนือจากช่องที่สอง) จากการสัมผัสกับลมโดยตรง การออกแบบพื้นฐานของกระจกบังลมช่วยลดระดับเสียงที่จำเป็นในการติดตั้ง ใบมีดทรงกลมสองใบ ที่ด้านใดด้านของประตูช่องสังเกตการณ์ เลื่อนไปด้านหน้ารูรับแสงของกล้องโทรทรรศน์เพื่อจำกัดลม

การระบายอากาศและการปรับอากาศ แก้ไข

การออกแบบโดมช่วยให้มั่นใจว่าโดมมีการระบายอากาศเพียงพอสำหรับกล้องโทรทรรศน์ที่ไม่ถูกจำกัดด้วยการดูโดม ด้วยเหตุนี้ โดมจึงติดตั้งบานเกล็ดด้วย โดยที่กระจกบังลมได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

การจำลองแบบไดนามิกของไหลเชิงคำนวณและงานอุโมงค์ลมกำลังดำเนินการเพื่อศึกษาการไหลของอากาศภายในและรอบโดม ตลอดจนประสิทธิภาพของโดมและกระจกบังลมในการปกป้องกล้องโทรทรรศน์

นอกจากการออกแบบสำหรับการกันน้ำเข้าแล้ว ความแน่นของอากาศก็เป็นหนึ่งในข้อกำหนดเช่นกัน เนื่องจากจำเป็นต้องลดภาระของเครื่องปรับอากาศให้น้อยที่สุด การปรับอากาศของโดมมีความจำเป็นไม่เพียงแต่เพื่อเตรียมกล้องโทรทรรศน์ด้วยความร้อนสำหรับคืนที่จะมาถึงเท่านั้น แต่ยังต้องรักษาความสะอาดของเลนส์กล้องโทรทรรศน์ด้วย

การปรับอากาศของกล้องโทรทรรศน์ในระหว่างวันเป็นสิ่งสำคัญ และข้อกำหนดในปัจจุบันอนุญาตให้โดมทำให้กล้องโทรทรรศน์และปริมาตรภายในเย็นลง 10 °C ตลอด 12 ชั่วโมง

ELT จะค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ - ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวดวงอื่น สิ่งนี้จะไม่เพียงแต่รวมถึงการค้นพบดาวเคราะห์ที่มีมวลคล้ายโลกผ่านการวัดทางอ้อมของการเคลื่อนที่ที่โคจรของดาวฤกษ์ที่ถูกรบกวนโดยดาวเคราะห์ที่โคจรรอบพวกมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการถ่ายภาพโดยตรงของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่และอาจถึงขนาดถึงลักษณะของชั้นบรรยากาศของพวกมันด้วย [54] กล้องโทรทรรศน์จะพยายามสร้างภาพดาวเคราะห์นอกระบบคล้ายโลก ซึ่งอาจเป็นไปได้ [1]

นอกจากนี้ ชุดเครื่องมือของ ELT จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถสำรวจระยะแรกสุดของการก่อตัวของระบบดาวเคราะห์ และตรวจจับน้ำและโมเลกุลอินทรีย์ในจานก่อกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ที่กำลังสร้าง ดังนั้น ELT จะตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ [4]

โดยการสำรวจวัตถุที่อยู่ไกลที่สุด ELT จะให้เบาะแสในการทำความเข้าใจการก่อตัวของวัตถุแรกที่ก่อตัวขึ้น: ดาวฤกษ์ดึกดำบรรพ์ ดาราจักรดึกดำบรรพ์ และหลุมดำ และความสัมพันธ์ของพวกมัน การศึกษาวัตถุสุดขั้ว เช่น หลุมดำจะได้รับประโยชน์จากพลังของ ELT เพื่อให้เข้าใจถึงปรากฏการณ์ที่ขึ้นกับเวลาซึ่งเชื่อมโยงกับกระบวนการต่างๆ ในการเล่นรอบวัตถุที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น [54]

ELT ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำการศึกษารายละเอียดของดาราจักรแรก การสังเกตการณ์ดาราจักรยุคแรกด้วย ELT จะให้เบาะแสที่จะช่วยให้เข้าใจว่าวัตถุเหล่านี้ก่อตัวและวิวัฒนาการอย่างไร นอกจากนี้ ELT จะเป็นเครื่องมือที่ไม่เหมือนใครในการสร้างรายการเนื้อหาที่เปลี่ยนแปลงไปขององค์ประกอบต่างๆ ในจักรวาลตามกาลเวลา และเพื่อทำความเข้าใจประวัติศาสตร์การก่อตัวดาวในกาแลคซี [55]

หนึ่งในเป้าหมายของ ELT คือความเป็นไปได้ในการวัดความเร่งของการขยายตัวของจักรวาลโดยตรง การวัดดังกล่าวจะมีผลกระทบอย่างมากต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล นอกจากนี้ ELT จะค้นหาการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้ในค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐานตามเวลา การตรวจจับความแปรผันดังกล่าวอย่างแจ่มแจ้งจะมีผลที่ตามมาอย่างกว้างไกลสำหรับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกฎฟิสิกส์ทั่วไป [55]


มรดกฮับเบิลbble

หลังจากผ่านไปสองทศวรรษครึ่ง ฮับเบิลยังคงใช้งานได้เต็มรูปแบบ (ภาพ: NASA)

เมื่อเวลาผ่านไป 25 ปีนับตั้งแต่ฮับเบิลเห็นแสงแรก อาจเป็นเรื่องยากที่จะจำความทันสมัยของกล้องส่องทางไกลในขณะนั้น และผลกระทบที่แท้จริง (ในทางวิทยาศาสตร์และอื่นๆ) ที่ยานอวกาศประวัติศาสตร์นี้มี

เนื่องจากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ ดวงดาวและกาแล็กซีที่เคลื่อนตัวออกห่างจากเราเร็วที่สุด (เป็นตัวแทนของเอกภพยุคแรกๆ) จะเปลี่ยนไปใช้ความถี่แสงที่ต่ำลง ไปทางอินฟราเรด น่าเสียดายที่ชั้นบรรยากาศของโลกยังปล่อยและดูดซับแสงในอินฟราเรด ทำให้เกิดเสียงรบกวนมากซึ่งทำให้การสังเกตการณ์ยุ่งยากมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ ก่อนฮับเบิล นักดาราศาสตร์จึงรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับระยะเริ่มต้นของเอกภพ

หลังจากที่ยานอวกาศดิสคัฟเวอรี่ดิสคัฟเวอรี่โคจรรอบโลกในเดือนเมษายน พ.ศ. 2533 ฮับเบิลซึ่งไม่มีชั้นบรรยากาศมาบดบัง สามารถสร้างภาพสีสันสดใสและน่าดึงดูดใจจากทุกมุมของเอกภพตั้งแต่ดาราจักรยุคแรกๆ จนถึง การค้นพบดวงจันทร์ใหม่ในระบบสุริยะของเรา

แต่บางทีข้อดีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดก็คือการสร้างแรงบันดาลใจให้ผู้คนทั่วโลกด้วยภาพอันยอดเยี่ยมและเป็นสัญลักษณ์ซึ่งกลายเป็นส่วนหนึ่งของจินตภาพโดยรวม

ภาพ "เสาหลักแห่งการสร้างสรรค์" อันเป็นสัญลักษณ์ (ภาพ: Hubble/NASA)

Jason Kalirai นักวิทยาศาสตร์โครงการ JWST กล่าวว่า "สาขาดาราศาสตร์จำนวนมากต้องการการวัดแสงที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งมักอยู่ในพื้นที่ที่มีผู้คนหนาแน่น ซึ่งอาจรวมถึงการสังเกตกระจุกดาว ดิสก์ทางช้างเผือก ศูนย์กลางดาราจักรของเรา หรือแม้แต่ในดาราจักรใกล้เคียงอื่น ๆ ทุกวันนี้ เครื่องมือชั้นยอดที่ทำได้ในดาราศาสตร์ฟิสิกส์ยังคงเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แม้ว่ามันจะเป็น กล้องโทรทรรศน์ 2.4 เมตร [8 ฟุต] และเรามีกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่กว่ามากบนพื้นดิน ฮับเบิลสามารถวัดความสว่างของดาวและกาแล็กซี่ที่เลือนลางได้อย่างแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ความเสถียรจากการสังเกตการณ์บนอวกาศสำหรับการวัดแสงนั้นไม่มีใครเทียบได้กับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน"

จุดแข็งหลักของฮับเบิลคือความเก่งกาจ: ในขณะที่กล้องโทรทรรศน์อื่นๆ สามารถถ่ายภาพท้องฟ้าในแสงที่มองเห็นได้ แสงอินฟราเรด หรือแสงอัลตราไวโอเลตเท่านั้น ฮับเบิลสามารถทำได้ทั้งสามอย่าง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเครื่องมือของฮับเบิลได้รับการปรับปรุงหลายครั้งตลอดอายุการใช้งาน สำหรับข้อดีทั้งหมดของมัน แม้แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์รุ่นต่อไปก็ไม่อาจใช้งานได้หลากหลายเท่าฮับเบิล


กองทัพสหรัฐอาจเริ่มเคลื่อนไปสู่การปล่อยดาวเทียมขนาดเล็ก

เนื่องจากอุตสาหกรรมอวกาศเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การนำดาวเทียมขนาดเล็กเข้าสู่วงโคจรต่ำของโลก (LEO) กองทัพสหรัฐฯ จะปฏิบัติตามได้เร็วเพียงใด

บริษัทต่างๆ กำลังเปลี่ยนจากดาวเทียมขนาดใหญ่แบบเดิมๆ ไปสู่ดาวเทียมขนาดเล็ก คิวบ์แซทใน LEO ถูกใช้ในอวกาศมากขึ้นเรื่อยๆ นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกล้องและการย่อขนาดด้วยคอมพิวเตอร์ทำให้บริษัทต่างๆ สามารถถ่ายภาพด้วยแสงหรือสังเกตการณ์ด้วยเรดาร์โดยใช้ดาวเทียมที่มีขนาดเล็กกว่าและเล็กกว่า สิ่งนี้นำไปสู่ยุคปัจจุบันที่บริษัทต่างๆ ตั้งแต่ OneWeb ไปจนถึง SpaceX และ Planet ได้ติดตั้งดาวเทียมขนาดใหญ่ (กองเรือที่อาจรวมดาวเทียมหลายพันดวงในท้ายที่สุด) สำหรับการใช้งานต่างๆ ตั้งแต่การสื่อสารโทรคมนาคมไปจนถึงการสังเกตการณ์โลก

LEO นำเสนอข้อดีหลายประการ เมื่ออยู่ในวงโคจรที่ต่ำกว่า ดาวเทียมสามารถแม้จะมีขนาดเซ็นเซอร์ที่เล็กกว่า แต่ก็มีความละเอียดและการตรวจจับที่ดีขึ้นรวมถึงความล่าช้าในการส่งที่สั้นกว่าระหว่างอวกาศกับโลก จำเป็นต้องใช้พลังงานน้อยลงในการส่งสัญญาณไปและกลับจาก LEO เมื่อเทียบกับวงโคจรที่สูงขึ้น ดาวเทียมขนาดเล็กในกองยานยังปล่อยได้ง่ายกว่าและถูกกว่าดาวเทียมขนาดใหญ่เพียงดวงเดียวที่ส่งไปยังวงโคจรที่สูงกว่า นอกจากนี้ การเพิ่มและอัปเดตกลุ่มดาวดาวเทียมจะง่ายกว่าเมื่อเทคโนโลยีเปลี่ยนแปลงไป

เพื่อวัตถุประสงค์ในการเฝ้าระวัง LEO ยังอนุญาตให้ดาวเทียมไหลในวงโคจรรอบโลก แทนที่จะได้รับการแก้ไขในที่เดียว แบรด เกรดี้ นักวิเคราะห์จาก Northern Sky Research ให้สัมภาษณ์กับ Space.com ว่า นั่นอาจเหมาะกับกองทัพสหรัฐฯ โดยธรรมชาติ “เนื่องจากสหรัฐอเมริกามีอยู่ทุกหนทุกแห่ง จึงมีรอยเท้าทั่วโลก ระดับโลก และผลประโยชน์ทั่วโลก” เขากล่าว "ความต้องการระดับโลกนั้นคือการสร้างสถาปัตยกรรมแบบ LEO"

และกองทัพสหรัฐฯ ก็ให้ความสนใจ เนื่องจากทั้งกองทัพและสำนักงานพัฒนาอวกาศแห่งใหม่ (SDA) ของกระทรวงกลาโหมกำลังประเมินโดยใช้กลุ่มดาวดาวเทียม LEO สำหรับการใช้งานที่อาจรวมถึงการสื่อสาร การป้องกันขีปนาวุธขั้นสูง หรือระบบนำทางทางเลือกสำหรับ GPS จอร์จ นาคูซี วิศวกรอาวุโสของ RAND Corporation บอกกับ Space.com ทางอีเมล สำนักงานเทคโนโลยียุทธวิธีของสำนักงานโครงการวิจัยขั้นสูงด้านการป้องกันประเทศ (DARPA) ยังได้เริ่มโครงการในปี 2561 ที่เรียกว่าแบล็คแจ็ค ซึ่งพยายามทดสอบว่ากลุ่มดาว LEO มีประโยชน์ต่อกองทัพอย่างไร

“หากทำอย่างถูกต้อง ดาวเทียม LEO ก็ไม่จำเป็นต้องเสี่ยงต่อความปลอดภัย แต่จริงๆ แล้วมันจะช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบ &mdash อีกครั้ง หากทำอย่างถูกต้อง” นาคูซีกล่าว “โดยพื้นฐานแล้ว ดาวเทียมเหล่านี้อาจมีความเสี่ยงมากกว่าเนื่องจากเข้าถึงได้ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมจำนวนมากและง่ายต่อการเปลี่ยนและเติมใหม่ ทำให้พวกเขาได้เปรียบกว่า GEO [ดาวเทียม geosynchronous]” เขากล่าว

กองเรือดาวเทียมของกองทัพ LEO อาจไม่ถูกสร้างขึ้นในทันที เนื่องจากแผนกลุ่มดาวในอนาคตของกองทัพยังคงเรียกร้องให้มีฝูงบินดาวเทียมแบบ geosynchronous ระบบอินฟราเรดแบบถาวรเหนือศีรษะรุ่นต่อไป (OPIR) กำลังอยู่ในขั้นตอนการออกแบบ และคาดว่าจะมีการส่งมอบครั้งแรกภายในปี 2568 Nacouzi กล่าว นอกจากนี้ SDA และสำนักงานป้องกันขีปนาวุธของกระทรวงกลาโหมกำลังมองหาเซ็นเซอร์อวกาศที่มีความเร็วเหนือเสียงและขีปนาวุธติดตามซึ่งอาจรวมถึงกลุ่มดาวบริวารขนาดเล็กในวงโคจรต่ำของโลก Nacouzi กล่าวเสริม

การเพิ่มขึ้นของกลุ่มดาวเชิงพาณิชย์เป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับทหารในการเช่าพื้นที่บนดาวเทียมเหล่านี้ (ตัวเลือกที่ถูกกว่าการซื้อและการสร้าง) ตราบใดที่ความปลอดภัยไม่ลดลง

"Space Force เป็นหนึ่งในตัวเร่งให้เกิดการคิดใหม่" Brady กล่าวโดยอ้างถึงสาขาใหม่ของกองทัพสหรัฐที่มุ่งเน้นไปที่โดเมนอวกาศ “สิ่งนี้ช่วยให้ [กองทัพ] สามารถพูดว่า 'ฉันไม่จำเป็นต้องเป็นเจ้าของมันเพื่อที่จะไว้วางใจ มีวิธีอื่นที่ฉันสามารถตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลนี้' "

ตัวอย่างหนึ่งของการเช่าพื้นที่บนดาวเทียมอาจเกิดขึ้นในการสื่อสารผ่านดาวเทียมเชิงพาณิชย์ Nacouzi จาก RAND กล่าว เขาชี้ไปที่ "ความพยายามร่วมกันมากขึ้น" เพื่อยกระดับความสามารถด้านพื้นที่เชิงพาณิชย์ภายใต้แนวทางนโยบายอวกาศแห่งชาติ

อย่างไรก็ตาม มีความท้าทายสำหรับ LEO

สำหรับดาวเทียมใน LEO ความละเอียดของเซ็นเซอร์ไม่สูงเท่ากับดาวเทียม geosynchronous และช่องมองภาพมีขนาดเล็กกว่า ซึ่งอาจเป็นผลเสีย หากคุณต้องการครอบคลุมพื้นที่กว้างของดาวเทียม geosynchronous อาณาเขตที่สามารถมองเห็นได้จากวงโคจรที่สูงขึ้น ดาวเทียม Low Earth ยังทำงานในกลุ่มดาว ซึ่งต้องมีระยะเวลาในการส่งมอบ หากคุณต้องการให้มีการสื่อสารที่เสถียร โชคดีที่เทคโนโลยีนั้นเติบโตเต็มที่ในฐานะผู้เล่นรายใหญ่ในอุตสาหกรรมอวกาศ Iridium กำลังทำอยู่แล้ว Nacouzi กล่าว

สถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดกรณีหนึ่งสำหรับชุดดาวเทียม LEO อาจเป็นบางอย่างเช่นการระเบิดนิวเคลียร์ในระดับสูงที่จะทำลายดาวเทียมชุดใหญ่ในคราวเดียว Nacouzi กล่าวว่านี่เป็นสถานการณ์ "วันโลกาวินาศ" ที่แน่นอนว่ากองทัพจะหารือกัน เนื่องจากเป็นหน้าที่ของกองทัพที่จะต้องปฏิบัติการภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ในกรณีนี้ เขาเสริมว่า วิธีหนึ่งในการป้องกันปัญหาในสถานการณ์เลวร้ายนี้ สถานการณ์ที่เป็นไปได้คือการทำให้แน่ใจว่ากลุ่มดาว LEO ไม่ใช่วิธีเดียวในการดำเนินการภารกิจที่สำคัญ


โลก v อวกาศ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งของการสร้างบนพื้นดินคือขนาดของกล้องโทรทรรศน์สามารถมีขนาดใหญ่กว่าที่จะสามารถนำขึ้นสู่อวกาศได้มาก กล้องโทรทรรศน์บนโลกของเราได้ค้นพบสิ่งมหัศจรรย์เช่นกัน เช่น กล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนที่สังเกตจุดสีแดงขนาดยักษ์สองจุดของดาวพฤหัสบดีที่ปัดทับกันในซีกโลกใต้ของดาวเคราะห์ หอสังเกตการณ์ Keck ตรวจพบไอน้ำในบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวดวงอื่น กล้องโทรทรรศน์ European Southern Observatory ติดตามดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซีของเรา เพื่อทำความเข้าใจการก่อตัวของดาวฤกษ์และปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับหลุมดำ

อย่างไรก็ตาม กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินก็ไม่ได้ถูกเช่นกัน การทำงานได้เริ่มขึ้นแล้วในกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของยุโรป ซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายอาตากามาของชิลี โดยมีค่าใช้จ่ายประมาณ 1 พันล้านยูโร และค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน 50 ล้านยูโรต่อปี แต่ก็ยังน้อยกว่าฮับเบิลและเจมส์ เวบบ์

ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของยุโรป หอดูดาวภาคใต้ของยุโรป / การสั่นไหว CC BY-SA

เมื่อการสังเกตการณ์ของ E-ELT เริ่มขึ้นในปี 2024 การแก้ไขความบิดเบี้ยวของบรรยากาศที่ล้ำสมัยจะช่วยให้ได้ภาพที่คมชัดกว่าที่ถ่ายโดยฮับเบิลถึง 16 เท่า ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเช่นนี้ อาจดูเหมือนเป็นการยากที่จะปรับค่าใช้จ่ายและความเสี่ยงของกล้องโทรทรรศน์บนอวกาศในอนาคต

อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงง่ายๆ ก็คือ หากเราเลือกที่จะสังเกตจากพื้นดินเท่านั้น เราก็จะทำให้ตัวเองตาบอดต่อปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์และการค้นพบที่อาจเกิดขึ้นมากมาย ซึ่งรวมถึงเหตุการณ์ที่มีพลังมากที่สุดในจักรวาล เช่น การระเบิดของรังสีแกมมา

เหตุผลหลักก็คือชั้นบรรยากาศของโลกของเราไม่ได้กักขังกล้องโทรทรรศน์อวกาศไว้ แม้ว่าบรรยากาศจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งดวงตาของเราไวต่อแสง แต่บรรยากาศจะดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นอื่นๆ ดังนั้นเราจึงไม่สามารถมองเห็นมันจากพื้นดินได้ นอกจากนี้ การเคลื่อนไหวที่ปั่นป่วนในบรรยากาศยังทำให้แสงที่เคลื่อนผ่านนั้นพร่ามัว ทำให้วัตถุกะพริบตาและดูเหมือนคลุมเครือ ปัญหาอีกประการหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินคือพวกมันขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในท้องถิ่น และเมฆที่สูงอาจทำลายโอกาสในการสังเกตการณ์ที่เป็นประโยชน์ใดๆ

กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากในชิลีกำลังจะแข่งขันกับ E-ELT ESO/G. ลอมบาร์ดี (glphoto.it), CC BY-SA

จากจุดได้เปรียบเหนือชั้นบรรยากาศ ฮับเบิลหลีกเลี่ยงผลกระทบเหล่านี้ และสามารถสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงได้บนสเปกตรัมกว้าง คุณค่าทางวิทยาศาสตร์ของการสังเกตการณ์เหล่านี้เห็นได้ชัดจากการใช้งานโดยนักวิทยาศาสตร์สำหรับการสังเกตเวลาบนฮับเบิลในปีที่แล้ว มีผู้จองเกินห้าเท่า นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งเอกสารทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญอีกด้วย จากการสำรวจของ European Southern Observatory เมื่อปีที่แล้ว ฮับเบิลได้ผลิตเอกสารระหว่าง 650 ถึง 850 ฉบับต่อปีตั้งแต่ปี 2548 ซึ่งมากกว่ากล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินใดๆ ของ ESO


กล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลกอาจมีราคาถูกกว่า แต่ฮับเบิลแสดงให้เห็นว่าทำไมมันไม่เพียงพอ

หอดูดาวบนโลกมีราคาถูกกว่ากล้องโทรทรรศน์ในอวกาศ พวกมันกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วเช่นกันเมื่อกล้องโทรทรรศน์ใหญ่ยุโรป-เอ็กซ์ตรีมเริ่มการสังเกตการณ์ในอีกเก้าปี จะสามารถให้ภาพที่คมชัดกว่าที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถึง 16 เท่า แต่ถึงแม้การลงทุนในกล้องโทรทรรศน์อวกาศอาจดูเหมือนเป็นเรื่องยาก แต่การค้นพบครั้งสำคัญจากฮับเบิลได้สอนเราว่าสิ่งเหล่านี้มีค่าเพียงใด

ฮับเบิลซึ่งเป็นหอดูดาวแบบออพติคอลแห่งแรกของโลกในปี 2019 ได้ค้นพบสิ่งมหัศจรรย์ในทุกแง่มุมของดาราศาสตร์ ตั้งแต่แสงออโรร่าบนดาวเคราะห์และดวงจันทร์ในระบบสุริยะของเรา ไปจนถึงวิวัฒนาการของกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสง

การสังเกตโดยฮับเบิลช่วยกำหนดอัตราการขยายตัวของจักรวาลในการศึกษาที่ได้รับรางวัลโนเบล เราได้เห็นดวงดาวที่เกิดในเรือนเพาะชำเช่นเนบิวลานกอินทรีและระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ฮับเบิลยังได้จับเครื่องบินไอพ่นทรงพลังที่โผล่ออกมาจากหลุมดำที่ใจกลางดาราจักรอื่น

รูปภาพของกระจุกดาวทรงกลม Messier 2 ถ่ายโดยฮับเบิล อีเอสเอ/ฮับเบิลและนาซ่า CC BY

การค้นพบเหล่านี้มีราคา ภารกิจฮับเบิลมีมูลค่า 1.5 พันล้านดอลลาร์เมื่อเปิดตัวในปี 2533 และค่าบำรุงรักษาก็สูงมากเช่นกัน ภาพแรกที่คาดว่าจะถ่ายโดยฮับเบิลนั้นพร่ามัวอย่างน่าผิดหวัง กระจกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 ม. ภายในกล้องโทรทรรศน์มีตำหนิเล็กน้อย แสงจึงไม่โฟกัสอย่างถูกต้อง การติดตั้งระบบออปติกเพื่อแก้ไขปัญหานี้เป็นเป้าหมายของภารกิจการบริการฮับเบิลครั้งแรก ซึ่งดำเนินการโดยนักบินอวกาศกระสวยอวกาศในช่วงห้าวันของการเดินในอวกาศในปี 1993 ภารกิจการบริการเพิ่มเติมอีกสี่ภารกิจได้ดำเนินการระหว่างปี 1997 ถึง 2009 เพื่ออัพเกรดและแทนที่เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ ระบบไฟฟ้าและระบบนำทาง และแต่ละภารกิจมีความเสี่ยงและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้อง นับตั้งแต่สิ้นสุดโครงการกระสวยอวกาศของ NASA ก็ไม่มีทางให้บริการเพิ่มเติมได้อีก

กล้องโทรทรรศน์อวกาศไม่ได้ถูกลงอีกต่อไป กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ ที่สืบทอดต่อจากฮับเบิล ได้รับผลกระทบจากความล่าช้าและต้นทุนที่สูงขึ้น เนื่องจากเตรียมเปิดตัวในปี 2018 จะต้องใช้เงินประมาณ 8 พันล้านดอลลาร์ในการสร้าง เปิดตัว และค่าคอมมิชชัน

โลก vs อวกาศ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งของการสร้างบนพื้นดินคือขนาดของกล้องโทรทรรศน์สามารถมีขนาดใหญ่กว่าที่จะสามารถนำขึ้นสู่อวกาศได้มาก กล้องโทรทรรศน์บนโลกของเราได้ค้นพบสิ่งมหัศจรรย์เช่นกัน เช่น กล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนที่สังเกตจุดสีแดงขนาดยักษ์สองจุดของดาวพฤหัสบดีที่เคลื่อนผ่านกันและกันในซีกโลกใต้ของดาวเคราะห์ หอสังเกตการณ์ Keck ตรวจพบไอน้ำในบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวดวงอื่น กล้องโทรทรรศน์ European Southern Observatory ติดตามดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซีของเรา เพื่อทำความเข้าใจการก่อตัวของดาวฤกษ์และปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับหลุมดำ

อย่างไรก็ตาม กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินก็ไม่ถูกเช่นกัน การทำงานได้เริ่มขึ้นแล้วในกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของยุโรป ซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายอาตากามาของชิลี โดยมีค่าใช้จ่ายประมาณกว่า 𠫁 พันล้านและด้วยค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานประจำปี �m แต่ก็ยังน้อยกว่าฮับเบิลและเจมส์ เวบบ์

เมื่อการสังเกตการณ์ของ E-ELT เริ่มขึ้นในปี 2024 การแก้ไขความบิดเบี้ยวของบรรยากาศที่ล้ำสมัยจะช่วยให้ได้ภาพที่คมชัดกว่าที่ถ่ายโดยฮับเบิลถึง 16 เท่า ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเช่นนี้ อาจดูเหมือนเป็นการยากที่จะปรับค่าใช้จ่ายและความเสี่ยงของกล้องโทรทรรศน์บนอวกาศในอนาคต

อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงง่ายๆ ก็คือ หากเราเลือกที่จะสังเกตจากพื้นดินเท่านั้น เราก็จะทำให้ตัวเองตาบอดต่อปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์และการค้นพบที่อาจเกิดขึ้นมากมาย ซึ่งรวมถึงเหตุการณ์ที่มีพลังมากที่สุดบางส่วนของจักรวาล เช่น การระเบิดของรังสีแกมมา

เหตุผลหลักก็คือชั้นบรรยากาศของโลกของเราไม่ได้กักขังกล้องโทรทรรศน์อวกาศไว้ แม้ว่าบรรยากาศจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งดวงตาของเราไวต่อแสง แต่บรรยากาศจะดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นอื่นๆ ดังนั้นเราจึงไม่สามารถมองเห็นมันจากพื้นดินได้ นอกจากนี้ การเคลื่อนไหวที่ปั่นป่วนในบรรยากาศยังทำให้แสงที่เคลื่อนผ่านนั้นพร่ามัว ทำให้วัตถุกะพริบตาและดูเหมือนคลุมเครือ ปัญหาอีกประการหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินคือพวกมันขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในท้องถิ่น และเมฆที่สูงอาจทำลายโอกาสในการสังเกตการณ์ที่เป็นประโยชน์

กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากในชิลีกำลังจะแข่งขันกับ E-ELT ESO/G. ลอมบาร์ดี (glphoto.it), CC BY-SA

จากจุดได้เปรียบเหนือชั้นบรรยากาศ ฮับเบิลหลีกเลี่ยงผลกระทบเหล่านี้ และสามารถสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงได้บนสเปกตรัมกว้าง คุณค่าทางวิทยาศาสตร์ของการสังเกตการณ์เหล่านี้เห็นได้ชัดจากการใช้งานโดยนักวิทยาศาสตร์สำหรับการสังเกตเวลาบนฮับเบิลในปีที่แล้ว มีผู้จองเกินห้าเท่า นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งเอกสารทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญอีกด้วย จากการสำรวจของ European Southern Observatory เมื่อปีที่แล้ว ฮับเบิลได้ผลิตเอกสารระหว่าง 650 ถึง 850 ฉบับต่อปีตั้งแต่ปีพ.ศ. 2548 - พ.ศ. 2556 ซึ่งเป็นจำนวนที่มากกว่ากล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินของ ESO

ผลงานเสริม

การลงทุนในกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ ไม่ว่าจะในอวกาศหรือบนพื้นดิน จะต้องได้รับการพิสูจน์โดยผลตอบแทนทางวิทยาศาสตร์ – และในการเลือกสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่ ถือเป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ที่เป็นตัวขับเคลื่อนการตัดสินใจ หลังจากทำงานกับกล้องโทรทรรศน์ทั้งบนพื้นดินและในอวกาศ ฉันรู้สึกว่าในที่สุดวิทยาศาสตร์ก็ต้องการทั้งสองอย่าง แต่ในโลกที่มีเงินทุนจำกัด เราไม่สามารถมีได้ทั้งหมด ความร่วมมือระหว่างประเทศจึงเป็นกุญแจสำคัญ ไม่ว่าจะเป็นการวางกล้องโทรทรรศน์ใหม่ในประเทศอื่นหรือการจัดหาเครื่องมือสำหรับภารกิจที่นำโดยหน่วยงานอวกาศอื่น

คุณค่าของการสังเกตโดยกล้องโทรทรรศน์ทั้งบนพื้นดินและในอวกาศสามารถวัดได้ไม่เพียงแค่ผลทางวิทยาศาสตร์ในการทำความเข้าใจจักรวาลใกล้และไกลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงบันดาลใจที่ภาพและการค้นพบเหล่านี้มอบให้ด้วย

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกใน The Conversation อ่านบทความต้นฉบับ


เปิดเสียง: ทำไม Proptech ถึงบูมในช่วงโรคระบาด Pan

วันหนึ่งเมื่อเดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา ประมาณสองเดือนในการกักกัน หลานสาวและหลานชายของฉันกำลังเล่นกับ Magna-Tiles ซึ่งเป็นการทำซ้ำใหม่ล่าสุดของการสร้างบล็อค ในห้องนั่งเล่นของอพาร์ตเมนต์ในบรูคลินของพวกเขา

แต่แทนที่จะสร้างบ้าน รถบรรทุก หรือเรือจรวด พวกเขากลับสร้างกระเบื้องหลากสีสันให้กลายเป็นแล็ปท็อปชั่วคราว พวกเขากำลังเล่นโรงเรียนซูม หลังจากเจรจากันว่าใครจะได้รับบทเป็นครู เด็กอายุ 5 ขวบก็เริ่มล้อเล่นหน้าจอ Magna-Tile ของเขา และน้องสาววัย 3 ขวบของเขาขู่ว่าจะปิดเสียงเขา

มันเป็นช่วงเวลาหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่าชีวิตเปลี่ยนไปอย่างมากในช่วงเวลาสั้น ๆ มันง่ายที่จะลืมไปว่าตอนนี้กับสิ่งที่ใกล้เคียงปกติมากกว่าที่ไม่อยู่ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของชีวิต

แต่การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นจะมีผลยาวนาน นักช็อปออนไลน์ที่ไม่เต็มใจเปลี่ยนมาเป็นผู้เสพติด Amazon แล้ว Instagram เต็มไปด้วยพ่อครัวและนักปั่นจักรยานที่เพิ่งสร้างเสร็จใหม่ๆ และผู้คนอาจไม่เคยแบ่งปันซัลซ่าจุ่มในชั่วโมงแห่งความสุขในสำนักงานอีกเลย ไม่เพียงแค่นั้น แต่หลังจากการรีเซ็ตชีวิตประจำวันของพวกเขา หลายคนกำลังมองหาอนาคตที่สะอาดขึ้น มีสุขภาพดีขึ้น และยั่งยืนมากขึ้น

และด้วยความไม่แน่นอนย่อมมาพร้อมกับโอกาสอันยิ่งใหญ่

ปีที่แล้วจึงได้เปิดโปงโอกาสมากมายสำหรับบริษัทที่พร้อมจะตอบสนองการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของพฤติกรรมและความต้องการ และสำหรับนักลงทุนที่ให้เงินทุนแก่พวกเขา สิ่งนี้เกิดขึ้นทั่วทั้งพื้นที่ของ proptech ซึ่งสตาร์ทอัพที่กล่าวถึงพื้นที่ต่างๆ ของอสังหาริมทรัพย์ — ทุกอย่างตั้งแต่ฟินเทคและแพลตฟอร์มข้อมูล ไปจนถึงซอฟต์แวร์การจัดการและการติดตามปริมาณการใช้เท้า ไปจนถึงสมาร์ทล็อค — เห็นการเติบโตอย่างมาก ความต้องการของนักลงทุนที่เพิ่มขึ้น หรือทั้งสองอย่าง

ในปี 2020 เงินร่วมทุนในโพรเทคมีมูลค่ารวม 24 พันล้านดอลลาร์ ลดลงจากปีก่อนหน้า ในระหว่างที่มีการลงทุน 31.6 พันล้านดอลลาร์ แต่ยังเหนือกว่าปีก่อนหน้านั้นมาก ตามรายงานของศูนย์เทคโนโลยีและนวัตกรรมอสังหาริมทรัพย์ . จากยอดรวมในปี 2020 มากกว่าครึ่งลงทุนในอสังหาริมทรัพย์เพื่อการพาณิชย์ โดยจัดสรรเป็นที่อยู่อาศัยประมาณ 11 พันล้านดอลลาร์

ดอลลาร์เหล่านั้นมาจากบริษัทร่วมทุนทั่วไปอย่าง Bain Capital Ventures และ Sequoia Capital พวกเขายังมาจากบริษัท VC ที่เน้นด้าน proptech เช่น Fifth Wall และ Camber Creek รวมถึงจากผู้เล่นด้านอสังหาริมทรัพย์ระดับสถาบัน เช่น Brookfield Asset Management, Tishman Speyer และ JLL เป็นต้น

เพื่อไม่ให้พลาดความสนุก กลุ่มบริษัทญี่ปุ่น SoftBank Group ได้ลงทุนครั้งใหญ่ที่สุดในด้าน Proptech ของพวกเขาทั้งหมด: 700 ล้านดอลลาร์สำหรับ REEF Technology ซึ่งเดิมเรียกว่า ParkJockey ซึ่งเปลี่ยนเครือข่ายที่จอดรถให้เช่าให้กลายเป็นศูนย์กลางการขนส่งในไมล์สุดท้ายใน ศูนย์กลางเมือง

ในตอนแรก หมวดหมู่ที่นักลงทุน underwrote มักจะเป็นบริษัทที่แปลงพฤติกรรมแอนะล็อกเดิมให้เป็นดิจิทัล เช่น ซอฟต์แวร์รับรองเอกสารออนไลน์ Notarize หรือเป็นสื่อกลางระหว่างพื้นที่ทางกายภาพและออนไลน์ เช่น แพลตฟอร์มผู้เช่า HqO

ซึ่งรวมถึงบริษัทฟินเทคหลายแห่งที่ก้าวข้ามกับ proptech เช่น ผู้ให้บริการสินเชื่อ ประกันภัย และการลงทุน Better.com บริษัทสินเชื่อดิจิทัล ระดมทุนได้ 200 ล้านดอลลาร์ในปี 2563 จากนั้นอีก 500 ล้านดอลลาร์จาก SoftBank ในปีนี้ ก่อนที่จะประกาศข้อตกลงที่จะเผยแพร่สู่สาธารณะผ่านบริษัทจัดหากิจการเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ

ไม่นานมานี้ นักลงทุนด้าน Proptech ได้ทุ่มเงินให้กับบริษัทต่างๆ ที่สัญญาว่าจะทำให้อาคารมีสุขภาพที่ดีขึ้น สะอาดขึ้น และมีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งมีตั้งแต่บริษัทข้อมูลและซอฟต์แวร์ที่ติดตามการใช้พลังงานของอาคารหรือปรับปรุงการดำเนินงานไปจนถึงบริษัทที่สร้างสรรค์นวัตกรรมด้วยวัสดุก่อสร้าง เช่น Solidia ซึ่งผลิตปูนซีเมนต์ที่ผลิตคาร์บอนน้อยลง ตลอดจนสตาร์ทอัพอย่าง Eden Health ที่ให้บริการด้านสุขภาพในสถานที่ เป็นสิ่งอำนวยความสะดวก

บริษัท VC บางแห่งยังได้ระดมทุนในช่วงการแพร่ระบาด โดยบางบริษัทก็มุ่งเป้าไปที่เทคโนโลยีด้านสภาพอากาศ และบริษัททั่วไปอื่นๆ MetaProp นักลงทุนระยะเริ่มต้นในนิวยอร์ก เริ่มระดมทุน 200 ล้านดอลลาร์ในเดือนสิงหาคม Camber Creek ปิดตัวลงด้วยกองทุน 155 ล้านดอลลาร์ Fifth Wall ได้เปิดตัวกองทุน proptech ของยุโรป นอกเหนือจากกองทุนที่เน้นเทคโนโลยีด้านสภาพอากาศที่กำลังดำเนินการอยู่ และบริษัท VC ของแคนาดา GreenSoil Investment ประกาศกองทุน proptech มูลค่า 100 ล้านดอลลาร์ในเดือนมีนาคม

นอกเหนือจากการร่วมทุนแล้ว ในช่วง 12 เดือนที่ผ่านมาเป็นช่วงที่บริษัท proptech กำลังยุ่งอยู่กับการเข้าสู่ตลาดสาธารณะที่ร้อนแรง โดยหลายคนเลือกที่จะใช้ประโยชน์จากการประเมินมูลค่าที่น่าพอใจผ่าน SPAC หรืออย่างอื่น

Airbnb อาจเป็นบริษัทที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดในพื้นที่ธุรกิจอสังหาริมทรัพย์ที่เปิดตัวสู่สาธารณะในปีที่ผ่านมา ขณะที่ WeWork เลี่ยงการตรวจสอบโดยสาธารณะโดยใช้เส้นทาง SPAC โดยได้รับการประเมินมูลค่า 9 พันล้านดอลลาร์จากข้อตกลงการควบรวมกิจการที่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ อันที่จริง การควบรวมกิจการ SPAC ของ proptech ที่ประกาศสำเร็จมีน้อยมาก Opendoor ซึ่งเปิดตัวสู่สาธารณะในข้อตกลงกับแชมป์ SPAC Chamath Palihapatiya เมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมาเป็นหนึ่งในไม่กี่แห่งที่มี

และแม้ว่าจะไม่มีการควบรวมและซื้อกิจการจำนวนมาก แต่สิ่งที่เกิดขึ้นก็มีชื่อเสียงมาก โบรกเกอร์ระดับโลก Newmark ตกลงที่จะซื้อบริษัทพื้นที่ทำงาน Knotel ที่ประสบปัญหาการล้มละลายในราคา 70 ล้านดอลลาร์ ในขณะที่ CBRE ซื้อหุ้น 35% ใน Industrious ซึ่งเป็นคู่แข่งของ Knotel ในขณะเดียวกัน แพลตฟอร์มการเช่าและจัดการสินทรัพย์ VTS ซึ่งเป็นหนึ่งในบริษัท proptech รายใหญ่ที่จะไม่เปิดเผยต่อสาธารณะในปีนี้ ได้เข้าซื้อกิจการ Rise Buildings มูลค่า 100 ล้านดอลลาร์

พื้นที่เดียวใน proptech — ถ้าคุณเรียกมันว่า proptech ได้เลย — ผลลัพธ์ที่หลากหลายคือผู้ให้บริการพื้นที่ระยะสั้นหรือยืดหยุ่น ทั้งสำนักงานและที่อยู่อาศัย ในขณะที่บริษัทต่างๆ ที่แพร่ระบาดอย่างหนัก เช่น Knotel และ WeWork หลายคนยืนยันว่าผู้ให้บริการพื้นที่สำนักงานที่ยืดหยุ่นจะเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในอนาคตของโมเดลการทำงานแบบไฮบริด ในด้านที่พักอาศัย ในขณะที่บริษัทให้เช่าระยะสั้นอย่าง Lyric ที่ได้รับการสนับสนุนจาก Airbnb ได้ล้มเลิกกิจการ แต่ Sonder บริษัทที่คล้ายกันก็ก้าวขึ้นสู่สาธารณะ และตอนนี้กำลังจะเปิดตัวสู่สาธารณะด้วยมูลค่า 2.5 พันล้านดอลลาร์

และเนื่องจากอสังหาริมทรัพย์ไม่ใช่สวนที่มีกำแพงล้อมรอบ จึงมีแนวโน้มมากมายในด้านนวัตกรรมอื่นๆ ที่มีแนวโน้มว่าจะเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิต การทำงาน และการเดินทางของเรา รถยนต์ไฟฟ้าและยานยนต์ไร้คนขับกำลังมีช่วงเวลาที่ใช้เชื้อเพลิง SPAC อย่างไม่น่าเชื่อควบคู่ไปกับการขนส่งระดับไมโครและการขนส่งในไมล์สุดท้าย ซึ่งทั้งหมดนี้มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนการคมนาคมในเมือง

ในด้านการเงิน แนวโน้มเกี่ยวกับ cryptocurrencies การลงทุนรายย่อย และใช่ แม้แต่โทเค็นที่ไม่สามารถเปลี่ยนได้ ก็สามารถเปลี่ยนวิธีที่เรายืม ลงทุน และทำธุรกรรมได้

แม้ว่าโลกของ proptech จะกระจัดกระจายและครอบคลุมพื้นที่จำนวนมหาศาล โดยไม่มีผู้เสนอญัตติหรือผู้เขย่าเพียงคนเดียว ไม่ต้องสงสัยเลยว่าอิทธิพลของมันได้แข็งแกร่งขึ้นในปีที่ผ่านมา แม้จะมีอาการเมาค้าง Zoom โดยรวมของเรา ไม่เพียงแต่พื้นที่ทางกายภาพทั้งหมดจะรวมเข้ากับโลกดิจิทัลและโลกออนไลน์มากขึ้นเท่านั้น แต่ผู้เล่นรายแรกในโลกดิจิทัลจำนวนมากมีแนวโน้มที่จะเล่นควบคู่ไปกับผู้ที่อยู่ในโลกที่ยืดหยุ่น เชื่อมต่อถึงกัน และเป็นสื่อกลาง


3 บทเรียนสำคัญที่เราทุกคนเรียนรู้ได้จากการครบรอบ 30 ปีของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ดังภาพระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงครั้งสุดท้ายและครั้งสุดท้าย แม้ว่ามัน. [+] ไม่ได้ให้บริการมาเป็นเวลากว่าทศวรรษแล้ว ฮับเบิลยังคงเป็นกล้องโทรทรรศน์อัลตราไวโอเลต ออปติคัล และอินฟราเรดใกล้ระดับเรือธงของมนุษยชาติในอวกาศ และทำให้เราก้าวข้ามขีดจำกัดของหอดูดาวบนอวกาศหรือภาคพื้นดินอื่นๆ

เมื่อวันที่ 24 เมษายน พ.ศ. 2533 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้พุ่งขึ้นสู่วงโคจรระดับพื้นโลก โดยคงอยู่นานถึง 30 ปี ได้รับบริการสี่ครั้งตลอดอายุการใช้งาน แก้ไขข้อบกพร่อง ซ่อมแซมและเปลี่ยนอุปกรณ์ออนบอร์ด และติดตั้งเครื่องมือที่ได้รับการปรับปรุง แม้กระทั่งวันนี้ 30 ปีหลังจากการเปิดตัวและ 11 ปีหลังจากการให้บริการครั้งสุดท้าย มันยังคงเป็นหอดูดาวเชิงทัศนศาสตร์บนอวกาศที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ทั้งหมด

เป็นเรื่องง่ายเมื่อมองย้อนกลับไปถึงการค้นพบมากมายที่สร้างด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และประหลาดใจกับวิธีที่พวกเขาได้ปฏิวัติมุมมองของเราเกี่ยวกับจักรวาล ตั้งแต่ระบบสุริยะไปจนถึงห้วงอวกาศที่ห่างไกลที่สุด แต่บางทีอาจสำคัญกว่าการค้นพบเฉพาะใดๆ อีก บทเรียนสามบทนี้เมื่อ 30 ปีที่แล้ว ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเราใช้อุปกรณ์อันน่าทึ่งนี้เพื่อพัฒนาความเข้าใจพื้นฐานของเราเกี่ยวกับจักรวาลได้อย่างไร

จากจักรวาลอันไกลโพ้น แสงได้เดินทางมาจากกาแลคซีไกลโพ้นมาแล้ว 10.77 พันล้านปี [+] MACSJ2129-1, เลนส์, บิดเบี้ยวและขยายโดยกลุ่มพื้นหน้าที่แสดงไว้ที่นี่ กาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดจะดูแดงขึ้นเพราะแสงของพวกมันเปลี่ยนจากการขยายตัวของเอกภพ ซึ่งช่วยอธิบายสิ่งที่เราวัดว่าเป็นกฎของฮับเบิล

NASA, ESA และ S. Toft (มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน) รับทราบ: NASA, ESA, M. Postman (STScI) และทีม CLASH

1.) เมื่อใดก็ตามที่คุณทำได้ จงมองอย่างที่คุณไม่เคยมองมาก่อน. นี่คือแรงจูงใจพื้นฐานในการสร้างและบินหอดูดาวแห่งนี้ บนโลกนี้ นักดาราศาสตร์ไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากต้องต่อสู้กับชั้นบรรยากาศของเรา โปร่งใสราวกับแสงที่มองเห็นได้ มันยังเหมือนกับการดูจักรวาลจากก้นสระ เมฆ อนุภาค และแม้แต่ผลกระทบที่บิดเบือนของกระแสลมที่ปั่นป่วน ล้วนทำให้ยากอย่างเหลือเชื่อที่จะระบุรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ เกี่ยวกับจักรวาล

แม้จะมีความก้าวหน้าอย่างมากจากระบบออปติกแบบปรับได้ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา แม้ว่าจะมีกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่กว่ามากบนพื้นดินเมื่อเทียบกับกระจกเงาหลักขนาด 2.4 เมตรขนาดเล็กของฮับเบิล แต่ก็ยังมีกลุ่มสังเกตการณ์จำนวนมหาศาลที่ฮับเบิลเหมาะอย่างยิ่งสำหรับ กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันสามารถเห็นจักรวาลได้อย่างแม่นยำ ความลึก และในแถบความยาวคลื่นที่ไม่เหมือนใครเมื่อเทียบกับหอดูดาวอื่นๆ

ภาพทั้งหมดของเป้าหมายเดียวกันนี้ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์เดียวกัน (ฮับเบิล) แต่อยู่ที่ [+] เพิ่มความยาวคลื่นเมื่อคุณไปจากซ้ายไปขวา นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาจึงมีความละเอียดที่สูงกว่าและคมชัดกว่าทางด้านซ้าย ภาพด้านซ้ายสุดยังมีความถี่ที่สูงกว่าและความยาวคลื่นที่สั้นกว่าในส่วนของคลื่นวิทยุของสเปกตรัม เรามักพูดถึงความถี่แทนที่จะเป็นความยาวคลื่น ด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่

NASA, ESA และ D. Maoz (มหาวิทยาลัยเทลอาวีฟและมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย)

นี่คือเหตุผลที่สำคัญที่สุดที่ทำให้ฮับเบิลมีค่ามากในหลายๆ ด้าน ทำให้เราสามารถมองดูจักรวาลในลักษณะที่เผยให้เห็นสิ่งต่าง ๆ ที่หอดูดาวอื่นไม่เคยเปิดเผยมาก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความสามารถของฮับเบิลที่เปิดใช้งาน:

  • การสังเกตการณ์รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความละเอียดสูงสุดเท่าที่เคยมีมา รวมถึงการตรวจวัดรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน (ซึ่งชั้นบรรยากาศห้ามไม่ให้ขึ้นจากพื้น)
  • ความสามารถในการแก้ไขอ็อบเจ็กต์ที่มีขนาดเล็กเพียง 0.05 arc-second หรือ 1/72,000 ขององศา โดยไม่ต้องใช้ระบบดัดแปลงหรือการประมวลผลซอฟต์แวร์
  • ความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ออกไปเกือบ 2,000 นาโนเมตรหรือสามเท่าของขีด จำกัด ของแสงที่มีความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดที่ดวงตามนุษย์สามารถมองเห็นได้ (และไม่สามารถสังเกตได้อย่างดีจากพื้นดินเนื่องจากการดูดกลืนบรรยากาศ)
  • และความสามารถในการแสดงดาราศาสตร์แบบเปิดรับแสงนานเนื่องจากระดับเสียงต่ำจากอวกาศ ทำให้สามารถมองเห็นวิวในที่ลึกอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

ดาวพลูโตซึ่งแสดงโดยฮับเบิลในรูปแบบโมเสคประกอบพร้อมกับดวงจันทร์ทั้งห้าดวง ชารอน มัน. [+] ใหญ่ที่สุด ต้องถ่ายด้วยดาวพลูโตในฟิลเตอร์ที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงเนื่องจากความสว่าง ดวงจันทร์ที่มีขนาดเล็กกว่าสี่ดวงโคจรรอบระบบดาวคู่นี้ด้วยปัจจัยเวลาเปิดรับแสงที่มากกว่า 1,000 ครั้งเพื่อนำมันออกมา Nix และ Hydra ถูกค้นพบในปี 2005 โดย Kerberos ถูกค้นพบในปี 2011 และ Styx ในปี 2012

แน่นอนว่าเราได้มาถึงขีดจำกัดของสิ่งที่ฮับเบิลสามารถทำได้บนพรมแดนเหล่านี้แล้ว แต่ขีดจำกัดใหม่เหล่านี้ดีกว่าขีดจำกัดก่อนฮับเบิลหลายเท่า ทุกครั้งที่คุณขยายขอบเขตที่จางลง ความครอบคลุมความยาวคลื่นที่มากขึ้น มุมมองการสังเกตที่กว้างขึ้น และความละเอียดที่สูงขึ้น คุณจะสามารถเห็นวัตถุใหม่และรายละเอียดใหม่ในวัตถุเหล่านั้น บดบังชุดความรู้เดิมของเรา

บางครั้งการดูคนเดียวก็เพียงพอแล้วที่จะเปิดเผยความจริงใหม่เกี่ยวกับจักรวาล ฮับเบิลค้นพบ:

    , ,
  • ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์หลายสิบแผ่นรอบๆ ดาวฤกษ์ที่กำลังก่อตัวใหม่
  • มหานวดาราใหม่หลายร้อยแห่งที่เปิดเผยประวัติศาสตร์การขยายตัวของจักรวาล
  • และดาราจักรที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา

ท่ามกลางคนอื่น ๆ อีกมากมาย เมื่อใดก็ตามที่คุณสร้างเครื่องมือใหม่ คุณจะปลดล็อกความสามารถในการมองเห็นจักรวาลอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์, WFIRST และข้อเสนอใหม่มากมายบนขอบฟ้า มนุษยชาติพร้อมที่จะก้าวกระโดดครั้งใหญ่ครั้งต่อไปสู่จักรวาลอันไกลโพ้น

ดิสก์หรือโพรพิลีน 30 แผ่น ที่ถ่ายโดยฮับเบิลในเนบิวลานายพราน ฮับเบิลเป็นที่ยอดเยี่ยม [+] ทรัพยากรสำหรับระบุลายเซ็นดิสก์เหล่านี้ในออปติคัล แต่มีพลังงานเพียงเล็กน้อยในการตรวจสอบคุณสมบัติภายในของดิสก์เหล่านี้ แม้จะมาจากตำแหน่งในอวกาศ ดาราอายุน้อยเหล่านี้จำนวนมากเพิ่งออกจากระยะโปรโตสตาร์ไปไม่นาน บริเวณที่ก่อตัวดาวฤกษ์ในลักษณะนี้มักจะก่อให้เกิดดาวดวงใหม่นับพันๆ ดวงในคราวเดียว

2.) ปฏิบัติตามหลักฐานเสมอไม่ว่าจะนำไปสู่ที่ใด. นี่เป็นหนึ่งในบทเรียนที่ประเมินค่าต่ำที่สุดในวิทยาศาสตร์ทั้งหมด และใช้กับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโดยเฉพาะ เราสามารถเห็นสิ่งนี้ได้โดยดูที่แรงจูงใจทางวิทยาศาสตร์ในการสร้างและบินกล้องโทรทรรศน์นี้ตั้งแต่แรก มันอยู่ตรงที่ในชื่อของมัน: มันถูกตั้งชื่อว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ไม่ใช่เพราะมันเพื่อเป็นเกียรติแก่เอ็ดวิน ฮับเบิล แต่เพราะเป้าหมายหลักทางวิทยาศาสตร์ของมันคือการวัดว่าเอกภพขยายตัวได้เร็วแค่ไหน: เพื่อวัดค่าคงที่ฮับเบิล

กล้องโทรทรรศน์ได้รับการออกแบบให้มีความสามารถในการวัดดังกล่าว โดยสังเกตคุณสมบัติต่างๆ ของดาราจักรต่างๆ เพื่อกำหนดความสว่าง ขนาด การเลื่อนสีแดง และคุณสมบัติอื่นๆ มากมายไปพร้อม ๆ กัน หลังจาก 10 ปีของการดำเนินงาน พวกเขาได้เปิดเผยผลลัพธ์ของโครงการกุญแจกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และทำสำเร็จ พวกเขากำหนดอัตราการขยายตัวของจักรวาลได้สำเร็จ

ผลลัพธ์แบบกราฟิกของโครงการคีย์กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Freedman et al. 2001) นี่คือ. [+] กราฟที่ตัดสินเรื่องอัตราการขยายตัวของจักรวาล: ไม่ใช่ 50 หรือ 100 แต่

72 โดยมีข้อผิดพลาดประมาณ 10%

รูปที่ 10 จาก Freedman and Madore, Annu รายได้ Astron ดาราศาสตร์ 2010. 48: 673-710

แต่ระหว่างทาง ฮับเบิลได้สอนบทเรียนมากมายที่เราไม่คาดคิด มันช่วยตัดสินว่าเอกภพไม่ได้แค่ขยายตัว แต่การขยายตัวกำลังเร่งขึ้น: จักรวาลของเราถูกครอบงำด้วยพลังงานมืด แม้กระทั่งทุกวันนี้ ข้อมูลส่วนใหญ่ที่แจ้งการวัดที่ดีที่สุดของการขยายตัวแบบเร่งนั้นมาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

เราค้นพบว่ากาแล็กซีเติบโตและวิวัฒนาการอย่างไรในช่วงเวลาของจักรวาล โดยกำหนดเมื่อเกิดยอดดาวฤกษ์ วัดได้อย่างแม่นยำเมื่อในอดีตอันไกลโพ้น จักรวาลกลายเป็นไอออไนซ์อย่างสมบูรณ์ แสดงให้เราเห็นรายละเอียดที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนว่าดาวตายอย่างไร และยังช่วยให้เราเรียนรู้อายุของจักรวาล คือ. มันทำให้เรามีกาแล็กซีจำนวนมหาศาลที่น่าตื่นตา ซึ่งบังเอิญจัดอยู่ในแนวเดียวกับมวลสารขนาดใหญ่ที่แทรกแซง ทำให้ได้ภาพของเลนส์โน้มถ่วงที่น่าตื่นตาตื่นใจพอๆ กับที่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์

ภาพซูมเข้าของซุปเปอร์โนวา iPTF16geu ที่มีเลนส์โน้มถ่วง สิ่งที่ใส่เข้าไปแสดงมุมมองของ. [+] กาแล็กซี่เลนส์ด้านหน้าและด้านขวาสุดแก้ไขภาพหลายภาพของซุปเปอร์โนวาที่ติดเลนส์ตามที่สังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและเครื่องมือ Keck Telescope/NIRC2

SDSS ESA/ฮับเบิลและหอดูดาว NASA Keck JOEL JOHANSSON

ในทุกกรณี เรามีทฤษฎีและแบบจำลองที่เหมาะสมกับหลักฐานทั้งหมดที่เรามีก่อนฮับเบิลเกี่ยวกับประเด็นทางวิทยาศาสตร์แต่ละประเด็นเหล่านี้ หลังจากข้อมูลฮับเบิลเข้ามา สถานการณ์ชั้นนำที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์เหล่านี้ทุกประการจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขในทางใดทางหนึ่ง ตั้งแต่การปรับแต่งเล็กน้อยไปจนถึงการยกเครื่องใหม่ทั้งหมด

เราสามารถผลักดันพรมแดนในแบบที่ไม่เคยถูกผลักมาก่อน และนำไปสู่การสังเกตใหม่ ข้อมูลใหม่ ผลลัพธ์ใหม่ และในหลายกรณีก็ได้ข้อสรุปใหม่ที่น่าประหลาดใจ เราสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโดยมีเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ แต่ความสามารถของมันทำให้เราสำรวจมุมต่างๆ ของจักรวาลที่เราไม่เคยรู้มาก่อนว่ามีอยู่ในขณะที่ออกแบบกล้องโทรทรรศน์ เราติดตามหลักฐานทุกที่ที่มันนำเราไป และจักรวาลได้เปิดเผยความลับที่เราคาดไม่ถึงด้วยซ้ำว่ามันสามารถครอบครองได้

รูปภาพประกอบของพื้นที่ของจักรวาลอันไกลโพ้น (ซ้ายบน) ใช้ออปติคัล (บนขวา) และ . [+] ข้อมูลอินฟราเรดใกล้ (ซ้ายล่าง) จากฮับเบิลพร้อมกับข้อมูลอินฟราเรดไกล (ขวาล่าง) จากสปิตเซอร์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์มีขนาดใหญ่เกือบเท่ากับฮับเบิล โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าหนึ่งในสาม แต่ความยาวคลื่นที่ยานสำรวจนั้นยาวกว่ามากจนความละเอียดของมันแย่กว่ามาก จำนวนความยาวคลื่นที่พอดีกับเส้นผ่านศูนย์กลางของกระจกหลักคือสิ่งที่กำหนดความละเอียด

3.) มี 'ทางถูก' ที่จะผิด. การทำผิดเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ คุณมีทฤษฎีที่มีอยู่ทั่วไป ทฤษฎีนั้นทำให้การคาดคะเน การคาดคะเนเหล่านั้นแปลเป็นการทดสอบเชิงสังเกตหรือการทดสอบ และคุณใช้เครื่องมือการสืบสวนที่ดีที่สุดเพื่อดำเนินการทดสอบเหล่านั้น เมื่อคุณได้ผลลัพธ์ คุณจะไม่มีทางรู้ว่าจะเจออะไร ความเป็นไปได้ ได้แก่ :

  • สอดคล้องกับสิ่งที่ทฤษฎีชั้นนำคาดการณ์ไว้ อย่างน้อยก็ภายในข้อผิดพลาด
  • มันไม่สอดคล้องกับการคาดการณ์ของทฤษฎีที่มีอยู่ในระดับที่มีนัยสำคัญ
  • สอดคล้องกับทางเลือกที่เป็นไปได้หลายอย่าง ในขณะที่ยกเว้นหรือไม่ชอบทางเลือกอื่น
  • หรือบางทีพวกเขาอาจชี้ออกไปจากแนวความคิดที่เป็นเอกฉันท์โดยสิ้นเชิง ชี้ไปที่ความจำเป็นสำหรับทิศทางใหม่หรือการพิจารณาชุดใหม่

เมื่อดวงอาทิตย์ของเราหมดเชื้อเพลิง มันจะกลายเป็นดาวยักษ์แดง ตามด้วยเนบิวลาดาวเคราะห์ที่มี [+] ดาวแคระขาวที่อยู่ตรงกลาง เนบิวลาตาของแมวเป็นตัวอย่างที่น่าตื่นตาของชะตากรรมที่อาจเกิดขึ้นนี้ ด้วยรูปร่างที่สลับซับซ้อน เรียงเป็นชั้น และไม่สมมาตรของเนบิวลานี้ซึ่งบ่งบอกว่าเป็นคู่หูแบบไบนารี ที่จุดศูนย์กลาง ดาวแคระขาวอายุน้อยจะร้อนขึ้นขณะที่มันหดตัว โดยมีอุณหภูมิถึงหลายหมื่นเคลวินซึ่งร้อนกว่าดาวยักษ์แดงที่กำเนิด

NASA, ESA, HEIC และทีมมรดกฮับเบิล (STScI/AURA) รับทราบ: R. Corradi (กลุ่มกล้องโทรทรรศน์ไอแซก นิวตัน ประเทศสเปน) และ Z. Tsvetanov (NASA)

มีสองเส้นทางที่น่าดึงดูดใจมาก แต่ทั้งทางวิชาการที่น่าสงสัยและถึงกับอันตราย หนึ่งคือสมมติว่าทฤษฎีชั้นนำนั้นถูกต้องและโยนข้อมูลที่ผิดปกติออกไปจนกว่าผลลัพธ์ของคุณจะเป็นไปตามที่คุณคาดไว้ อีกประการหนึ่งคือการไว้วางใจในข้อมูลของคุณทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงข้อกังวลอื่นใด และเพื่อสรุปผลการเก็งกำไรที่น่าอัศจรรย์โดยอิงจากผลลัพธ์ใหม่ที่คุณได้รับ

แต่แนวทางปฏิบัติที่รับผิดชอบคือการวิเคราะห์ข้อมูลใหม่ของคุณอย่างมีความรับผิดชอบ ราวกับว่าคุณไม่รู้ว่าผลลัพธ์นั้นบ่งบอกอะไร แล้วจึงสรุปข้อสรุปตามชุดข้อมูลทั้งหมดที่มี: ข้อมูลใหม่ทั้งหมดของคุณ รวมทั้งข้อมูลอื่นๆ ทั้งหมด รวมทั้งจากวิธีการเสริมที่นักวิจัยคนอื่นๆ ได้รวบรวมไว้ โดยการสังเคราะห์ข้อมูลที่เกี่ยวข้องทั้งหมดเข้าด้วยกันเท่านั้นที่เราสามารถหวังว่าจะสร้างภาพที่สอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์ของความเป็นจริงทางกายภาพของเรา

ขณะที่เรากำลังสำรวจจักรวาลมากขึ้นเรื่อยๆ เราสามารถมองออกไปในอวกาศได้ไกลขึ้น ซึ่ง [+] เท่ากับย้อนเวลากลับไป กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จะพาเราไปสู่ส่วนลึกโดยตรง โดยที่สิ่งอำนวยความสะดวกในการสังเกตการณ์ในปัจจุบันของเราไม่สามารถเทียบได้ ด้วยดวงตาอินฟราเรดของเวบบ์ที่เผยให้เห็นแสงดาวที่ห่างไกลมากซึ่งฮับเบิลไม่สามารถมองเห็นได้

ก่อนฮับเบิล เราไม่รู้ว่าจักรวาลขยายตัวเร็วแค่ไหน เราไม่รู้อายุของมัน เราไม่รู้ว่ามันสำคัญแค่ไหน เราไม่รู้ว่าชะตากรรมสุดท้ายของมันคือการยุบหรือขยายตัวตลอดไป เราไม่รู้ว่าดาวและกาแล็กซีก่อตัวขึ้นเมื่อใด ดาราจักรแรกสุดเป็นอย่างไร หรือรายละเอียดว่าดาวเกิดและดับอย่างไร เราไม่รู้ด้วยซ้ำว่ามีดาวเคราะห์ในระบบสุริยะนอกเหนือจากเราหรือไม่

30 ปีต่อมา เรามีคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ทั้งหมด ส่วนใหญ่ต้องขอบคุณการสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์ที่ทำโดยใช้หอดูดาวทางดาราศาสตร์แห่งนี้ มีคำถามใหม่เกิดขึ้นแทนที่ เนื่องจากการผลักพรมแดนของจักรวาลกลับไปสู่ส่วนลึกใหม่ๆ มักจะนำไปสู่การค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ๆ ที่พวกเขาต้องการคำอธิบาย พรมแดนของจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุดอย่างแท้จริงในเรื่องนี้ ขอให้เรายังคงอยากรู้อยากเห็นอยู่ตลอดเวลาที่จะสืบสวนและไขความลึกลับที่จักรวาลวางอยู่ตรงหน้าเรา


ทำไมเราไม่ปล่อยดาวเทียม ฯลฯ ด้วยปืนเรลกันล่ะ?

แทนที่จะเป็นจรวดหลายขั้นที่ไม่สามารถกอบกู้ได้จริงๆ

พวกมันทั้งหมดจะถูกทำลายล้างด้วยการเร่งความเร็วครั้งใหญ่ในทันที

จรวดสามารถควบคุมได้มากกว่า ดาวเทียมที่เปราะบางโดยปกติไม่สามารถเอาตัวรอดจากแรงที่ยิงจากรางได้ และเท่าที่ฉันรู้ เราไม่เคยทำให้ปืนรางมีความน่าเชื่อถือ/มีพลังมากพอที่จะฉีดดาวเทียมเข้าไป วงโคจรที่มั่นคง

เป็นไปไม่ได้ที่ปืนเรลกันในชั้นบรรยากาศจะส่งน้ำหนักบรรทุกไปยังวงโคจรที่มั่นคง

คุณต้องใช้แรงกระตุ้นกับดาวเทียมที่อยู่เหนือชั้นบรรยากาศ Earths เพื่อเพิ่มความรอบรู้ออกจากชั้นบรรยากาศ การเปลี่ยนความเร็วปล่อยจะทำให้วงโคจรเป็นวงรีมากหรือน้อย เส้นรอบวงของมันจะอยู่ที่หรือต่ำกว่าระดับความสูงของปืนเรลกันเสมอ เป็นไปไม่ได้ที่จะยกวัตถุขึ้นสู่วงโคจรที่สูงขึ้นด้วยแรงกระตุ้นเพียงครั้งเดียว

ยิงชิ้นส่วนต่างๆ ขึ้นสู่อวกาศและประกอบขึ้นที่นั่น ง่าย. หรือเพียงแค่ Macguyver ขยะอวกาศเอาดาวเทียม

ปัญหาที่ 1: สามารถสร้าง railgun ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันเพื่อให้ถูกกว่า แต่มีระดับความสำเร็จที่คล้ายคลึงกันที่จรวดในปัจจุบันสนุกหรือไม่?

ปัญหาที่ 2: สามารถสร้างดาวเทียมที่มีประโยชน์ซึ่งสามารถทนต่อแรง G ที่สูงขึ้นได้หรือไม่?

ปัญหาที่ 3: คุณไม่ได้ระบุน้ำหนักบรรทุก สิ่งนี้ทำให้คาดเดาถึงความเป็นไปได้เพียงแค่นั้น -- การเดา

นอกจากนี้ ปัญหาที่ 4 สนามแม่เหล็กที่รุนแรงภายในปืนรางจะทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนหรือมีขนาดเล็ก

บรรยากาศจะทำลายล้างทุกสิ่งที่ยิงด้วยความเร็วการโคจรใกล้พื้นผิวอย่างแน่นอน ดังนั้นสิ่งนี้จะต้องสร้างขึ้นที่ระดับความสูงที่ค่อนข้างสูง นอกจากนี้ มันอาจจะต้องมีขนาดใหญ่อย่างเหลือเชื่อและใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นตันเพื่อให้วัตถุมีความเร็ว

ในทางกลับกัน ลิฟต์อวกาศอาจเป็นทางเลือกที่เข้าถึงได้ง่ายกว่า

แก้ไข: นอกจากนี้ เรายังปรับปรุงการกอบกู้จรวดหลายขั้นตอนอีกด้วย

เราสามารถเผาขยะด้วยความเร็วของวงโคจรด้วยปืนรางได้หรือไม่?

เพิ่มเล็กน้อยให้กับคำตอบที่ดีที่โพสต์แล้วระบบยิงปืนเรลกันบนดวงจันทร์จะหลีกเลี่ยงการเผาที่เกิดจากบรรยากาศและต้องการพลังงานน้อยกว่ามากในการส่งสิ่งของขึ้นสู่วงโคจร วัสดุจำนวนมากเช่น regolith หรือแม้แต่น้ำจากดวงจันทร์หากได้รับการยืนยันที่เสาจะเป็นประโยชน์สำหรับการสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ในวงโคจรต่างๆ อนิจจา เราจะได้กลับไปยังดวงจันทร์ด้วยวิธีธรรมดามากขึ้นตั้งแต่แรก

หากคุณกำลังพยายามส่งดาวเทียมเข้าสู่ EARTH OR IT เหตุใดคุณจึงส่งพวกมันไปยังดวงจันทร์ ซึ่งอยู่ห่างจากดาวเทียม geostationary ระยะไกลส่วนใหญ่ถึง 12 เท่า ไกลกว่า ISS ถึง 1,000 เท่า ที่ระดับพลังงานที่สอดคล้องกัน แท้จริงแล้วหาก/เมื่อเราพัฒนาทั้งคอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมดวงจันทร์และการมีอยู่ของวงโคจรที่มีนัยสำคัญกว่ามาก ตัวขับเคลื่อนขนาดใหญ่อาจเหมาะสมที่จะยกวัตถุดิบสำหรับพื้นผิวดวงจันทร์ แต่การดึงดาวเทียมจากหลุมความโน้มถ่วงที่ใหญ่กว่าด้วยบรรยากาศนั้นมีลำดับความสำคัญมากมายเกินกว่าจะเจาะหินจากหลุมแรงโน้มถ่วงที่มีขนาดเล็กกว่าโดยไม่มีชั้นบรรยากาศ เนื่องจากเราอยู่ห่างจากครั้งแรกอย่างน้อยหลายสิบปี ฉันจะไม่กลั้นหายใจเป็นครั้งที่สอง แม้ว่าจะสมเหตุสมผลในแง่ของต้นทุนพลังงานก็ตาม

กุญแจสำคัญคือมาตราส่วนมีขนาดใหญ่กว่าที่คุณคิดมาก ที่ระดับน้ำทะเล คุณไม่สามารถไปได้เร็วเกินไปเพราะความกดอากาศ ดังนั้นควรสร้างที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นใช่ไหม

สิ่งที่น่าสนใจที่ควรทราบคือ แม้แต่การสร้างจุดปล่อยจรวดบนระดับความสูงที่สูงมาก พลังงานที่จำเป็นในการส่งน้ำหนักบรรทุกไปยังอวกาศลดลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ยิ่งไปกว่านั้น การก่อสร้างนั้นยากมากเมื่อคุณต้องลากทุกอย่างขึ้นไปบนยอดเขา

แม้ว่าเราจะสามารถสร้างทางลาดยาวขนาดมหึมาขนาดของประเทศที่ด้านข้างของภูเขาและแม้กระทั่งไมล์เกินกว่านั้น มันก็ยังคงไม่เป็นบรรยากาศที่บางเพียงพอสำหรับพื้นที่บรรทุกที่ผูกไว้ บางทีปั๊มสุญญากาศขั้นสูงบางชนิดสำหรับทางลาดปิดผนึกขนาดมหึมาเช่นท่อ? ถึงตอนนั้นคุณจะถูกจำกัดความหนาแน่นของบรรยากาศที่ทางออกของท่อ ดังนั้นน้ำหนักบรรทุกของคุณจะต้องใช้เครื่องยนต์จรวด ณ จุดนั้นอยู่ดี

ฉันเดาเช่นกันว่าปริมาณของวัสดุก่อสร้างที่ต้องใช้จะมีจำนวนมาก และเชื้อเพลิงของโรงไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ก็จะมีมหาศาลเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับแม่เหล็กไฟฟ้าในระบบยิงปืนเรลกัน เมื่อรวมเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องและมาตราส่วนที่ต้องการแล้ว อย่างน้อยก็มีลำดับความสำคัญมากกว่าสิ่งใดๆ ที่เคยทำมา ดังนั้นทุกวันนี้แทบเป็นไปไม่ได้เลย และอย่างน้อยก็เป็นวิธีที่ทำไม่ได้อย่างมากในการลดต้นทุนเชื้อเพลิงลงเพียงเล็กน้อย


ดูวิดีโอ: รวมภาพถายกาแลคซจากกลองโทรทรรศนอวกาศฮบเบล Hubble (กันยายน 2022).