Grand géomètre infrarouge optique ultraviolet - Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor

Grand arpenteur infrarouge optique ultraviolet
Rendu de l'observatoire LUVOIR-A, 2019.png
Rendu du concept d'observatoire LUVOIR-A
Des noms LUVOIR
Site Internet www .luvoirtelescope .org
Propriétés du vaisseau spatial
Type de vaisseau spatial Observatoire spatial
Début de mission
Date de lancement Fin des années 2030 (proposé)
Paramètres orbitaux
Système de référence Soleil-Terre Lagrange 2 points
Principale
Diamètre 8 ou 15 m (26 ou 49 pi)
Longueurs d'onde UV , visible et infrarouge
Logo LUVOIR FINAL pour Light BG.png
Insigne de proposition de mission  

Le Grand ultraviolet optique infrarouge Surveyor , communément connu sous le nom LUVOIR ( / l de v de ɑːr / ), est un multi-longueur d' onde observatoire spatial concept qui est développé par la NASA sous la direction d'une équipe de définition des sciences et de la technologie. Il s'agit de l'un des quatre grands concepts de missions spatiales d'astrophysique à l'étude en préparation de l' enquête décennale d'astronomie et d'astrophysique de l'Académie nationale des sciences 2020 . Bien que LUVOIR soit un concept d'observatoire à usage général, il a pour objectif scientifique clé de caractériser un large éventail d' exoplanètes , y compris celles qui pourraient être habitables.. Un objectif supplémentaire est de permettre un large éventail d' astrophysiques , de l' époque de la réionisation , en passant par la formation et l'évolution des galaxies, jusqu'à la formation des étoiles et des planètes. De puissantes observations d' imagerie et de spectroscopie des corps du système solaire seraient également possibles. LUVOIR serait une grande mission scientifique stratégique et sera envisagée pour un début de développement quelque temps après 2020. L'équipe LUVOIR a produit des conceptions pour deux variantes de LUVOIR: une avec un miroir de télescope de 15 m de diamètre ( LUVOIR-A ) et une avec un 8 miroir de m de diamètre ( LUVOIR-B ). LUVOIR peut observer les longueurs d'onde de la lumière ultraviolette , visible et proche infrarouge . Le rapport final sur l'étude conceptuelle de la mission LUVOIR de 3,5 ans a été rendu public le 26 août 2019.

Contexte

En 2016, la NASA a commencé à envisager quatre concepts de télescope spatial différents pour les futures grandes missions scientifiques stratégiques. Il s'agit de la mission d'imagerie des exoplanètes habitables (HabEx), du grand géomètre infrarouge optique ultraviolet (LUVOIR), de l' observatoire à rayons X Lynx et du télescope spatial Origins (OST). En 2019, les quatre équipes ont remis leurs rapports finaux à la National Academy of Sciences , dont le comité d' enquête indépendant sur la décennie conseille la NASA sur la mission qui devrait être la priorité absolue. S'il était financé, LUVOIR serait lancé vers 2039 à l'aide d'un lanceur lourd, et il serait placé sur une orbite autour du point Soleil-Terre de Lagrange 2 .

Mission

Les enquêtes sur les exoplanètes sont l'un des principaux objectifs de la mission LUVOIR

Les principaux objectifs de LUVOIR sont d'étudier les exoplanètes , les origines cosmiques et le système solaire . LUVOIR serait en mesure d'analyser la structure et la composition des atmosphères et des surfaces des exoplanètes. Il pourrait également détecter les biosignatures résultant de la vie dans l'atmosphère d'une exoplanète éloignée. Les biosignatures atmosphériques d'intérêt incluent le CO
2
, CO, oxygène moléculaire ( O
2
), l'ozone ( O
3
), eau ( H
2
O
) et le méthane ( CH
4
). La capacité multi-longueurs d'onde de LUVOIR fournirait également des informations clés pour aider à comprendre comment le rayonnement UV d'une étoile hôte régule la photochimie atmosphérique sur les planètes habitables . LUVOIR observera également un grand nombre d'exoplanètes couvrant un large éventail de caractéristiques (masse, type d'étoile hôte, âge, etc.), dans le but de placer le système solaire dans un contexte plus large de systèmes planétaires.

La portée des recherches astrophysiques comprend les explorations de la structure cosmique aux confins de l'espace et du temps, la formation et l'évolution des galaxies , et la naissance des étoiles et des systèmes planétaires .

Dans le domaine des études du système solaire, LUVOIR peut fournir jusqu'à environ 25 km de résolution d'imagerie en lumière visible à Jupiter, permettant une surveillance détaillée de la dynamique atmosphérique à Jupiter , Saturne , Uranus et Neptune sur de longues échelles de temps. L'imagerie et la spectroscopie sensibles et à haute résolution des comètes , des astéroïdes , des lunes et des objets de la ceinture de Kuiper du système solaire qui ne seront pas visités par les engins spatiaux dans un avenir prévisible peuvent fournir des informations vitales sur les processus qui ont formé le système solaire il y a des siècles. De plus, LUVOIR a un rôle important à jouer en étudiant les panaches des lunes océaniques du système solaire externe, en particulier Europa et Encelade , sur de longues échelles de temps.

Conception

LUVOIR serait équipé d'un instrument coronographe interne (appelé ECLIPS) pour permettre des observations directes d'exoplanètes semblables à la Terre. Une étoile externe est également une option pour le plus petit design LUVOIR (LUVOIR-B).

D' autres instruments scientifiques candidats étudiés sont les suivants : haute définition Imager, un grand champ proche UV, optique et proche infrarouge caméra ; LUMOS, un spectrographe multi-objets ultraviolet ; et POLLUX, un spectropolarimètre ultraviolet .

POLLUX est étudié par un consortium européen, avec le leadership et le soutien de l' Agence spatiale française .

L'observatoire peut observer les longueurs d'onde de la lumière du lointain ultraviolet au proche infrarouge. Pour permettre l'extrême stabilité du front d'onde nécessaire pour les observations coronographiques d'exoplanètes semblables à la Terre, la conception LUVOIR incorpore trois principes. Premièrement, les vibrations et les perturbations mécaniques dans tout l'observatoire sont minimisées. Deuxièmement, le télescope et le coronographe intègrent tous deux plusieurs couches de contrôle du front d'onde grâce à une optique active. Troisièmement, le télescope est activement chauffé à une précision précise de 270 K (26 ° F) pour contrôler les perturbations thermiques. Le plan de développement de la technologie LUVOIR est soutenu par un financement du programme d' études de concept de mission stratégique d'astrophysique de la NASA , du Goddard Space Flight Center , du Marshall Space Flight Center , du Jet Propulsion Laboratory et des programmes connexes de Northrop Grumman Aerospace Systems et Ball Aerospace .

LUVOIR-A

Une comparaison entre les miroirs principaux du télescope spatial Hubble, du télescope spatial James Webb et du télescope spatial haute définition (HDST) proposé
Une comparaison directe à grande échelle entre les miroirs principaux du télescope spatial Hubble , du télescope spatial James Webb et du LUVIOR-A (HDST)

LUVOIR-A, anciennement connu sous le nom de télescope spatial haute définition ( HDST ), serait composé de 36 segments de miroir avec une ouverture de 15 m (49 pieds) de diamètre, offrant des images jusqu'à 24 fois plus nettes que le télescope spatial Hubble . LUVOIR-A serait assez grand pour trouver et étudier les dizaines de planètes semblables à la Terre dans notre voisinage proche . Il pourrait résoudre des objets tels que le noyau d'une petite galaxie ou un nuage de gaz sur le point de s'effondrer en une étoile et des planètes . La première étude pour l'HDST a été publiée par l' Association des Universités de Recherche en Astronomie (AURA) le 6 juillet 2015. Le cas de l'HDST a été présenté dans un rapport intitulé "De la naissance cosmique aux terres vivantes", sur l'avenir de l' astronomie commandé par AURA, qui gère le Hubble et d'autres observatoires au nom de la NASA et de la National Science Foundation . Les idées pour la proposition originale de HDST incluaient un coronographe interne , un disque qui bloque la lumière de l'étoile centrale, rendant une planète plus sombre plus visible, et une nuance qui flotterait à des kilomètres devant elle pour remplir la même fonction. Les estimations de coûts initiales sont d'environ 10 milliards de dollars. LUVOIR-A se replie pour ne nécessiter qu'un carénage de charge utile de 8 mètres de large.

LUVOIR-B

LUVOIR-B, anciennement connu sous le nom de télescope spatial à grande ouverture de technologie avancée ( ATLAST ), est une architecture de 8 mètres initialement développée par le Space Telescope Science Institute , le centre des opérations scientifiques du télescope spatial Hubble. Bien que plus petit que le LUVIOR-A, il est conçu pour produire une résolution angulaire 5 à 10 fois supérieure à celle du télescope spatial James Webb et une limite de sensibilité jusqu'à 2 000 fois supérieure à celle du HST. L'équipe LUVOIR s'attend à ce que le télescope puisse être entretenu - comme le HST - soit par un vaisseau spatial non équipé, soit par des astronautes via Orion ou Starship . Des instruments tels que des caméras pourraient être remplacés et renvoyés sur Terre pour analyse de leurs composants et mises à niveau futures.

Le backronym original utilisé pour le concept de mission initial, "ATLAST", était un jeu de mots faisant référence au temps pris pour décider d'un successeur pour la TVH. ATLAST lui-même avait trois architectures différentes proposées - un télescope à miroir monolithique de 8 mètres (26 pieds), un télescope à miroir segmenté de 16,8 mètres (55 pieds) et un télescope à miroir segmenté de 9,2 mètres (30 pieds). L'architecture actuelle de LUVOIR-B adopte l'héritage de conception JWST, étant essentiellement une variante progressivement plus grande du JWST, qui a un miroir principal segmenté de 6,5 m. Fonctionnant à l'énergie solaire , il utiliserait un coronographe interne ou un occulter externe , pourrait caractériser l'atmosphère et la surface d'une exoplanète de la taille de la Terre dans la zone habitable des étoiles à longue durée de vie à des distances allant jusqu'à 140 années-lumière (43 pc), y compris son taux de rotation, son climat et son habitabilité. Le télescope permettrait également aux chercheurs de glaner des informations sur la nature des caractéristiques de surface dominantes, les changements dans la couverture nuageuse et le climat et, potentiellement, les variations saisonnières de la végétation de surface. LUVOIR-B a été conçu pour être lancé sur une fusée lourde avec un carénage de lancement standard de 5 m (16 pi) de diamètre.

Voir également

Les références

Liens externes